A Heliosnak, a Holland Növényökológiai Fenotípusmeghatározó Központ (NPEC) részét képező új kutatási létesítménynek köszönhetően mostantól több mint ezer növény növekedését és fejlődését lehet automatikusan nyomon követni.
Mindeközben bepillantást nyerhetünk abba, hogy a különböző mikroorganizmusok miként hatnak rájuk. Az Utrecht Science Parkban található NPEC épületében található berendezés többek között egy növekedési kamrából, egy szállítószalag-rendszerből, néhány speciális kamerából és egy 3D-s lézerszkennerből áll. A kutatást végző Bart Schimmel a Heliost egy olyan kísérleti programmal helyezi üzembe, amely a fejes salátán megjelenő lisztharmat fertőzést okozó Bremia lactucae kórokozó korai és objektív észlelésére összpontosít.
A Helios, amely az emberi szem képességeit meghaladó megfigyelésekre képes, jelentősen csökkenti a növénykutatók tényleges munkaterhelését. Ez azonban nem jelenti azt, hogy a kutatók teljes mértékben mentesülnek a helyszíni feladatok alól. A növények vetése és a cserepek feltöltése például továbbra is az ő feladatuk. Emellett a kutatóknak módjukban áll a növények mindegyikét vagy egy részüket kórokozókkal, például gombákkal és baktériumokkal megfertőzni, vagy mikroorganizmusokat juttatni a virágföldbe, hogy tanulmányozzák azoknak a növényekre gyakorolt hatását. Genetikailag módosított növényeket és/vagy mikroorganizmusokat is bevonhatnak a kísérletekbe, mivel a Helios szigorú biztonsági intézkedésekkel gondoskodik arról, hogy megelőzze a nem kívánt mikroorganizmusok kiszabadulását a létesítményből.
Amint a növényeket a Heliosban elhelyezik, lényegében több hétig nincs szükség emberi beavatkozásra. Ez idő alatt a növények elsősorban egy termesztőkamrában vannak, ahol a környezeti feltételeket, például a hőmérsékletet és a páratartalmat aprólékosan szabályozzák. A növények váltakozó ideig vannak fényben és sötétségben, ami a nappal és az éjszaka szimulációját idézi elő.
Növényi kórokozók
Bart Schimmel az első kutató, aki a Heliost egy kutatóprojekthez használja. Kísérlete a Bremia lactucae nevű kártékony kórokozó köré összpontosul, amely a salátát támadja meg, és jelentős gazdasági károkat okoz e népszerű zöldség termesztői számára. A Bremia lactucae egy oomyceta, vagyis egy olyan mikroorganizmus, amely mind életciklusát, mind pedig elágazó fonalainak növekedési módját tekintve a gombákra hasonlít.
A kutató azt szeretné megállapítani, hogy a kórokozó fertőzése a salátafélékben korábban és objektívebben kimutatható-e, ami elengedhetetlen a salátafélék ellenálló képességének azonosításához.
„Bár a Bremia-fertőzés korai jelei nem feltétlenül láthatók a növényen, a gyakorlatban e kórokozó kimutatása még mindig nagyrészt a vizuális vizsgálatokra támaszkodik – magyarázta Schimmel. – Kellő tapasztalattal és elegendő gyakorlattal a fertőzést követően körülbelül 10 nappal a leveleken fehéres pöttyök formájában lehet észrevenni az oomycéta szaporítóképleteit.”
Korai felismerés
A Helios segítségével Bart Schimmel jelenleg azt vizsgálja, hogy a fertőzéseket már azelőtt fel lehet-e fedezni, hogy azok szabad szemmel is láthatóvá válnának. Kollégái korábban megállapították, hogy a kórokozó 4-5 nap után láthatóvá tehető, ha a fejes salátát UV-fénnyel világítják meg, miközben fluoreszcens kamerával figyelik a növényeket.
„Szeretném tudni, hogy ez a módszer kibővíthető és automatizálható-e – mondta Schimmel. – A PathoView kutatási program keretében jelenleg ennek a módszernek az alkalmazhatóságát vizsgálom egy tizenkét fajtából álló kísérletben. Ha sikerrel járok, akkor ez lehetővé tenné számunkra, hogy gyorsan és objektíven határozhassuk meg a nagyszámú fejes saláta sorok rezisztenciaszintjét a betegséggel szemben. Az így szerzett tapasztalatokat pedig később a betegségeknek ellenálló salátafajták nemesítésére lehetne használni.”
Betekintés
A kutató a kísérletéhez a Helios teljes potenciálját kihasználja, valamennyi kamerát és a 3D szkennert igénybe véve. Ez nemcsak a rezisztens salátafajták korai felismerésére vonatkozó információkkal szolgál, hanem értékes tapasztalatokkal is a Helios képességeire és lehetőségeire.
Mivel a Helios lehetővé teszi, hogy hatalmas mennyiségű adatot gyűjtsenek össze rövid idő alatt, Schimmel úgy véli, hogy a mesterséges intelligenciát (AI) alkalmazó új adatelemzési módszerek segítségével hatékonyan lehet hasznos információkat nyerni ebből a nagy adathalmazból. A Heliosnak köszönhetően ma már képesek vagyunk a növényi változatosságot hozzáférhetőbb és objektívebb módon felhasználni, ami lehetővé teszi számunkra, hogy érdekes biológiai kérdésekkel foglalkozzunk, és megoldást találjunk a mezőgazdasági kihívásokra – zárta szavait a szakember.
