Projektbeschreibung
Positronen-Emissions-Tomographie und Multi-Photonen-Endoskopie für den Pflanzenbau
Da die weltweite Nachfrage nach Lebensmitteln steigt, sind nachhaltige landwirtschaftliche Strategien enorm wichtig. Die derzeitigen Technologien optimieren den Einsatz von Stickstoffdünger auf belasteten Feldern, aber oft werden die Mengen nicht richtig dosiert, was zu Stickstoffstreuung und ökologischen Verlusten führt. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts RE-IMAGINE-CROPS wird die Bewirtschaftung von Nutzpflanzen durch Messungen biophysikalischer Prozesse auf Gewebe- und Zellebene im Feld verbessert. Das Projektteam führt eine tragbare multimodale Technologie ein, die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) zur Messung von Stoffwechselprozessen mit mikrometrischer Präzision und Multi-Photonen-Endoskopie zur Echtzeit-Zellanalyse kombiniert. Mit dieser Technologie werden die durch Stickstoffdünger ausgelösten Signalwege der Pflanzen kurz nach der Ausbringung gemessen, was durch Echtzeit-PET-Rekonstruktion und räumliche Auflösung Einblicke in die Wechselwirkungen unterstützt.
Ziel
Sustainable agriculture strategies have become central to European and global orientations as the demand of food increases with the rising world population. Current technologies qualitatively drive the application of Nitrogen (N)-fertilizers to stressed field areas but cannot precisely modulate the needed amount, resulting in dangerous N dispersion, ecological and economic losses. RE-IMAGINE-CROPS envisions applying basic plant science into crop management by quantitative “in-field” measurements of biophysical processes occurring at tissue and cellular level. The consortium will implement the first real-time in-field portable multimodal multiscale Positron Emission Tomography (PET)-Multiphoton Endoscope (ME) technology. PET measures the metabolic processes in the crops at the scale of hundreds of micrometers, while guiding the ME system to visualize functional mechanisms at a cellular level. The aim is to tailor the amount of fertilizer to be used by enabling measurement of functional processes reflecting the local and systemic crop signal pathways triggered by N-fertilizer shortly after application.
RE-IMAGINE-CROPS involves real-time PET reconstruction, hydrodynamic modelling, optical fiber transmission optics, and features identification in multiple scales. It enables a new multimodal, mobile technology for the first time, with unprecedented spatial resolution (0.6 mm;1um) and real-time functionality at a rate of (2;10) Hz. These are enabled by a multimodal PET-ME tracer based on the Lifeact-Venus protein labeled with 89Zr. RE-IMAGINE-CROPS brings together eight institutions with leading scientists and cross-disciplinary expertise. Among them, EURO-BIOIMAGING ERIC and BFEDU, a large agrifood enterprise, will boost the impact and dissemination of this novel technology in to the European scientific and industrial landscape. On this basis, RE-IMAGINE-CROPS has the potential to support and shape the essential priorities in the EU’s future sustainable crop management.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
- HORIZON.3.1 - The European Innovation Council (EIC) Main Programme
Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
(öffnet in neuem Fenster) HORIZON-EIC-2024-PATHFINDEROPEN-01
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Finnland