Система ШІ полегшує візуалізацію рослин від проростання до розвитку коріння
Для біологів розуміння того, як рослини ростуть і взаємодіють із ґрунтом, є життєво важливим. Але як слідкувати за тим, що відбувається під землею?
Дослідження опубліковано у Plant Methods.
Щоб вирішити цю проблему, команда KAUST розробила недорогу систему для візуалізації динаміки росту рослин неінвазивно і з високою пропускною здатністю.
На відміну від інших дорогих та стаціонарних інструментів обробки зображень, нова система під назвою MutipleXLab є модульною, мобільною і при невеликих витратах може безперервно контролювати тисячі насінин, від проростання до розвитку коріння.
"Наша система поєднує в собі високу продуктивність фенотипування з високою роздільною здатністю, що є вузьким місцем у феноміці рослин", - говорить доктор філософії, студент Вінісіус Любе. Вона має виняткову роздільну здатність при великому полі зору та високому дозволі в порівнянні з іншими оптичними системами».
Тестування MutipleXLab на рослинах арабідопсису для моніторингу проростання насіння та зростання коренів надало надійні дані та точну оцінку індексу схожості та погодинної швидкості зростання між різними мутантами.
Команда використовувала технології комп'ютерного зору та розпізнавання образів у поєднанні з машинним навчанням для аналізу та кількісної оцінки динаміки зростання коренів.
Поєднання комп'ютерного зору, технологій розпізнавання образів та машинного навчання дозволяє фіксувати динамічні біологічні процеси, такі як зростання коренів рослин, з високою роздільною здатністю та за низькою ціною. Корінь (праворуч обведений на зображенні вище) було створено за допомогою фотограмметрії на кореневому рівні вперше з використанням 4D-профілометрії.
"Розроблені нами моделі сегментації зображень необхідні для забезпечення повної роботи системи з високою пропускною здатністю за мінімального контролю з боку людини", - пояснює Любе.
Можливість системи візуалізувати та кількісно визначати швидкість зростання кількох зразків одночасно дозволила нам виділити нові фенотипи. Наприклад, ми могли визначити більш швидке і повільне зростання для різних мутантів рослин.
Система також може аналізувати різницю між мутантами і оцінювати якість насіння у різних партіях насіння.
Фахівець із рослин Ікрам Блілоу каже, що MutipleXLab — це творча система, яка дозволяє фіксувати динамічні біологічні процеси з високою роздільною здатністю у просторі та часі у складних умовах.
"Її сила полягає в автоматизованому та простому режимі роботи у поєднанні з низькою вартістю", - говорить Ікрам.
Вони планують комерціалізувати MutipleXLab і вважають, що це може бути цінним інструментом для біологів рослин, насінників, спеціалістів з рослинництва та селекційних компаній. Блілоу та Любе також стали співзасновниками стартап-сайту.
«MutipleXLab можна використовувати для тестування та оцінки життєздатності партій насіння, для скринінгу конкретних фенотипів, включаючи швидкість проростання та довжину коренів, а також для скринінгу мутантів або сортів у різних умовах, оцінюючи їхню реакцію на стреси, такі як засолення та дефіцит поживних речовин»,- зауважив Блілоу.
Також читайте: