“این گیاه شناسی 2.0 است، زیرا فرصت های کاملا جدیدی را ارائه می دهد.”



در مرکز فنوتیپ زیست محیطی گیاهی هلند، گیاهان از همه طرف با دوربین‌ها، حسگرها، روبات‌ها و سیستم‌های خودکار در فضاهای میانی، سلول‌های آب و هوایی، گلخانه‌ها و در مزرعه مشاهده می‌شوند.

هنگامی که گیاهان گوجه فرنگی از گلخانه خود خارج می شوند، آنها را روی تسمه نقاله قرار می دهند و برای مدت کوتاهی در جعبه تشخیص ناپدید می شوند که در آن سیستم های دوربین آنها را از همه طرف ضبط می کنند. سپس، هر کدام مقادیر از پیش برنامه ریزی شده آب و مواد مغذی را دریافت می کنند. در محفظه گلخانه ای دیگر، سیکلامن ها در فواصل ثابت ثابت می ایستند اما به طور منظم توسط یک ربات دوربین پرنده بررسی می شوند که اطلاعات مربوط به معماری گیاه و رشد گل آنها را از همه جهات ثبت می کند.

“ساخت این تاسیسات منحصر به فرد سفری طولانی بود و گاهی ما را به عنوان دانشمندان به خارج از منطقه آسایش خود می برد. اما دنیای کاملا جدیدی را باز می کند: ما به توسعه ریشه و سایبان، از بسیار کوچک تا بسیار بزرگ دسترسی پیدا می کنیم. این ما را قادر می سازد. مارک آرتس، متخصص ژنتیک گیاهی Wageningen، رئیس تیم مدیریت NPEC و همچنین متقاضی اصلی کمک هزینه بیش از یازده میلیون یورویی، می گوید: برای پاسخ به سوالات بسیار جالب کشاورزی و اکولوژیکی. دانشگاه و تحقیقات Wageningen و دانشگاه اوترخت مشترکاً در حال سرمایه گذاری مشابه هستند. مبلغی در مرکز که امکانات آن برای انجام آزمایشات توسط محققان سایر دانشگاه ها نیز موجود است.

زمان بر
Aarts توضیح می دهد: “این گیاه شناسی 2.0 است، زیرا امکانات کاملا جدیدی را ارائه می دهد.” ما در حال حاضر درک خوبی از ژنتیک داریم. ژنوم کامل آرابیدوپسیس را می توانید با چند دلار توالی یابی کنید. اما تعیین اینکه این تفاوت‌های DNA دقیقاً چه معنایی برای فنوتیپ گیاه دارند بسیار زمان بر است. ما همه تکنیک ها از ژنومیک تا متابولومیک را داریم، اما در نهایت مهمترین آنها تغییراتی است که در فنوتیپ یک گیاه رخ می دهد. این فنوتیپ نیز در طول زمان تغییر می کند و نتیجه نهایی بیان ژن است. عوامل محیطی مانند نور، رطوبت و دما چه تأثیری بر رشد گیاهان دارند و عوامل بیماری زا یا میکروبیوم چه نقشی در این امر دارند؟ ما در حال ورود به عصر جدیدی با فنوتیپ خودکار هستیم. Aarts می‌گوید: اکنون یک محقق از قبل دست خود را برای بدست آوردن یک مجموعه داده خوب در یک نقطه از زمان پس از یک آزمایش پر کرده است، اما با امکانات NPEC، می‌توان این کار را برای لحظات زیادی انجام داد.

Aarts سال‌ها تحقیقات ژنتیکی را برای سازگاری گیاهان با شرایط محیطی نامطلوب در گونه‌های مدل شاهی تال (Arabidopsis thaliana) و بیدمشک روی (Noccaea caerulescens) انجام داده است. به طور خاص، برای بررسی اثرات محیط بر فتوسنتز، او قبلاً اولین پلت فرم خودکار فنوتیپ با توان عملیاتی بالا را توسعه داده است: Phenovator. در آن زمان، ظرفیت بی‌سابقه‌ای داشت و می‌توانست 1440 گیاه آرابیدوپسیس را چندین بار در روز از نظر فتوسنتز، رشد و بازتاب طیفی در هشت طول موج غربال کند (روش‌های گیاهی، 2016).

«واحدهای جدید NPEC ما را قادر می‌سازند تا تقریباً به طور مداوم تأثیر عوامل استرس‌زای مختلف را بر رشد گیاهان، چه در زیر زمین و چه در بالای زمین، از نهال‌ها گرفته تا گیاهان گلدانی و حتی محصولات زراعی در مزرعه نظارت کنیم. آرتس می‌گوید به‌علاوه، به لطف تکنیک‌های بازتاب و فلورسانس، می‌توانیم مشاهداتی را تا سطح اجزا و پاسخ‌های فیزیولوژیکی گیاهان انجام دهیم. در گلخانه، گوجه فرنگی از طریق سیستم تسمه نقاله وارد واحد می شود، برخلاف واحدهایی که گیاهان در آن ساکن هستند و سیستم های اندازه گیری حرکت می کنند. آرتس توضیح می‌دهد: «ما می‌دانیم که حرکت بر رشد گیاهان تأثیر می‌گذارد، بنابراین حداقل این فرصت را به ما می‌دهد تا به این موضوع بپردازیم».

رولند برندسن، زیست‌شناس اوترخت، محقق گروه تعاملات گیاهی و میکروب و مدیر موسسه زیست‌شناسی محیطی، می‌گوید: «این واقعاً بهترین محصول برای دانشمندان گیاه‌شناسی است». تقریباً تمام شرایط محیطی را می توان در اتاق های آب و هوایی کوچکتر تنظیم کرد. از یخبندان تا دمای بالای 40 درجه و شدت نور تا نور کامل خورشید، تا ده برابر بیشتر از حد معمول در اتاق‌های آب و هوا. و آن با نه رنگ نور LED. ایده آل برای تحقیق در مورد تأثیر سایه بر گیاهان. برندسن لبخند می‌زند، می‌تواند انواع گیاهان را در خود جای دهد: به ویژه گیاهان آرابیدوپسیس و گوجه‌فرنگی، اما ترجیحاً بدون ذرت.

فعل و انفعالات
36 مزوکوسم یا اکوترون در حال حاضر در ساختمان NPEC در حال ساخت به همان اندازه چشمگیر هستند. اینها ماژول هایی هستند که در آنها می توان نیم متر مکعب خاک را معرفی کرد و گیاهان رویشی مورد نظر را کاشت. هنگامی که دریچه بسته می شود، امکان کنترل کامل دمای خاک، روشنایی و ترکیب هوای داخل وجود دارد. به گفته Berendsen، این یک مجموعه ایده آل برای آزمایش است، به عنوان مثال، تحت شرایط سخت، فعل و انفعالات کشف شده در آزمایش در مقیاس بزرگ و طولانی مدت BioCliVE – تنوع زیستی و آزمایش تنوع آب و هوا – با پوشش گیاهی در هوای آزاد

منبع: bionieuws.nl



منبع