На днях розпочав свою роботу Нідерландський центр екофенотипування рослин (NPEC). Тут у центрі уваги не генетичний багаж рослини – генотип, а її зовнішній вигляд, тобто фенотип.
Дослідження передбачає вимірювання аспектів зовнішнього вигляду рослини та впливу навколишнього середовища. І те, що NPEC пропонує з точки зору технології, є просто феноменальним, розповідає професор генетики Марк Артс, голова правління NPEC.
«Сьогодні генетика більше не є обмеженням для досліджень. Зараз ми можемо дуже швидко і дешево визначити генотипи. Тепер нам потрібно зрозуміти, що ці послідовності ДНК роблять. Чому салат з цим генотипом відрізняється від салату з іншим генотипом? Як на це впливають навколишнє середовище та клімат? NPEC пропонує засоби для вимірювання всього цього. Для мене, як для генетика, це відкриває фантастичні можливості».
Вимірювання того, як сільськогосподарські культури реагують на певні методи та засоби лікування, хворобу чи стрес, звичайно, проводились завжди. Але такого роду експерименти досі вимагали неабияку кількість ручної роботи.
«Обсяг експериментів був обмежений тим, скільки рослин людина може проаналізувати за день, – продовжує Рік ван де Зедде, керівник проекту з розробки та будівництва NPEC в Університеті Вагенінгена. В результаті аспіранти витрачають тижні на інтенсивну ручну роботу, тоді як вони можуть краще використати свій дорогоцінний час іншими способами.
NPEC надає дослідникам обладнання, за допомогою якого вони можуть аналізувати рослини та збирати набори даних у великих масштабах та стандартизованим способом. Використання роботів, датчиків, систем автоматизації у тепличних та кліматичних камерах, а також у польових умовах, загальносвітова тенденція».
Теплиця складається із двох частин. В одній частині рослини переміщуються конвеєрними стрічками в шафи, де розміщенні вимірювальні системи. В іншій частині, навпаки, горщики з рослинами стоять на місці, а довкола них переміщуються вимірювальні прилади. В обох випадках вимір повністю автоматизований.
«Тут ми вимірюємо архітектуру рослини», – вказує Рік ван де Зедде на велику білу шафу. У шафі рослини з усіх боків, як фотомоделі, і кожна камера має власний фокус.
Ми отримуємо тривимірне зображення рослини. Програмне забезпечення для цього ми розробили самі. Це винахід фахівців Університету Вагенінгена спільно з One Planet. Ви не знайдете його більше ніде у світі. Обладнання також робить гіперспектральні зображення. Таким чином, на додаток до зображень у видимому світлі ми отримуємо знімки в ультрафіолетовому та інфрачервоному діапазонах. Це дозволяє виявити ранні симптоми хвороби чи стресу від посухи. Тут ви можете виміряти властивості, невидимі для людського ока. Ми точно аналізуємо все, зокрема, вагу біомаси та випаровування, коли рослини повільно переходять у стрес від посухи», – каже вчений.
Кліматичні камери спеціально обладнані для вимірювання фотосинтезу – маленькі оранжереї спроектовані так, що туди не проникає жодний промінь сонячного світла. Світло штучне і повністю регульоване. Ван де Зедде пояснив: “Це означає, що ми можемо імітувати сонячний день у Південній Європі або нічні заморозки в Нідерландах”.
«В одній з кімнат є стеля, що світиться, з різними камерами та іншими датчиками, за допомогою яких ми можемо постійно контролювати всі рослини одночасно, вимірювати різні властивості фотосинтезу в мілісекундній шкалі часу. Нас особливо цікавить реакція рослин на швидкі зміни інтенсивності світла. Ботаніка 2.0 починається з NPEC. Той факт, що ви автоматизуєте багато аспектів, відкриває нові можливості», – каже Марк Аартс.
