Впервые стало возможным предсказать качество семенного картофеля на основе его микробного состава при помощи искусственного интеллекта. Это знаменует начало новой эры в сельском хозяйстве, где микробиология и искусственный интеллект объединяются для улучшения сельского хозяйства.
Передовой инструмент ИИ теперь может предсказать, насколько хорошо семенной картофель вырастет в здоровые растения.
Разработанный биологами из Утрехтского университета в сотрудничестве с Делфтским технологическим университетом и селекционерами растений, инструмент использует данные ДНК бактерий и грибов, обнаруженных в семенном картофеле, и изображения картофельных полей, полученные с помощью дронов.
Несмотря на то, что картофельные поля заполнены растениями одного сорта, рост картофеля часто сильно различается. Эта загадка давно интригует фермеров, биологов и поставщиков семян. Даже генетически идентичные растения картофеля могут значительно отличаться по размеру, урожайности и устойчивости.
Ученые подозревали, что бактерии и грибы на поверхности семенного картофеля могут играть ключевую роль в этих различиях. Эти микробы могут либо стимулировать рост и устойчивость, либо препятствовать им.
Теперь исследовательская группа под руководством биолога Руланда Берендсена подтвердила, что микробы действительно имеют решающее значение роста семенного картофеля. Их выводы, опубликованные в Nature Microbiology, доказывают важную роль этих крошечных организмов.
Команда разработала модель ИИ, которая может предсказать, насколько хорошо будет расти семенной картофель. Модель объединяет два типа данных: генетические данные микробов, живущих на семенном картофеле, и изображения растений картофеля, полученные с помощью дронов, которые появились из семенного картофеля. Анализируя эти два источника данных вместе, модель ИИ выявляет закономерности, которые помогают определить, какие микробы приводят к наиболее здоровому росту картофеля.
Исследователи собрали свои данные, взяв тысячи образцов семенного картофеля с 240 тестовых полей. Они изучили бактерии и грибы на семенном картофеле, а затем сделали дроновые съемки полученных растений во время вегетационного периода.
«Это создало огромный объем данных, - говорит биолог Ян Сон, один из разработчиков модели ИИ и первый автор статьи. - Объединив эти точки данных с помощью ИИ, мы смогли определить микробы, которые являются лучшими предикторами роста картофеля».
Исследование показывает, что смесь бактерий и грибов на семенном картофеле оказывает большое влияние на рост. Было обнаружено, что некоторые бактерии, включая вид Streptomyces, значительно ускоряют рост. Однако другие оказывают противоположный эффект, замедляя развитие растений.
«Мы находимся в начале революционного пути улучшения сельского хозяйства с помощью микробиологии и ИИ, - сказал Берендсен. - Впервые мы можем предсказать качество семенного картофеля на основе его микробного состава. Расширяя модель ИИ еще большим количеством данных, мы можем еще больше приблизиться к изучению того, как взаимодействуют микробы и урожай».
В будущем ученые смогут определить идеальную смесь микробов для определенных культур, и не только для картофеля. «Мы могли бы покрывать семена картофеля или другие семена этими полезными микробами или даже модифицировать растения, чтобы привлекать и удерживать идеальные микробы», - сказал Берендсен
Преимущества этого прорыва выходят за рамки высоких урожаев. Более здоровые и устойчивые культуры означают меньшее количество неурожаев, меньше отходов и меньше потребности в химических пестицидах. Это делает сельское хозяйство устойчивым, одновременно повышая производительность.
Источник: Utrecht University. На фото - изображение картофельного поля, полученное с помощью дрона и использованное в этом исследовании. Источник: Утрехтский университет.
Интересна тема? Подпишитесь на наши новости в ДЗЕН | Канал в Telegram | Группа Вконтакте | Дзен.новости.