Беспилотники помогают в выявлении новых ценных признаков с/х культур

Новое исследование по изучению с/х культур, проведенное организацией NIAB совместно с китайскими партнерами, позволило связать фенотипирование растений с помощью беспилотных летательных аппаратов с динамикой агрономических показателей, которые ассоциируются с надежными ДНК-маркерами. Это облегчит селекционерам и исследователям отбор растений или обнаружение генов на основе моделей маркеров (генотипов) и желаемых признаков (фенотипов).

Дроны имеют большой потенциал в селекции растений и исследованиях с/х культур, относительно легко и экономически эффективно собирая крупномасштабную 2D/3D визуальную информацию растений в полевых испытаниях. До сих пор было трудно использовать собранные данные для надежного анализа признаков и генетического картирования.

Новое исследование под руководством главы отдела наук о данных NIAB, профессора Цзи Чжоу и профессора Бин Хана, академика Китайской академии наук (CAS) привело к созданию платформы с открытым исходным кодом под названием AirMeasurer.

Профессор Чжоу сказал: "AirMeasurer демонстрирует шаг вперед в наших возможностях анализа статических и динамических признаков зерновых культур, таких как рис и пшеница. Она обеспечивает автоматизированный 2D/3D анализ признаков для воздушного фенотипирования, чего невозможно достичь с помощью традиционных подходов. Эта платформа с открытым исходным кодом является ценным ресурсом, который поможет исследователям растений получать высококачественные фенотипические данные в больших масштабах и разрабатывать новые маркеры для улучшения сельскохозяйственных культур".

В течение нескольких сезонов (2019-2021 гг.) команда из Великобритании и Китая использовала недорогие беспилотники и платформу AirMeasurer для получения высококачественных 2D/3D изображений риса и пшеницы в различных условиях. Они также использовали алгоритмы компьютерного зрения и ИИ для автоматического анализа ключевых агрономических признаков, таких как количество всходов, высота растений, вегетативные показатели, основные стадии роста и их динамика в различных полевых условиях. Затем данные были использованы для выявления ассоциаций между интересующими признаками и генетическими маркерами сотен сортов.

Платформа AirMeasurer рассматривается для потенциального применения в обязательном тестировании сортов сельскохозяйственных культур на отличимость, однородность и стабильность (Distinctness, Uniformity, and Stability , DUS), проводимом NIAB по поручению Агентства по охране здоровья животных и растений (APHA) правительства Великобритании. Она также используется в коммерческих испытаниях NIAB с ведущими селекционными компаниями Великобритании, сосредоточенных на сборе ключевых агрономических признаков.

"Селекционеры, растениеводы и исследователи могут воспользоваться преимуществами платформы AirMeasurer и потенциалом использования дронов для получения значимой информации о фенотипе своих культур. Это поможет стимулировать инновации в области определения характеристик растений и селекции сельскохозяйственных культур, что позволит фермерам выращивать более устойчивые культуры, решая глобальную климатическую проблему", - закончил профессор Чжоу.

Исследовательская статья о платформе опубликована в журнале New Phytologist.