Sa skenerom, u nepoznato: Kako posmatrate rast korena?

Dubine okeana su verovatno bolje istražene od delikatno razgranatog korenja biljke u zemljištu. Od korena zavisi koliko će dobro kukuruz, repa ili druge biljke apsorbovati vodu ili hranljive materije iz tla. I, donekle, koliko će poljoprivrednik morati da zaliva ili đubri. Stoga, koren je važan činilac u selekciji novih biljnih vrsta tolerantnih na sušu ili vrsta koje efikasno iskorišćavaju dostupni azot.

Koliko se dobro biljke nose sa stresom?

U istraživačkom odeljenju kompanije KWS, Australijanac Bendžamin Gruber i njegove kolege objašnjavaju način na koji se rast korena posmatra, ocenjuje i kvantifikuje. Njegov je cilj da ispita stotine biljaka u kratkom periodu, kako bi otkrio koliko se dobro nose s abiotskim stresom, kao što su suša ili nedostatak hranljivih materija. To je jedan od preduslova za identifikovanje novih gena u biljkama koji obezbeđuju stabilan prinos i toleranciju na sušu. Oba cilja imaju veliki značaj za kompaniju KWS.

Detaljno posmatranje korena i njegovog rasta svakako nije jednostavno: Jedan kvadratni metar polja s usevima često sadrži korenje dugo 50 do 90 kilometara (približno 40 do 60 kilometara dugo korenje kukuruza i 20 do 50 kilometara dugo korenje šećerne repe). Koren šećerne repe prodire do pet metara dubine u zemlju. Najfinije dlačice korena skoro svuda su tanje od ljudske kose. Kako se može dobiti tačna slika?

Kopanje, ispiranje i merenje

Provereni pristup u slučaju kukuruza obuhvata prilično jednostavnu tehniku, tzv. metodu „shovelomics”. Tokom ovog „istraživanja lopatom”, biljka se jednostavno iskopava zajedno s korenom, te se zemlja s njega temeljno ispira. Zatim se koren može optički izmeriti pomoću kamera i softvera. Koristeći dobijene slike, stručnjaci za analizu slika i bioinformatiku izračunavaju broj i debljinu korena, kao i ugao u kom su postavljeni u odnosu na stablo biljke.

„Kompanija KWS trenutno radi na stvaranju softverskog alata za beleženje rasta korena u velikoj razmeri. Ispitujemo nove procese i dorađujemo one proverene. Zatim, moramo da razumemo koja biljka s kakvim genetičkim sastavom raste u kom tipu zemljišta i uz koje hranljive materije i koliko količinu vode”, kaže Gruber. Za to su potrebni vreme i novac. I jedno i drugo predstavljaju ulaganje u budućnost kompanije koja postoji više od 160 godina i nastavlja uzgajivačima da nudi sorte s visokim prinosom. Kompanija KWS usmerena na porodicu troši približno 17 procenata svog obrta na istraživanje.

Selekcija zahteva precizno posmatranje

Pažljivo posmatranje svojstava biljke, s ciljem dobijanja indikacija za selekciju, staro je koliko i sama poljoprivreda. Na primer, prvi poljoprivrednici uzimali su seme od najdebljih useva tekuće godine za sledeću godinu. Gregor Mendel (Gregor Mendel) posmatrao je boju i oblik graška kako bi ustanovio svoja pravila nasleđivanja na osnovu tih rezultata. Kada su u pitanju vidljiva i merljiva svojstva biljke, biolozi govore o fenotipovima.

Pristup Bena Grubera je sličan drugim projektima fenotipizacije u kompaniji KWS. Stručnjaci za istraživanje kompanije KWS sakupljaju podatke iz okruženja, bilo dronovima s kamerama ili podzemnim skenerima. Slike se uparuju na računaru i automatski se analiziraju kako bi stručnjacima za selekciju dali nove uvide. „Sve ovo mora da funkcioniše na industrijskom nivou, po vetru i kiši, blatu i suši – ne samo u laboratoriji ili s 20 biljaka. Suština selekcije biljaka se uvek svodi na velike brojeve i hiljade biljaka se moraju ispitati”, objasnio je Gruber, pre nego što je nastavio statističku analizu podataka.