МРТ коренів сільськогосподарських культур відкривають нові можливості для сільського господарства
Група вчених під керівництвом Texas A&M AgriLife використовує магнітно-резонансну томографію (МРТ) для вивчення коренів сільськогосподарських культур, щоб вивести культури з більш сильною і глибокою кореневою системою.
Команда з Texas A&M AgriLife Research, Гарвардської медичної школи, ABQMR Inc. і інститут здоров'я ґрунту розробила нову систему фенотипування коренів на основі МРТ для неруйнівного отримання зображень з високою роздільною здатністю коренів рослин, що ростуть в ґрунті, і створила лабораторію Texas A&M Roots Lab. Подальший розвиток цієї технології як нового інструменту для оцінки властивостей коренів сільськогосподарських культур. Це частина програми спостережень за ризосферою, оптимізованої для земної секвестрації (ROOTS), що фінансується через програму Агентства перспективних дослідницьких проектів Міністерства енергетики США - енергетична програма.
Нітья Раджан, фізіолог сільськогосподарських культур AgriLife Research і агроеколог з коледжу сільського господарства і природничих наук, Департамент ґрунтових наук і рослинництва, очолює цю багатопрофільну проєктну групу.
"Ми застосовуємо цю технологію, щоб побачити, чи зможемо ми відчути коріння, що ростуть у сільськогосподарських ґрунтах, і охарактеризувати їх", - сказала вона. "На сьогоднішній день візуалізація коріння в ґрунті є складним завданням, тому що ґрунт складний і містить тверді частинки, вологу і коріння. Ми просто хочемо представити коріння".
«На першому етапі ми розробили доказ концепції та початкові прототипи, а на другому етапі ми розробили різотрон для МРТ з низьким полем для отримання зображень з високою пропускною здатністю та додатків для широкого спектра сільськогосподарських культур на додаток до енергетичного сорго", - сказав Раджан.
Також в команду AgriLife Research входять Білл Руні, селекціонер сорго і Джон Маллет, біохімік і голова Перрі л.Адкіссона з сільськогосподарської біології та біофізики.
Руні і Маллет використовують систему МРТ для розвитку біоенергетичної генетики сорго. Брок Веєрс і Вілл Віллер - вчені, що працюють з дослідницькою групою AgriLife.
«Нам необхідно розвивати кореневі системи сільськогосподарських культур, які зберігають більше вуглецю в ґрунті", - сказав Маллет. «Крім того, більш глибокі кореневі системи можуть споживати більше води з ґрунтових профілів, підвищуючи стійкість сільськогосподарських культур до посухи".
З точки зору поліпшення сільськогосподарських культур, додав Руні, ця технологія необхідна для ефективного скринінгу зародкової плазми сільськогосподарських культур на наявність певних генотипів з поліпшеною кореневою системою.
За словами Раджана, використання МРТ дозволяє дослідникам збирати зображення коренів, не пошкоджуючи рослини, на відміну від традиційних методів, таких як риття траншей, викопування ґрунту і виїмку коренів.
Команда AgriLife Research працює з ABQMR Inc., групою вчених МРТ в Альбукерке, штат Нью-Мексико, які беруть участь у розробці та створенні системи.
«При слабких магнітних полях МРТ можна використовувати для візуалізації коренів у природних ґрунтах», - сказала Хіларі Фабіч, президент ABQMR. "Низькі магнітні поля також означають менший ризик для безпеки при роботі з датчиком в сільськогосподарських умовах".
Метт Розен-один з головних дослідників проекту та Браги Свейнссон, науковий співробітник, що працює з Розеном, розробив перший прототип програмного забезпечення під назвою "MIDGARD " -3D - сегментація МРТ і аналіз опису кореня-для вилучення кількісної інформації про ознаки кореня з МРТ-зображень коренів.
Команда планує випустити MIDGARD як програмне забезпечення з відкритим кодом після подальшого тестування.
«Використовуючи MIDGARD, ми можемо отримати кількісну інформацію про ознаки коріння, і ці дані будуть використовуватися для вибору ідеальних характеристик рослин", - сказав Розен. "У майбутньому MIDGARD також матиме можливість тривимірного зображення вмісту вологи в ґрунті, що є ключовою властивістю, яка стимулює ріст коренів і дослідження".
Також читайте:
- За 30 років Земля втратила 75% загальної біомаси комах і почала втрачати птахів
- Дослідники виявили зв'язок погодних умов зі стійкістю бур'янів до гербіцидів
- За допомогою пігментів буряка вчені навчилися стежити за розвитком спор грибів на рослинах
- Вчені розрахували необхідну кількість азотних добрив для посівів кукурудзи