У лабораторії Оук-Рідж запустили роботизовану платформу для знімання коренів у ґрунті

Міністерська лабораторія Oak Ridge National Laboratory запустила роботизовану платформу для швидкого аналізу кореневих систем у процесі росту, як повідомляє Phys.org. Розробка дає дані, придатні для обробки штучним інтелектом. Мета — прискорити створення культур, стійких до стресів.

Нова платформа додала «підземне знімання» («візуалізація коренів у ґрунті») до Advanced Plant Phenotyping Laboratory. Цей комплекс уже використовував камери для оцінки надземних ознак. Поєднання даних має допомогти аналізувати зв’язок між коренями та продуктивністю рослин.

За повідомленням, система тепер може багаторазово знімати корені в ґрунті без порушення рослини. Ларрі Йорк зазначив, що спостереження лише надземної частини дає «половину історії». «Якщо ви дивитеся лише на надземну рослину, ви отримуєте лише половину історії» — Ларрі Йорк (переклад з англ.).

Платформа використовує rhizobox («прозорі пласкі контейнери з ґрунтом») зі світлонепроникною кришкою. Робот подає контейнер в камеру, знімає кришку та робить зображення. Використовують високороздільну кольорову камеру та камеру ближнього інфрачервоного діапазону.

Система працює автономно 24/7 протягом експерименту. Вона збирає дані про ознаки, зокрема довжину й діаметр коренів. Також фіксують показники води та характеристик у коренях і навколишньому ґрунті.

Джеррі Таскан повідомив, що комплекс дозволяє одночасно поєднувати надземні й підземні показники в однієї рослини. «Ми можемо вперше одночасно пов’язати надземну і підземну продуктивність» — Джеррі Таскан (переклад з англ.). Він додав, що таку можливість названо унікальною для APPL.

У матеріалі наведено характеристики системи: місткість понад 500 rhizobox. Вікно огляду становить 30?40 сантиметрів. Передбачено змінний кут контейнера та полив із різних глибин.

Зазначено, що за тиждень можуть збирати до 1 терабайта даних про корені й пагони. Аналітику виконують із залученням штучного інтелекту та суперкомп’ютера Frontier. Це пов’язують із цілями ініціативи Genesis Mission.

Таскан окремо описав перевагу «часових рядів» («послідовні вимірювання в часі») без руйнування зразка. Це дає змогу залишати рослину й корені неушкодженими для подальших досліджень. Також полив ізнизу та зверху може імітувати різні сценарії зволоження.

Йорк пояснив, що знімання «in situ» («на місці») дозволяє оцінювати зміни архітектури коренів у часі. «Ви не робите разовий руйнівний відбір» — Ларрі Йорк (переклад з англ.). У матеріалі згадано можливість відстежувати, як корені змінюються зі зміною доступності води.

Мелані Мейз наголосила, що нинішні спостереження коренів часто дають лише «знімок» у часі. «Ріст рослини залежить від того, що роблять корені, а наша здатність бачити корені дуже обмежена» — Мелані Мейз (переклад з англ.). Вона додала, що система може дати глибші уявлення про поглинання води й поживних речовин.

У статті також зазначено, що можливості APPL використовують у проєкті OPAL. Його описано як мережу самонавчальних лабораторій із застосуванням роботів та спільної платформи даних. Йорк підкреслив, що цінність APPL пов’язують і з доступом до установки та відкритого програмного забезпечення.