Kaunas. Jutikliais pagrįstos technologijos praverčia ir augalų selekcijoje, ir tikslesnėms derliaus prognozėms gauti. Kaip tai panaudojama?

Kuriant naujas augalų veisles, kurios geriau prisitaikytų prie kintančio klimato, reikia inovatyvių įrankių, greičiau ir tiksliau įvertinančių augalus ir jų savybes, kitaip tariant, fenotipą. Tam pasitelkiamos požymių skalės, balai arba naudojami rankiniai matavimo įrankiai su skaitinėmis reikšmėmis, pavyzdžiui, chlorofilo (SPAD) ar pasėlių būklės (NDVI) matuokliai.

Yra ir kitų itin tikslių fenotipavimo metodų, tačiau juos naudojant dažniausiai reikia augalą iškasti ar nupjauti jo antžemines ar požemines dalis.

Žemės ūkio augalų derliaus tyrimai dažniausiai atliekami būtent tokiais metodais, kai sulaukus augalų brandos nuimamas sėklų ar vegetatyvinių dalių derlius, įvertinamas jo kiekis ir kokybė. 

Šis tyrėjo darbas yra varginantis, reikalauja daug laiko, pastangų ir išteklių, kadangi reikia įvertinti daugybę skirtingų laukelių ar didelius laukus. Tokiuose tyrimuose neretai susiduriama ir su žmogiškojo veiksnio problema, pavyzdžiui, jeigu augalai auginami skirtingose vietovėse ar net šalyse, eksperimento rezultatams įtakos gali turėti ir vertintojų subjektyvumas. 

Didelės gebos fenotipavimo įrankiai

Nuotolinio stebėjimo ir didelio našumo augalų fenotipavimo įrankiai (angl. high-throughput plant phenotyping, HTTP) užtikrina tikslesį ir nešališką augalų fenotipavimą. Jie yra nuosaikūs augalams, t. y. augalų nereikia iškasti, nupjauti ar kitaip žaloti, norint išmatuoti ir įvertinti jų požymius ar savybes.

Kai kurie fenotipavimo įrenginiai gali dirbti ant žemės, nustatydami augalų savybes kelių metrų aukštyje, kiti matuoja augalus būdami ore, pavyzdžiui, bepilotės skraidyklės, įvairių tipų pilotuojami lėktuvai arba net dirbtiniai žemės palydovai. 

Atsižvelgiant į tai, kokiame aukštyje dirba prietaisai, gaunama skirtingos raiškos vaizdinė ir spektrinė informacija. Taigi, prieš renkantis augalų fenotipavimo įrankį, reikia žinoti, kokios raiškos duomenis jis geba generuoti ir kokių duomenų reikia tolesnei analizei, nes tai lemia galutinių išvadų ar prognozių tikslumą. 

Jutikliai, kurie yra prikabinami ar integruoti į fenotipavimo mašinas, kitus įrankius, fiksuoja atspindėtą nuo augalijos ar augalo šviesą, temperatūrą, garsą ir kt., toliau ją perversdami (konvertuodami) į skaitmeninę reikšmę.

Dabarties žemės ūkyje dažniausiai naudojami fenotipavimo įrenginiai, kurie analizuoja pagrindines tris, ir žmogaus akių receptoriais aptinkamas spalvas: raudoną (Red), žalią (Green) ir mėlyną (Blue) (RGB). Paprasčiausias ir dažniausiai naudojamas tokių įrenginių pavyzdys yra fotokameros mūsų mobiliuosiuose telefonuose. 

Dalis fenotipavimo įrenginių vaizdo duomenis generuoja naudodami artimos infraraudonosios šviesos (NIR), multispektrinius ir net hiperspektrinius jutiklius. Šie jutikliai aptinka spinduliuotę įvairiame elektromagnetinio spektro ar bangos ilgio diapazone ir fiksuoja skirtingą spektrų skaičių. Pavyzdžiui, paprasta fotokamera fiksuoja regimame šviesos spektre apimantį bangos diapazoną nuo 400 iki 700 nm, o multispektrinė kamera – iki šešių spektrų, papildomai apimdama ir infraraudonųjų spindulių spektro dalį nuo 400 iki 1200 nm. 

Visą straipsnį galite perskaityti čia.