Il ricercatore Edgar Spalding dell'Università del Wisconsin-Madison sta cercando di capire come coltivare colture adatte a sopravvivere e prosperare in tutte le condizioni. Utilizzando video time-lapse e studiando la funzione di ciascuno delle migliaia di geni che compongono il DNA delle piante, Spalding spera di ottenere una migliore comprensione della crescita delle radici e dei geni che la controllano.
In un primo momento, la stanza sul retro del laboratorio del fisiologo vegetale Edgar Spalding presso l'Università del Wisconsin-Madison potrebbe essere scambiata per un'astronave aliena ambientata direttamente da un film di Hollywood. È una stanza inondata di luce rossa bassa con gli obiettivi della fotocamera che puntano a entità dall'aspetto strano racchiuse in piastre di Petri.
Un'ispezione più ravvicinata rivela che le piastre di Petri non contengono nulla di alieno, ma piuttosto piantine di mais molto semplici. Sono cresciuti con luce rossa per una crescita ottimale. Sono solo una delle piante presenti in migliaia di film time-lapse che Spalding ha creato negli ultimi cinque anni. L'obiettivo:capire come coltivare colture adatte a sopravvivere e prosperare.
Il botanico ricerca i geni che farebbero una radice migliore. Credito:National Science Foundation
"Non possiamo sperare di migliorare una pianta se non la comprendiamo bene", afferma Spalding. Con il supporto della National Science Foundation (NSF), Spalding sta esplorando ciò che fa funzionare le piante. Dice che la chiave è studiare la funzione di ciascuno delle migliaia di geni che compongono il DNA delle piante. “Un modo per farlo è raccogliere immagini di quelle piante che hanno quei geni alterati in qualche modo. E misurando come queste piante crescono e si sviluppano in modo diverso", afferma Spalding.
"Siamo in grado di dedurre la funzione del gene che è stato manipolato", continua. I ricercatori hanno creato migliaia di piante di mais geneticamente diverse. Spalding utilizza fotocamere appositamente attrezzate per scattare foto ogni 30 secondi circa delle radici delle piante mentre crescono.
Utilizza anche una fotocamera robotica alta sei piedi in grado di riprendere dozzine di radici contemporaneamente. “Abbiamo effettuato centinaia di migliaia di misurazioni da migliaia di piante diverse. Diciamo che avessimo un righello, probabilmente saremmo al numero due... forse", dice con una risatina. I filmati time-lapse vengono caricati su un computer e un algoritmo misura i tassi di crescita cellulare nella radice con estrema precisione, nonché l'angolo e la curvatura della punta della radice.
"Utilizzando questa cosiddetta visione artificiale o visione artificiale per tracciare la crescita e lo sviluppo [delle piante], possiamo ottenere i geni che controllano la crescita delle radici e quelli che si spera avranno un'importanza fondamentale per il miglioramento delle colture. Getta le basi per scoperte che aiuteranno a migliorare le piante per scopi umani."
Spalding sta seminando i semi per raccolti migliori del futuro. È un'idea che secondo lui vale la pena coltivare.
