وبحلول عام 2050، ومن المتوقع سكان العالم في النمو من 7.7 مليار دولار في 2019 ليصل إلى 9.7 مليار بحلول عام 2050، ثم 70 من حاجة الأرض إلى زيادة فرص العمل الغذائية. كيف الأرض الكثير من الناس يؤيدون ذلك؟ وهذا يتطلب العلماء الزراعي، وخاصة جهود مربي النباتات في أجر.
والسؤال هو، هل يمكننا بسرعة كافية لتربية أصناف أفضل؟
حتى الآن، وقد تم جلب أساليب التربية التقليدية لدينا عالية الغلة، مغذية ومناسبة للحصاد الميكانيكي للمحصول، بل يشمل الآن القمح والأرز والذرة وغيرها من المواد الغذائية الأساسية نمو الإنتاج لا يكفي، والمحاصيل المقبل ليكون أكثر إنتاجية، وأكثر من ذلك تحتاج مغذية والحشرات والأمراض أيضا أن تكون قادرة على التكيف بذكاء مع تغير المناخ.
المربين هو سباق مع الزمن.
تسريع نمو النبات
واحدة من العامل الرئيسي الذي يحد في تربية النباتات من دورة نمو المحاصيل طويلة، وعادة ما تنتج سوى جيل واحد أو جيلين سنويا، وقد تم حل هذه المشكلة جزئيا باستخدام برنامج "مربي سريعة".
قبل 150 عاما، بدأت علماء النبات لنمو النباتات تحت الضوء الاصطناعي (الكربون مصباح قوس). 20 في منتصف 1980s، الوطنية للملاحة الجوية والفضاء (ناسا) بالتعاون مع جامعة ولاية يوتا، لاستكشاف إمكانية محطة الفضاء زرع تحت نمو الإضاءة المستمر السريع من القمح. هذا الجهد المشترك أدى إلى خلق التي يمكن استخدامها لتنمو بسرعة خطوط تربية ممتلئ الجسم من القمح.
وفي وقت لاحق، التقدم في تكنولوجيا LED قد تحسنت بشكل كبير دقة العلماء اقامة لكل محصول ضبط والإضاءة تخصيص، كما يقلل بشكل كبير من تكلفة النباتات الداخلية يمكن أن تحسن إنتاجية المحاصيل نظام التكاثر.
علم الوراثة النباتية في جامعة كوينزلاند في أستراليا، تعهد لي هيكي لتكنولوجيا "مربي سريع"، من خلال رقابة صارمة على درجة حرارة خفيفة و، تفرط في النباتات تنمو، لذلك مربي يمكنها أن تحصد البذور في أقرب وقت ممكن، من أجل أن تنمو الجيل القادم من فحص المحاصيل.
الشكل | لي الدكتور هيكي في الاحتباس الحراري له. (المصدر: تحالف كوينزلاند للأغذية والزراعة الابتكار)
هو من وحي هذه التكنولوجيا من قبل وكالة ناسا لزراعة المحاصيل على متن المحطة الفضائية، والتي هي 22 ساعة في اليوم مع الأزرق والأحمر أضواء LED المشع والبذور، ويتم الحفاظ على درجة الحرارة بين 16،7 حتي 22،2 درجة مئوية، "محاكاة ساخرة" محصول مبكر المزهرة.
هذه التقنية تستخدم أفضل نوعية الضوء وكثافة وطول والتحكم في درجة الحرارة لتسريع عملية التمثيل الضوئي والمزهرة والحصاد في وقت سابق من الضوء البذور، مما يقلل من الوقت جيل. للحث على ازدهار الأنواع، مع والحلول الخاصة مخصصة المتاحة لتلبية احتياجات عوامل بيئية محددة (مثل vernalization أو قصيرة اليوم). عندما تكون هذه التقنيات لتكون صغيرة زراعة عالية الكثافة (مثل 1000 / متر مربع) في محاصيل الحبوب، ويرتبط مع تطوير عدد كبير من مساحة المحاصيل الفطرية والتكلفة يمكن تخفيضها.
FIG | القمح LED المسببة للاحتباس الحراري، الضوئية الطويلة نمو المحاصيل بشكل أسرع. FIG 43 يوما بعد زرع الضوئية اليسرى كانت 16 ساعة، 22 ساعة الضوئية واليمين. FIG ب بعد 79 يوما البذر، وكانت الضوئية اليسرى 16 ساعة، 22 ساعة الضوئية واليمين. (المصدر: طبيعة بروتوكولات)
ونشرت الدراسة في نوفمبر تشرين الثاني عام 2018 في بروتوكولات الطبيعة. وقال هيكي زرعوا القمح والشعير والحمص وزيت الكانولا يمكن أن تولد ما يصل إلى ستة أجيال في السنة. وتجدر الإشارة إلى أن هذا الأسلوب هو متاح حاليا فقط لتربية النبات، وليس للمزارعين لزراعة المحاصيل بسبب التكلفة الاقتصادية مرتفعة جدا.
القمح مهم جدا، وأنه يوفر 20 من العالم نصيب الفرد من السعرات الحرارية اليومية. أول استخدام للمربي بسرعة تطوير أصناف القمح "DS فاراداي" الذي نشر في عام 2017 في أستراليا. هذا المنتج يمكن أن يمنع من السابق لأوانه ناضجة بذور المحاصيل تنبت في المطر.
بعد ولدت مجموعة متنوعة جيدة في الاحتباس الحراري، يمكن أن يتم من التجارب الميدانية، لضمان محصول جيد قبل الترويج للمزارعين.
الآن مجموعة متنوعة من المحاصيل لديها برامج التربية السريعة المتاحة.
الأحرف تسريع فحص
تربية النبات هي سلسلة عملية معقدة، حتى تعطي مربي الكثير من الفضاء تسارع للعب.
على سبيل المثال، وفحص سمة الهدف. الحصول على التكنولوجيا مونسانتو مربي البذور تشريح هو نوع من عال سرعة الجهاز، فإنه يسمح للباحثين البذور دون تدمير أداء كامل في إطار فرضية المعلومات الجينية لتسريع فحص الصفات الهدف في النباتات.
خريطة | بذور فول الصويا شرائح بالقطع. (المصدر: mag.audubon.org)
قد يكون هذا الجهاز الذرة وفول الصويا والقمح والقرع وبذور المحاصيل الأخرى تم استخراج مثل قطع صغيرة DNA تحليلها لتحديد ما إذا كان يحتوي على الجينات، بينما الجزء المتبقي من البذور يمكن أن تزرع حتى الآن. تحليل ينبع بحاجة لحصاد المحصول قبل الاختراعات، وتحليل الجينات للجيل القادم. وبعبارة أخرى، تقطيع اللحم البذور عالية السرعة لتجنب تدخل المكان والزمان، يمكن أن تحسن كثيرا من سرعة تحليل واسع. تقطيع اليوم يمكن التعامل مع مئات الآلاف من البذور، والمناولة اليدوية 100 شخص لمدة ثلاثة أشهر 400000 البذور.
اختراع ليست جزءا من تربية زوايا جانب التحديث والكذب أهميتها في تسريع عملية التكاثر.
تسارع تحليل المظهري
قبل 12،000 سنة يختلف عن عهد المحاصيل الأولى المستأنسة، مربي النباتات اليوم لديها عدد كبير من أدوات تحسين المحاصيل.
حقق الآلي تحليل النمط الظاهري تمريرة عالية تقييم سريع لمجموعات كبيرة، وزيادة كثافة الاختيار وتحسين دقة الاختيار.
النمط الظاهري المحاصيل هو شكل وحجم وهيكل، واللون، وما شابه ذلك يمكن ملاحظتها في المظهر الخارجي، وتحليل المظهري هو قياس أي جوانب نمو النبات والتنمية وعلم وظائف الأعضاء التي يؤدونها. "النمط الظاهري هو الملك، والجين" هو شعار العلماء في المجالات ذات الصلة. تحليل المظهري هو المفتاح لفهم وظيفة الجينات المربين والآثار البيئية.
منصة المراقبة المظهرية التي كتبها تصاعد أجهزة الاستشعار المختلفة، وبيانات الاستشعار عن بعد يمكن الحصول عليها بسرعة. دوليا منصة داخلية تم تحقيقه مؤتمتة بالكامل، عالية الإنتاجية المظهرية وفترة النمو للحصول على المعلمات الهيكلية، المعلمات الفسيولوجية والضغوط البيئية مثل التحليل.
الصين وجامعة وسط الصين الزراعية، وضعت بذور ذروة السلوك والبنية المعلوماتية مصنع التجميع و الفلاحة التصوير الطبقي المحوري وأنواع رقمية من آلات الاختبار المستخدمة للحصول على مصنع الأرز.
عام 2014، وقد وضعت معهد علم النبات أول مجموعة من ثلاثي الأبعاد عالية الإنتاجية للمحاصيل مراقبة نظام المظهري، منصة ثابتة، بما في ذلك منصة داخلية وخارجية رصد متنقلة، UAV منصة الرصد، وكذلك على نطاق واسع منصة مراقبة ثابتة في مجال البناء. منصة داخلي رادار متكامل ليزر، وكاميرا عالية الدقة، وجهاز التصوير متعدد الأطياف، وأربعة أنواع من أجهزة الاستشعار الحرارية، ويمكن أن تكتمل في غضون 240 ثانية في الفحص المحاصيل متر مربع إطار 20.
الخريطة | المحاصيل 3D: المعلومات المظهرية المحاصيل من خلال الاستحواذ تكميم تطوير منصة الأجهزة وتطوير البرمجيات على أساس عمق التعلم. (المصدر: معهد علم النبات، والأكاديمية الصينية للعلوم ضاغط مختبر)
على الرغم من أن المراقبة اليدوية قد لا تحل تماما محل الجهاز، ولكن تحليل كوالكوم النمط الظاهري يسمح المربين لمعرفة المزيد. على وجه الخصوص، وأرخص منصة العملية الميدانية أصبحت أكثر وأكثر قوة ومفيدة، على وجه الخصوص، تكون قادرة على تحمل حمولة كبيرة، تعد UAV زمن الرحلة أكثر وأكثر على نطاق واسع.
التحدي الرئيسي في تطبيق هذا الجيل الجديد من تحليل المظهري لا يزال حاسما لتطوير ومعالجة البيانات عالية السرعة ومساهمة متواصلة لمعالجة الصور، وعلم الحاسوب لتحليل المظهري.
التكامل للفوز
أي تكنولوجيا تربية يمكن أن تحل جميع المشاكل، لذلك مربي كانت دائما لدمج جميع التكنولوجيات المتاحة، والاستفادة كامل إمكاناتها.
الأدوات المربي لديها بالفعل الكثير من الخيارات. التنميط الجيني، بمساعدة علامة الاختيار، وتحليل النمط الظاهري كوالكوم، والتحرير الجينات، واختيار الجينومية، الصفر تدجين ...... هذه التقنيات لا يمكن أن تتحقق، لنرى كيف تستخدمها. على سبيل المثال، تقنيات تحرير الجينات الأكثر شعبية والتربية التقليدية، وتربية المعدلة وراثيا مقارنة الجينات التكنولوجيا تحرير أكثر دقة، ويعني ذلك أن الجينات تحرير تربية أسرع.
وقال الدكتور هيكي انهم يأملون في دمج كافة التقنيات المتاحة، وذلك للسماح للمحاصيل مع تغير المناخ في سياق التكيف مع أفضل.
وقد سمح تأثير تغير المناخ على المحاصيل من المزارعين لديهم مصلحة شخصية. وخلال العام الماضي، ونيو ساوث ويلز المزارعين كوينزلاند وتعرض لجفاف شديد، في حين عانى الفلاح شمال الفيضان.
وقال الدكتور هيكي أنها ستبني مثل هذه المحطة النباتات سريعة النمو في الهند ومالي وزيمبابوي وغيرها من المناطق، حتى تتمكن من زراعة بسرعة الذرة الرفيعة والدخن والفول السوداني المحاصيل مثل الاستثمار لا يكفي كبيرة، وهذا الأخير من المجالات المذكورة أعلاه التغذية والأمن الغذائي العالمي من المهم جدا.
