Niczym kosmiczna plantacja wygląda otwarte w Lublinie, pierwsze w kraju Centrum Fenomiki Roślin, gdzie naukowcy z Uniwersytetu Przyrodniczego pracują nad nowymi, odpornymi na suszę odmianami roślin. Nowoczesna aparatura na bieżąco ogląda rośliny, które w kontrolowany sposób narażane są na niekorzystne warunki, a komputerowy algorytm sprawdza, które sadzonki radzą sobie najlepiej i które warto ze sobą skrzyżować. A to tylko część możliwości nowego ośrodka.
- Naukowcy testują odporność roślin na suszę i inne czynniki w warunkach kontrolowanych.
- Specjalistyczna aparatura zapewnia obiektywne i precyzyjne analizy rozwoju roślin.
- Co dzieje się z pomidorami, które powstają "przy okazji" badań?
Rośliny pod lupą - jak naukowcy testują odporność na suszę
Przestronne szklarnie wypełnia biel wnętrz, zieleń roślin i brzęczenie służbowych owadów. Co pewien czas trzeba uzupełniać zasoby zapylaczy, bo sprytne owady wydostają się na zewnątrz. Między roślinami krzątają się nie tylko one, ale też specjalistyczna aparatura, która z niebywałą precyzją sprawdza, jak radzą sobie poszczególne sadzonki.
To jest rzepak, a tam obok soja - mówi Michał Nowak, który kieruje Centrum Fenomiki Roślin. Wskazuje rzędy doniczek, w których podłoże jest szczelnie przykryte niebieskim tworzywem. Ten kolor ma być ułatwieniem dla kamer fotografujących rośliny. Zdjęcia trafiają do komputerów, które analizują obraz i oceniają, jak poszczególne sadzonki radzą sobie w niekorzystnych warunkach.
Rośliny wyraźnie różnią się od siebie. Niektóre mają pożółkłe liście, bo dostają za mało wody. To celowy zabieg, dzięki któremu naukowcy wiedzą, jak rośliny reagują na suszę. Poza tym sadzonki nie różnią się zbytnio od siebie, ale tylko pozornie.
Każda z odmian jest hodowana w czterech egzemplarzach. Dwa z nich dostają tyle wody, ile potrzebują. Pozostałe dwa są celowo narażane na suszę. Dzięki temu można porównać, jak sobie radzą poszczególne rośliny i które warto ze sobą skrzyżować, żeby uzyskać nową odmianę bardziej odporną na niedobór wody.
Rośliny pod kontrolą – technologia odsłania ich ukryte reakcje
Każda z tych doniczek jest opisana kodem QR i każda ma opisane dokładnie w programie komputerowym, co ma się z nią wydarzyć: czy ta roślina ma być podlana, czy ma być obrazowana, w jaki sposób, czy z góry, czy z boku, czy z obu tych perspektyw, co ma się z nią później wydarzyć. Czy ma wrócić nam do rąk, czy ma wrócić do tej strefy, gdzie rośnie. Czy ma zostać podlana i w jakiej ilości. System pozwala dla każdej z nich indywidualnie opisać cały scenariusz - opowiada naukowiec.
To, że bez wody rośliny żółkną, wiadomo od dawna, bez fachowej aparatury. Ale to ona pozwala zobaczyć to, czego nie widać gołym okiem.
Mamy możliwość analizowania nie tylko w świetle widzialnym, ale również analizę fluorescencji - mówi kierownik ośrodka, wskazując na zieleniący się w doniczkach rzepak. Patrzymy, jak działają jego mechanizmy fizjologiczne, jak on się zachowuje, czy on daje sobie radę w tych warunkach niedoboru wody, czy sobie nie daje rady. Stosując obrazowanie możemy zajrzeć w głąb, czyli zobaczyć nie tylko gołym okiem, tak jak dotychczas, że on po prostu zwiądł, ale widzimy, co się dzieje, jaka jest np. zawartość wody w tkance, jak reaguje jego mechanizm fotosyntetyczny - kontynuuje.
Nowoczesny sprzęt pozwala nie tylko na sprawdzanie odporności roślin na suszę. Możemy analizować nie tylko suszę, ale również cały szereg innych parametrów: wygląd rośliny, zawartość różnych składników - wylicza Nowak i podkreśla, że można ułożyć kilkaset różnych kombinacji badawczych. Możemy tutaj stosować podawanie jakichś substancji, środków ochrony roślin, biostymulatorów i patrzeć, jak rośliny zareagowały na podanie tych środków - mówi naukowiec.
Nauka wspiera rolnictwo, a przy okazji karmi
Zdobyta w ten sposób wiedza ma bardzo praktyczne zastosowanie. Do uczelni zgłaszają się firmy zajmujące się hodowlą nowych odmian roślin. Naukowcy mogą im podpowiedzieć, jak osiągać lepsze wyniki. Mogą również testować różne nawozy i warunki upraw.
Tu możemy robić w warunkach kontrolowanych wszystko, co do tej pory robił człowiek, obserwując to, co się dzieje z rośliną. Z tym, że unikamy braku obiektywizmu, bo maszyna zawsze powtarzalnie nam to zmierzy, a po drugie mamy możliwość zajrzenia w głąb, czyli prześwietlenia tej rośliny i zobaczenia głębiej, nawet do poziomu pojedynczego liścia, co się tam w tej roślinie dzieje - podkreśla kierownik placówki. Do tej pory wiele takich analiz odbywało się "na oko". Oczywiście, była próba ustandaryzowania tego poprzez jakieś skale. Ale, jeśli mamy skalę dziewięciostopniową, no to jedna osoba mogła to ocenić na cztery, a druga na sześć. Tutaj tego nie mamy. Tutaj mamy algorytmy, mamy oprogramowanie, które nam analizuje te olbrzymie zbiory danych i pokazuje nam wynik obiektywny - mówi Michał Nowak.
Ubocznym produktem tych badań są świeże warzywa, chociażby pomidory, które pięknie czerwienią się na krzakach w jednej ze szklarni. Nie wszystkie jednak nadają się do zjedzenia, bo część z nich pochodzi z roślin poddawanych badaniom dotyczącym metali ciężkich.
Te, które nie nadają się do konsumpcji, są oczywiście utylizowane, pomimo że one pięknie wyglądają - tłumaczy Nowak. Co dzieje się z tymi nadającymi się do spożycia? Część z nich, która nie jest wykorzystywana do dalszych doświadczeń, jest dostępna tutaj wewnętrznie. Można je sobie nabyć, tak że pracownicy często tutaj zaglądają, bardzo sobie chwalą możliwość zakupu i konsumpcji tych produktów, poniekąd ubocznych, ale pełnowartościowych - dodaje kierownik Centrum Fenomiki Roślin Uniwersytetu Przyrodniczego w Lublinie.
Obecnie trwa tu pomidorowy sezon. Tygodniowo w szklarniach powstaje nawet kilkadziesiąt kilogramów "ubocznych" pomidorów nadających się do zjedzenia.