Forskaren Edgar Spalding från University of Wisconsin-Madison försöker ta reda på hur man odlar grödor som är optimalt lämpade för att överleva och frodas under alla förhållanden. Genom att använda time-lapse-video och studera funktionen hos var och en av de tusentals gener som utgör växternas DNA, hoppas Spalding få bättre insikt i rottillväxt och generna som styr den.
Till en början kan det bakre rummet i växtfysiologen Edgar Spaldings labb vid University of Wisconsin-Madison misstas för ett utomjordiskt rymdskepp direkt från en Hollywood-film. Det är ett rum som badar i svagt rött ljus med kameralinser som pekar mot konstiga enheter inkapslade i petriskålar.
En närmare inspektion avslöjar att petriskålarna inte innehåller något främmande alls, utan snarare mycket jordnära majsplantor. De odlas i rött ljus för optimal tillväxt. De är bara en av växterna som visas i tusentals time-lapse-filmer som Spalding har skapat under de senaste fem åren. Målet:ta reda på hur man odlar grödor som är optimalt lämpade för att överleva och frodas.
Botaniker söker efter gener som skulle skapa en bättre rot. Kredit:National Science Foundation
"Vi kan inte hoppas på att förbättra en anläggning om vi inte förstår det väl", säger Spalding. Med stöd från National Science Foundation (NSF) undersöker Spalding precis vad som får växter att ticka. Han säger att nyckeln är att studera funktionen hos var och en av de tusentals gener som utgör växternas DNA. "Ett sätt att göra det är att samla in bilder av de växter som har dessa gener förändrade på något sätt. Och genom att mäta hur dessa växter växer och utvecklas olika, säger Spalding.
"Vi kan härleda funktionen hos den gen som har manipulerats", fortsätter han. Forskare har skapat tusentals genetiskt olika majsväxter. Spalding använder speciellt riggade kameror för att ta bilder var 30:e sekund eller så av växternas rötter när de växer.
Han använder också en sex fot hög robotkamera som kan fotografera dussintals rötter samtidigt. ”Vi har gjort hundratusentals mätningar från tusentals olika anläggningar. Låt oss säga att vi hade en linjal, vi skulle förmodligen vara på nummer två... kanske”, säger han med ett skratt. Time-lapse-filmerna laddas in i en dator och en algoritm mäter celltillväxthastigheter i roten med exakt noggrannhet, såväl som rotspetsens vinkel och krökning.
"Genom att använda denna så kallade datorseende eller maskinseende för att spåra [växternas] tillväxt och utveckling, kan vi komma till de gener som styr rottillväxten och de kommer förhoppningsvis att ha grundläggande betydelse för grödans förbättring. Det lägger grunden för upptäckter som kommer att hjälpa till att förbättra växter för mänskliga ändamål.”
Spalding är att så fröna för framtidens bättre skördar. Det är en idé som han tycker är värd att växa.
