Fenotipizzazione per la selezione vegetale e l'agricoltura di precisione

La convalida e l'accuratezza delle informazioni sulla fenotipizzazione sono fondamentali per la ricerca sulle piante e il miglioramento delle colture. L'analisi fenotipica convenzionale nelle piante si basa sulla valutazione e caratterizzazione della costituzione della vegetazione principalmente con osservazioni manuali. Ma la valutazione visiva e le misurazioni manuali possono essere soggettive, soggette a pregiudizi umani, richiedono molto tempo e lavoro, portano a variazioni nelle interpretazioni e sono poco pratiche su larga scala. A causa della soggettività nella raccolta dei dati, la riproducibilità è limitata e l’acquisizione dei cambiamenti dinamici negli attributi delle piante nel tempo è ostacolata. Inoltre, la raccolta e l'analisi di campioni di foglie o radici richiedono il sacrificio della pianta. Il campionamento distruttivo limita la capacità di monitorare continuamente lo sviluppo delle piante. La fenotipizzazione di tratti complessi come processi fisiologici o tipi genetici può essere difficile da misurare accuratamente utilizzando approcci convenzionali. Potrebbe non essere possibile catturare l'intero spettro delle caratteristiche delle piante rilevanti per un particolare studio.

Per affrontare questi problemi, c’è stato un crescente interesse per lo sviluppo e l’adozione di tecnologie di fenotipizzazione avanzate, come piattaforme di fenotipizzazione ad alto rendimento, sistemi di monitoraggio basati su sensori, sistemi di imaging ad alta risoluzione, robotica e apprendimento automatico. Queste tecnologie mirano a superare i limiti dei metodi convenzionali fornendo informazioni sulla fenotipizzazione più obiettive, scalabili e ad alta risoluzione, facilitando una selezione delle piante, una gestione delle colture e attività di ricerca più efficienti.
 

In che modo le tecniche di fenotipizzazione influenzano l’agricoltura di precisione?

 
La tecnologia avanzata di fenotipizzazione è particolarmente preziosa nei programmi di selezione vegetale, negli studi genetici e nella ricerca sulle piante, dove è necessario selezionare grandi popolazioni per vari attributi. Consente ai ricercatori di acquisire dati fenotipici dettagliati su un gran numero di vegetazione o organismi in un tempo relativamente breve, fornendo informazioni su variazioni dei tratti, associazioni genetiche e interazioni ambientali. Misurare e quantificare i vari tratti fenotipici delle piante in modo accurato e coerente in un'ampia popolazione è una delle sfide nella fenotipizzazione sul campo. La selezione di tratti fenotipici rilevanti come la morfologia della pianta, la forma, il colore, la biomassa, le risposte fisiologiche all'ambiente, le dinamiche di crescita, le risposte allo stress, i parametri relativi alla resa forniranno parametri preziosi per l'agricoltura di precisione.

L'integrazione dei dati di telerilevamento e fenotipizzazione è coperta dalla tecnologia di imaging iperspettrale (HSI), che cattura parametri preziosi in modo accurato e in tempo reale. Quando si sceglie il sistema HSI, è necessario selezionare l'area corretta dell'intervallo di lunghezze d'onda in base alla caratterizzazione dell'impianto. Le caratteristiche fisiche, chimiche e biologiche di una vegetazione sono influenzate dal modo in cui la luce viene riflessa, assorbita o trasmessa.

• Intervalli di lunghezze d'onda della regione della luce visibile (VIS) (400 – 700 nm): informazioni sulla pigmentazione delle foglie come clorofilla o carotenoidi;
• Regione del vicino infrarosso (NIR) (700 – 1.000 nm): cambiamenti nella struttura delle cellule vegetali per rilevare lo stress delle piante, modifica della misurazione nella pigmentazione delle foglie;
• Regione degli infrarossi a onde corte (SWIR) (1.000 – 2.500 nm): informazioni sul contenuto di acqua e proteine della pianta.

 
Le sfide nella fenotipizzazione ad alto rendimento incidono sui costi, sulle complessità tecniche, sulla standardizzazione dei protocolli e sulla necessità di competenze specializzate. È qui che la nuova fotocamera HSI Specim IQ rappresenta un punto di svolta per guidare l'adozione e il perfezionamento della fenotipizzazione avanzata nella scienza delle piante e nei campi correlati. Specim IQ combina semplicità, alte prestazioni e versatilità. Meno costoso, mobile con memoria dati, funzionamento semplice con un input minimo da parte dell'utente, simile a una fotocamera digitale, HSI è reso semplice per ricercatori, allevatori, agronomi ed esperti agricoli. Una fotocamera completa basata sulla tecnologia push-broom (scansione in linea), Specim IQ dispone di un'interfaccia grafica facile da usare con strumenti di classificazione e visualizzazione. Può fornire risultati di misurazione e approfondimenti rapidi senza la necessità di calcoli matematici complessi o di una conoscenza approfondita dell'HSI.
 

Puntare al target, definire le impostazioni di misurazione, registrare e visualizzare.