Unter die Erde für optimale Ernten und Erträge
Forscher von der Universität Nottingham im Vereinigten Königreich haben eine innovative Technik konzipiert, um die unterirdische Welt der Pflanzen zu studieren. Die im Fachblatt Plant Physiology präsentierten Ergebnisse dieser Studie werden zu verbesserten Zuchtmethoden für Nutzpflanzen sowie besseren Erträgen führen. Der neue Ansatz basiert auf der gleichen Röntgentechnologie, die bei der Computertomographie (CT) im Krankenhaus angewendet wird. Er integriert neue Bildanalyse-Software, die automatisch die Wurzeln von Pflanzen von anderem Material im Boden unterscheiden kann. Die Forscher vom Zentrum für Integrative Biologie Pflanzen (Centre for Plant Integrative Biology, CPIB) testeten diesen Ansatz an den Wurzeln von Mais, Weizen und Tomaten. Sie studierten die Architektur, was Experten als Form und Verzweigungsmuster bezeichnen, der Wurzeln im Boden mithilfe von Mikro-Computertomographie (Mikro-CT). Das Team gab diese Informationen anschließend in die neue RooTrak-Software ein, mit deren Hilfe sie zwischen Wurzeln und anderen Elementen aus dem Boden unterscheiden konnten. "Diese Technik ist ein sehr wichtiger Fortschritt", sagt Dr. Sacha Mooney, ein Experte für Bodenphysik an der Fakultät für Biowissenschaften. "Die Anwendung von Röntgen-CT zur Visualisierung der Wurzeln war eingeschränkt, weil wir einfach einen großen Teil der Wurzelstruktur nicht sehen konnten. Mit RooTrak konnten wird dies überwinden. Und dies hat den Weg frei gemacht, um diese Technologie für die Erkundung der wichtigsten Fragen, wie wir Pflanzen und Böden für die Verbesserung unserer Ernährungssicherheit manipulieren können, einzusetzen." Die innovative Software funktioniert, indem sie einen Stapel von virtuellen Schnitten durch Boden mit dem Wurzelwerk erstellt. Nach Angaben der Forscher, behandelt RooTrak jeden Schnitt wie eine Filmeinstellung. Die statischen Wurzeln jedes Schnitts werden als bewegte Objekte behandelt, die verfolgt werden können. So kann die Software den Unterschied zwischen Wurzel und Wasser oder organischen Stoffen im Boden anzeigen, und umgeht damit jegliche Störungen anderer Techniken. Diese neueste Technik bietet eine dreidimensionale (3D) detaillierte und genaue Wurzelarchitektur. "Werden Mikro-CT-Daten als eine Sequenz von Bildern gedacht, können wir Probleme beseitigen, die durch Variationen im Erscheinungsbild der Pflanzenwurzeln und der Ähnlichkeit einiger Wurzeln mit dem umliegende Erdreich entstehen", sagt Tony Pridmore, Datenleiter am CPIB und Experte in Tracking- und Analyse-Software. "Dies ist wichtig, weil wir jetzt Beschreibungen von Wurzel-Architektur schnell und objektiv extrahieren können." Professor Malcolm Bennet, ein Experte für Wurzelbiologie: "Die Wurzelarchitektur beeinflusst entscheidend die Nährstoff- und Wasseraufnahme. Ein wesentliches Hindernis für die genetische Analyse der Wurzelarchitektur von Kulturen, die im Boden wachsen, ist die Bildgebung lebendiger Wurzeln. Jüngste Fortschritte in der Mikro-CT und bei der RooTrak-Software in Nottingham machen dies jetzt möglich." Das Team aus Nottingham erhielt eine Finanzhilfe für erfahrene Forscher (Advanced Investigator Grant) des Europäischen Forschungsrats (ERC) in Höhe von 3,5 Mio. EUR unter dem Siebten Rahmenprogramm der EU (RP7). Die Forscher werden diese Software zusammen mit einem innovativen Bildgebungsansatz auf Mikro-CT-Basis verwenden, um die Wurzeln von Weizen abzubilden und neue Sorten mit optimaler Wasser-und Nährstoffaufnahme auszuwählen. Geleitet wird dieses neue Projekt von CPIB. Es wird von Experten aus Australien, Europa und Mexiko unterstützt.Weitere Informationen erhalten Sie hier: Centre for Plant Integrative Biology (CPIB): http://www.cpib.ac.uk/(öffnet in neuem Fenster) Plant Physiology: http://www.plantphysiol.org/(öffnet in neuem Fenster) Europäischer Forschungsrat: http://erc.europa.eu/(öffnet in neuem Fenster)
Länder
Vereinigtes Königreich