Reklama

Brambory v rentgenu, roboty v pšenici. Výzkumníci hledají plodiny pro změněné klima

Polní robot projíždí pšeničné lány a zkoumá, jak se vyvíjejí zrna uvnitř klasů.
Fraunhofer-Gesellschaft, užito se svolením
Josef Tuček

Nejen lidé, také zemědělské plodiny chodí na rentgen. Pomáhá to při jejich přípravě na budoucnost, kdy budou muset uživit další miliardy strávníků. Nasazení rentgenu je přitom pouze jedním z prostředků vývoje moderního zemědělství, píše pro Newstream vědecký novinář Josef Tuček.

Reklama

V laboratoři ve Fraunhoferově ústavu v severobavorském Fürthu jede na úzkém pojízdném pásu řada květináčů s rostlinami. Dvířka přístroje, do něhož pás vede, se otevřou a dovnitř vjede jeden květináč. Až se dvířka zavřou, rostlina v květináči projde několika testy, zejména rentgenovou prohlídkou.

Nejde o klasický rentgen, ale o výpočetní tomografii známou z nemocnic jako cétéčko (z anglického Computed Tomography). Ta využívá rentgenového záření pro neinvazivní zobrazení vnitřních tkání ve 3D projekci s vysokým rozlišením. V tomto případě sleduje především stav částí rostlin skrytých v hlíně a jejich vývoj od poslední kontroly. Po pěti minutách květináč vyjede ven a dovnitř míří další rostlina.

„Takhle rentgenujeme rostliny brambor, abychom sledovali růst hlíz, včetně velmi přesného odhadu jejich hmotnosti, aniž bychom je museli vykopávat,“ popisuje Stefan Gerth, specialista na rentgenové technologie. Postup se využívá při šlechtění nových odrůd. Teď se v laboratoři zaměřují hlavně na získání odrůd, které odolávají horku a navzdory němu vytvářejí silné hlízy.

Profesor Jaroslav Doležel při praktické výuce v Saúdské Arábii

Čeští genetici šlechtí v Saúdské Arábii superodolné plodiny. Využití najdou i u nás

Je tam extrémní horko, extrémní sucho a ještě k tomu půda zasolená mořskou vodou. Saúdská Arábie je místem, kde čeští výzkumníci mohou zkoumat plodiny, které ve vyhrocených podmínkách přežijí a ještě dají úrodu. Poznatky se, bohužel, mohou kvůli změně klimatu hodit i u nás.

Přečíst článek

Dnešní plodiny nás neuživí

Šlechtění rostlin pro teplejší podnebí je nezbytné. Se změnami klimatu totiž podle vědeckých studií hrozí, že v oblastech, kde žije jedna až tři miliardy lidí, nebude zemědělství schopné nakrmit obyvatelstvo.

Reklama

A k tomu počet obyvatel, tedy hladových krků, stále roste. Za nějakých šedesát let by měl dosáhnout deseti miliard oproti současným téměř osmi miliardám.

Se vzrůstajícími příjmy i v chudých zemích navíc stoupá poptávka po větším množství masa, pro jehož získání je zapotřebí stále více rostlinného krmiva.

Dnešní plodiny to nemohou zvládnout.

Pivo díky rentgenu

Hodí se zdůraznit, že v popsaných pokusech používají vědci ve Franuhoferově ústavu velmi nízké rentgenové dávky, které nenaruší genetický materiál v rostlině. V jiných ústavech se vyšší dávky rentgenového nebo radioaktivního záření už dávno využívají k ozařování semen různých rostlin.

Tím se narušuje DNA a mění dědičná informace rostliny. Vzniklé mutace jsou samozřejmě neřízené. Nikdo předem neví, jestli z ozářeného semene vůbec vyroste životaschopná rostlina a jestli bude mít vlastnosti změněné vhodným směrem. To se zjistí až při pokusném pěstování.

Ale metoda je to funkční, dlouhodobě a stále používaná. Ostatně takto vznikla už v roce 1965 v tehdejším Československu díky ozařování zubařským rentgenem odrůda Diamant, předchůdkyně dnešních odrůd sladovnického ječmene používaných pro výrobu piva.

Ale vraťme se do Fraunhoferova ústavu. Tam slabé rentgenové záření dědičné vlastnosti neovlivňuje.

Listy stejné rostliny sóji mohou být ve stejný okamžik ve stínu i vystaveny slunci. Genová úprava umožňuje, aby rostlina rychleji reagovala, lépe využila sluneční záření a výrazně zvýšila úrodu.

Genová úprava zvýšila úrodu sóji o pětinu. A mohou se přidat další plodiny

Luštěnina sója díky genové úpravě více využívá sluneční záření a fotosyntéza v ní probíhá lépe. Proto dává vyšší úrodu. Výzkum, který financovala Nadace Billa a Melindy Gatesových, nabízí nové možnosti pro světové zemědělství.

Přečíst článek

Roboty na polích

Rentgenové systémy německých výzkumníků zachycují také jemnou podzemní strukturu kořenů pšenice. „Naše technika je v tuto chvíli nejmodernějším a nejvýkonnějším systémem pro rentgenování podzemních částí rostlin,“ pochvaluje si doktor Gerth.

Vědci z Fraunhoferova ústavu ve Fürthu využívají také optické třírozměrné digitální zobrazování nadzemních částí rostlin. V tomto případě se týká listů a klasů pšenice. Zaznamenává nejenom plochu povrchu listů, ale dodává také informace o tom, jak rostlina odolává teplu. Tedy jestli zvedá listy, aby se chránila před sluncem, nebo je kroutí kvůli tepelnému stresu.

Bramborové hlízy ukryté v půdě v rentgenovém zobrazení. Fraunhofer-Gesellschaft, užito se svolením

GMO, kukuřice

Genové inženýrství se zase přiblížilo k evropským polím

Genově upravené zemědělské plodiny by se mohly už příští rok objevit na polích v Anglii. Ta by se tak mohla stát vzorem pro Evropskou unii, která genově upraveným rostlinám klade spoustu administrativních překážek, komentuje vědecký novinář Josef Tuček. I v EU se ale prosazuje názor, že nepoužívat poznatky vědy škodí zemědělcům i spotřebitelům.

Přečíst článek

Kvůli výzkumům zde vyvinuli i polní roboty. Jeden z nich toto jaro a léto projížděl mezi rostoucí pšenicí, průběžně pořizoval rentgenové snímky rostlin a také třírozměrné optické záběry. Vědcům to umožňuje nahlédnout do nitra klasů pšenice a sledovat jejich vývoj. Komerční farmáři by takto mohli včas získat lepší představu o tom, jakou úrodu budou prodávat.

Další vyvinutý robot je určený pro pole s cukrovou řepou. Jezdil mezi jejími řádky a multispektrálními kamerami zaznamenával snímky rostlin. Výsledky teď vědci použijí při dalších úpravách stroje.

Nezůstává však jen u pozorování. S využitím umělé inteligence stroj rozpozná plevel od řepy a rovnou jej odstraní pomocí svých okopávacích nástrojů. Nabízí tedy budoucím komerčním uživatelům, že jim ušetří peníze za postřiky proti plevelům.

Experimentální zemědělský robotík americké společnosti Earthsense.

Robot na poli. Trhá plevel, dávkuje hnojivo a hlídá zdraví rostlin

V průmyslových zemích pracují v zemědělství obvykle jen dvě až tři procenta ekonomicky aktivních obyvatel. Svou práci zvládnou díky cíleně vyšlechtěným plodinám, silné mechanizaci a průmyslové chemii. Ale i to přestává stačit.

Přečíst článek

Další články Josefa Tučka čtěte zde

Reklama

Související

Barevně upravený mikroskopický snímek lidského embrya ještě v podobě shluku buněk.

Varovný příběh z vědy: Na honbu za slávou a patenty teď doplácejí tři batolata

Přečíst článek
Reklama
Reklama
Reklama
Doporučujeme