Migliorare le Colture con Raggi Laser e Stampa 3D
Un esempio di come le tecnologie moderne possano essere utilizzate nella selezione delle piante nel 21° secolo è rappresentato dalla ricerca che combina la scansione laser e la stampa 3D per creare un modello dettagliato di una pianta di barbabietola da zucchero.
Evoluzione della Fenotipizzazione delle Piante
Tradizionalmente, la fenotipizzazione delle piante, ossia la scienza che consente di registrare accuratamente le caratteristiche delle piante, si basava su misurazioni manuali lunghe e laboriose. Oggi, questi processi sono sempre più automatizzati grazie a tecnologie di rilevamento avanzate e all’apprendimento automatico. Queste tecnologie registrano parametri come dimensioni, qualità dei frutti, forma delle foglie e tassi di crescita. I sistemi automatizzati possono raccogliere informazioni complesse su una pianta, informazioni che sarebbe difficile ottenere su larga scala attraverso l’intervento umano.
Importanza dei Modelli di Riferimento Precisi
Un elemento centrale in questo tipo di allevamento basato su sensori è la disponibilità di materiali di riferimento precisi. I sensori necessitano di dati su una “pianta standard” che includano tutte le caratteristiche rilevanti, comprese le proprietà tridimensionali come l’angolo delle foglie. Un modello fisico offre chiari vantaggi rispetto alle rappresentazioni puramente digitali o bidimensionali. Può essere usato, ad esempio, come riferimento e come istanza di controllo interno in una serra o in un campo di prova tra piante vere.
Jonas Bömer e l’Importanza della Fenotipizzazione 3D
Jonas Bömer spiega: “Nel campo della fenotipizzazione tridimensionale delle piante, fare riferimento ai sistemi di sensori utilizzati, agli algoritmi informatici e ai parametri morfologici registrati è un compito impegnativo ma fondamentale. L’uso di tecnologie di produzione additiva per creare modelli di riferimento riproducibili rappresenta un metodo innovativo per sviluppare riferimenti precisi, a vantaggio sia della ricerca scientifica che della selezione pratica delle piante”.
Applicazioni Pratiche del Modello 3D
Il nuovo modello di una pianta di barbabietola da zucchero stampato in 3D è stato sviluppato proprio per queste applicazioni. I file di stampa sono liberamente accessibili, permettendo ai ricercatori di tutto il mondo di creare copie esatte del modello di riferimento. Questo favorisce la comparabilità dei risultati della ricerca e facilita l’applicazione del metodo anche in ambienti con poche risorse, come i paesi in via di sviluppo.
Tecnologia LIDAR per la Raccolta di Dati
Per raccogliere dati precisi per il modello realistico, Jonas Bömer e i suoi colleghi dell’Istituto per la Ricerca sulla Barbabietola da Zucchero (Göttingen) e dell’Università di Bonn hanno utilizzato la tecnologia LIDAR (Light Detection and Ranging). Una pianta di barbabietola da zucchero è stata scansionata con un laser da dodici diverse angolazioni. Dopo l’elaborazione dei dati, il modello è stato creato utilizzando una stampante 3D commerciale e testato per l’uso in laboratorio e sul campo.
Prospettive Future per la Fenotipizzazione a Basso Costo
Il data scientist Chris Armit aggiunge: “Il valore di un modello 3D stampabile è che puoi stamparne più copie, una per ogni campo di piante. Poiché si tratta di una strategia di fenotipizzazione a basso costo, in cui il costo principale è lo scanner LIDAR, sarebbe fantastico vedere questo approccio testato su altre colture come il riso o le colture orfane africane, dove c’è bisogno di soluzioni di fenotipizzazione economiche”.
