Instytut Roślin ARVALIS ma we Francji 30 stacji, takich jak w Montardon, którą odwiedziłem w ub.r. podczas wyjazdu szkoleniowego w ramach europejskiej kampanii promocyjnej „Seeds for future” finansowanej ze środków Unii Europejskiej.

Stacja badawcza ARVALIS w Montardon jest unikatowa. To rejon wyspecjalizowany w produkcji kukurydzy, w tym kukurydzy nasiennej, a stacja dysponuje urządzeniem specjalnej konstrukcji do fenotypowania w warunkach polowych wysokich roślin kukurydzy. Urządzenie jest zawieszane na opryskiwaczu szczudłowym.

Instytut ARVALIS prowadzi badania z rolnikami i dla rolników

Badania prowadzone przez ARVALIS są ukierunkowane na potrzeby rolników. Rolnicy współuczestniczą zresztą w finansowaniu badań i doświadczeń. Instytut otrzymuje pieniądze z dobrowolnych w teorii, ale w praktyce z obowiązkowych składek na ten cel. Jakie są to składki?

– W przypadku producentów kukurydzy jest to ok. 1 euro od tony sprzedanego ziarna. Na podobnym poziomie są składki od sprzedanego ziarna innych zbóż. Na ok. 50 mln euro całego budżetu Instytutu, 60% tej sumy pochodzi ze składek rolników. Część przychodów Instytutu pochodzi ze sprzedaży analiz zainteresowanym firmom, a także z funduszy krajowych i unijnych – mówi Gilles Espagnol z Instytutu Roślin ARVALIS w Montardon.

Jest tutaj niezliczona ilość odmian, poletek i doświadczeń odmianowych, nawozowych, pestycydowych oraz różnych technologii siewu. Stosowana jest tutaj i ciągle rozwijana technologia fenotypowania roślin kukurydzy. Ze znanych i stosowanych we Francji tzw. urządzeń Pheno (Phénofield, Phenomobile, Alphi) pracuje tutaj ​PheB, najmłodsze z rodziny tych urządzeń, skonstruowane specjalnie do wysokowydajnego fenotypowania kukurydzy. Pracuje tylko w stacji badawczej Instytutu Roślin ARVALIS w Montardon i ciągle jest technologicznie rozwijane.

• Po stacji badawczej Instytutu Roślin ARVALIS w Montardon uczestników wyjazdu szkoleniowego z Polski i z Niemiec, w ramach europejskiej kampanii promocyjnej „Seeds for future”oprowadzał Gilles Espagnol

Jak w praktyce działa PheB?

PheB naszpikowany skanerami czujnikami, spektrometrami, kamerami, laserami. W trakcie fenotypowania mierzone są powierzchnie liści i wszystkie organy. W efekcie powstaje obraz (szkielet) każdej indywidualnej rośliny w technologii 3D. Jest to obraz roślin tworzony w wielu widmach świetlnych. Pozwala zauważyć chlorofil i intensywność fotosyntezy, uszkodzenia tkanek, infekcje grzybowe, stan dożywienia, reakcję na czynniki stresowe, temperaturę liści itd.

Fenotypowanie odbywa się w czasie wegetacji wielokrotnie, w kluczowych stadiach rozwoju (faza 4–5 liści, faza 10 liści, przed kwitnieniem, kwitnienie, przy wilgotności ziarna 50% i przy wilgotności ziarna 32%), co najmniej 6 razy w czasie wegetacji. Informacje zebrane w czasie fenotypowania uzupełniane są tymi zbieranymi jeszcze częściej przez drony, ale także na zasadzie teledetekcji z satelit. Są także pomiary laboratoryjne zebranych organów roślin.

Jak widać, fenotypowanie dostarcza niezliczonej ilości ważnych danych, a z drugiej strony, pozwala w doświadczalnictwie zmniejszyć powierzchnię poletek doświadczalnych i dzięki temu zwiększyć ilość takich badanych obiektów. Przy badaniu kukurydzy fenotypowanie pozwala zweryfikować i dokładnie określić wczesność odmian, pozwala porównać dokładnie wpływ technologii siewu lub technologii uprawy na rozwój roślin. I co najważniejsze, fenotypowanie służy przede wszystkim poszukiwaniu odmian i technologii uprawy, które sprawdzają się najlepiej w warunkach stresu termicznego i stresu suszy. To jeden z ważniejszych programów badawczych, mający na celu dostosowanie uprawy roślin do zmian agroklimatu.

• PheB zawieszony na samobieżnym opryskiwaczu szczudłowym w trakcie pierwszego z 6 zaplanowanych wjazdów fenotypowania roślin kukurydzy. W międzyczasie inne ważne dane i zdjęcia w różnych widmach światła zbierane są przy użyciu dronów

• PheB od dołu naszpikowany jest skanerami, czujnikami, spektrometrami, kamerami i laserami firm specjalizujących się w produkcji elektroniki i optyk

• Prototypowa wersja PheB zawieszana jest na opryskiwaczu szczudłowym. Inna maszyna nie wjechałaby bezszkodowo w 3–4-metrowy łan kukurydzy

Znajomość genomu roślin uprawnych ma znaczenie

Przewidywanie fenotypu na podstawie genomu roślin jest odrębnym, niezwykle ważnym i ciekawym projektem wykorzystywania fenotypowania. Oczywiście, na podstawie zebranych już danych z odmian ze znanym genomem. To doskonałe informacje dla hodowców, które pozwalają przewidzieć wygląd i potencjał plonowania roślin bez konieczności uprawy. Prognozowanie genomowe plonów kukurydzy jest wykorzystywanym i potężnym narzędziem do oceny dużej liczby genotypów pod kątem ich wrażliwości na suszę.

To ciekawe, ale jeszcze na wstępnym etapie wykorzystania w hodowli. Pierwsze wyniki są doskonałe, bo przewidywany fenotyp takim właśnie okazuje się w praktyce. Im więcej będzie zebranych danych, tym ta dokładność przewidywania fenotypu będzie większa.

Naukowcy z Polski znają zasady i wykorzystywane w krajach UE technologie fenotypowania. I szczerze mówiąc myślałem, że takie urządzenie jest bardzo drogie. Jak powiedział Gilles Espagnol, ten pracujący w Montardon prototyp o nazwie PheB o prostej konstrukcji ramowej, ale z zaawansowanym oprzyrządowaniem i z oprogramowaniem, kosztował ok. 200 tys. euro.

Programy badawcze z wykorzystaniem fenotypowania prowadzone są we Francji nie tylko w stacjach Instytutu Roślin ARVALIS, ale konsorcjum kilku instytutów i firm. Stworzone w programie badawczym platformy umożliwiają obserwację setek odmian różnych roślin nie 6 razy w ciągu wegetacji kukurydzy, ale nawet 2 razy w tygodniu w doświadczeniach szklarniowych. Dla nas, polskich rolników, to ciekawe i pokazuje potencjał hodowli roślin i wykorzystanie ciekawych badań w praktyce rolniczej. Instytut realizuje badania interesujące rolników, na ich zapotrzebowanie i w dużej mierze za ich pieniądze.

• Gilles Espagnol z Instytutu Roślin ARVALIS, stacji badawczej w Montardon

• PheB wydaje się być prostym urządzeniem. Jego serce to skomplikowana elektronika i optyka pod białą osłoną. Urządzenie razem z oprogramowaniem kosztowało ok. 200 tys. euro. Dużo? Biorąc pod uwagę korzyści z olbrzymiej ilości informacji wcale nie

Marek Kalinowski
fot. Marek Kalinowski

Artykuł ukazał się w Tygodniku Poradniku Rolniczym 7/2023 na str. 15.
Jeśli chcesz czytać więcej podobnych artykułów, już dziś wykup dostęp do wszystkich treści na TPR: Zamów prenumeratę.