Plant2Trait: Innovative Technologie für die 3D-Pflanzenphänotypisierung

Die Landwirtschaft steht weltweit unter Druck, weil die wachsende Weltbevölkerung mehr Nahrungsmittel benötigt, während Klimawandel und Bodendegradation die Erträge und deren Qualität zunehmend mindern. Eine vielversprechende Lösung bietet die automatisierte Pflanzenphänotypisierung. Sie ermöglicht es, die Interaktion eines bestimmten Genotyps mit seiner Umwelt systematisch zu analysieren und besser zu verstehen. Dadurch können Züchter schneller resistente Sorten entwickeln, die den Herausforderungen des Klimawandels standhalten. Gleichzeitig unterstützt die Technologie Landwirte dabei, ihre Bestände effizient zu überwachen und bei Problemen gezielt und ressourcenschonend einzugreifen. Der Phänotyp, also die äußere Erscheinung einer Pflanze, ergibt sich aus dem Zusammenspiel von Genetik und Umwelteinflüssen und ist ein zentraler Ansatzpunkt für diese Untersuchungen.

Die Plant2Trait Technologie wurde entwickelt, um Pflanzen dreidimensional zur erfassen und automatisiert phänotypische Merkmale aus den Daten zu extrahieren. Pflanzen werden mit Kameras dreidimensional erfasst und digital rekonstruiert. Diese Modelle werden in einzelne Organe wie Blätter, Stängel und Früchte zerlegt, aus denen dann phänotypische Parameter wie Pflanzengröße, Biomasse oder Blattwinkel berechnet werden. Zusätzlich zur Analyse der Struktur, wird die Pflanze multispektral erfasst, so dass die Farbe und spektrale Indizes, wie z.B. der NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) ortsaufgelöst berechnet werden können. So lassen sich aus großen Rohdatenmengen präzise Informationen gewinnen, die den Vergleich verschiedener Genotypen und Umweltbedingungen ermöglichen. Durch wiederholte Aufnahmen derselben Pflanze kann zudem die zeitliche Entwicklung ihrer Merkmale dokumentiert werden, was eine detaillierte Untersuchung der Wachstumsdynamik unter wechselnden Umweltbedingungen erlaubt.