_ Faceți culturile colorate pentru o plivire mai ușoară de roboți

Pentru a ușura plivitul, oamenii de știință sugerează culturile de bioinginerie să fie colorate sau să aibă frunze de formă diferită, astfel încât să poată fi distinse mai ușor de omologii lor sălbatici și plini de buruieni. Acest lucru ar putea implica modificarea genomilor culturilor astfel încât acestea să exprime pigmenți care sunt deja produși de multe plante, de exemplu, antocianinele, care fac afinele albastre, sau carotenoizii, care fac morcovii portocalii. Apoi, spun ei, roboții de plivire ar putea fi antrenați să îndepărteze numai buruienile folosind învățarea automată.

Autorii își prezintă strategia propusă în revista Trends in Plant Science.

„Pentru a îmbunătăți pentru recunoașterea buruienilor, propunem folosirea tehnicilor de editare a genelor pentru a introduce trăsături în culturile domestice de novo, care vor permite recunoașterea vizuală a culturilor prin roboți de plivire care au fost antrenați prin învățarea automată”, scriu cercetătorii, conduși de un om de știință în plante și mediu. Michael Palmgren de la Universitatea din Copenhaga.

„Această abordare durabilă a eliminării analogilor sălbatici din domeniu combină potențialul editării genomului cu puterea inteligenței artificiale și, în principiu, ar putea fi folosită și pentru deja stabilite. culturi.”

Oamenii au domesticit culturile de-a lungul a mii de ani prin selecție și reproducere meticuloasă. Datorită geneticii, acum cunoaștem multe dintre genele responsabile pentru trăsăturile dezirabile pentru care strămoșii noștri le-au selectat, ceea ce înseamnă că culturile noi sau „de novo” ar putea fi domesticite mult mai rapid prin utilizarea tehnicilor de bioinginerie, cum ar fi editarea genelor, pentru a modifica sau introduce. aceste trăsături în plante sălbatice. Deoarece multe plante sălbatice sunt mai tolerante la factorii de stres de mediu decât speciile de culturi existente, acest lucru ar putea contribui, de asemenea, la crearea unor culturi mai rezistente la schimbările climatice.

„Obiectivul final este cultivarea unei game noi de culturi care să fie durabile din punct de vedere ecologic. , cu randament ridicat și care favorizează practicile agricole ecologice”, scriu cercetătorii.

Cu toate acestea, culturile domestice de novo sunt probabil să semene foarte mult cu omologii lor sălbatici, ceea ce ar face plivitul dificil. O opțiune ar fi introducerea genelor de rezistență la erbicide în cultura de novo și apoi utilizarea erbicidelor pentru a ucide buruienile. În schimb, cercetătorii sugerează combinarea ingineriei genetice cu tehnologiile inteligenței artificiale pentru a crea plante de culturi de novo distinctive vizual pe care plivitorii roboți le pot diferenția cu ușurință de buruieni.

„Deosebirea acestor culturi noi de plantele lor sălbatice mai puțin productive și strâns înrudite ar putea prezintă provocări extraordinare pentru controlul buruienilor”, scriu cercetătorii. „Folosirea editării genelor pentru a le îmbunătăți recunoașterea vizuală prin roboții de plivire ar putea aborda în mod eficient această problemă.”

În loc să introducă gene non-plante (transgeneza) în culturile de novo, cercetătorii propun modificarea genomului plantelor. astfel încât exprimă pigmenți care sunt deja produși de multe plante - de exemplu, antociani, care sunt responsabili pentru plante roșii, violete și albastre în plante, inclusiv fructe de pădure și varză violetă, și carotenoizi, care sunt responsabili pentru galben, portocaliu și roșu. nuanțe ale diferitelor părți ale plantelor, inclusiv morcovi, ardei și frunze, unde sunt importante pentru fotosinteză.

„Manipularea acestor gene esențiale ar îmbunătăți semnificativ acuratețea discriminării între culturile nou domesticite și omologii lor sălbatici”, scriu cercetătorii.

Pe lângă faptul că permit discriminarea vizuală, acești pigmenți ar putea avea beneficii suplimentare pentru sănătatea plantelor și a omului. Acumularea de antociani în plante este asociată cu o rezistență mai mare la ierbivor, boli fungice, infecții bacteriene, toxicitate pentru metale grele și alte stresuri de mediu, în timp ce carotenoizii sunt o sursă de provitamina A în dieta umană.

„Datorită acestor trăsături benefice, plantele bogate în antociani oferă nu numai o modalitate simplă de a distinge culturile domestice de buruieni, dar sunt și promițătoare pentru aplicații practice în agricultură”, scriu cercetătorii.

O opțiune alternativă (sau suplimentară) ar fi modificarea structurii frunzelor culturilor de novo pentru a le face mai mult sau mai puțin complicate decât omologii lor sălbatici - de exemplu, prin inducerea de mutații în genele care adaugă sau îndepărtează lobii frunzelor. Și pentru a facilita sortarea semințelor după recoltare, culturile de novo ar putea fi create pentru a avea o culoare sau o formă diferită a semințelor.

Este nevoie de mai multe cercetări pentru a examina dacă aceste modificări ar avea un impact asupra vitalității culturilor, de exemplu, pentru a testa dacă acești pigmenți interferează cu fotosinteza sau rezistența plantelor. Sunt necesare, de asemenea, studii suplimentare pentru a îmbunătăți tehnicile de teledetecție și pentru a investiga cele mai bune metode de instruire a roboților de plivire pentru a recunoaște noile trăsături ale culturilor de novo.

(Fluierul)