Utworzenie krajowej infrastruktury do badań fenomicznych służących nowoczesnemu fenotypowaniu roślin postuluje Komitet Nauk Agronomicznych PAN. Dostępność do takiej infrastruktury miałaby zwiększyć konkurencyjność krajowej nauki w badaniach podstawowych i aplikacyjnych.
Agronomowie tłumaczą w swoim stanowisku, że badanie fenotypu roślin, czyli cech kształtowanych w wyniku interakcyjnego działania genotypu i środowiska, jest niezbędne zarówno dla poznania procesów i systemów roślinnych, jak i dla selekcji kreacji hodowlanych najlepszych dla produkcji rolnej. Służy to opisaniu ostatecznego efektu działania mechanizmów molekularnych i ocenie roślin pod względem przystosowania do warunków środowiskowych, w tym ich interakcji z innymi organizmami.
Obecny szybki rozwój nauk biologicznych i wynikające ze zmieniających się potrzeb konsumenckich oraz postępujących zmian klimatu wzrastające potrzeby hodowców wymagają obserwacji szerszego spektrum
cech roślin oraz zwiększenia rozmiarów badanych populacji. Wymusza to rozwój nowych metod pomiarowych, zmiany w sposobie prowadzenia doświadczeń i zwiększenie przepustowości aparatury – uzasadniają członkowie Komitetu Nauk Agronomicznych PAN.
Dodają również, że fenomika jest coraz ściślej powiązana z genomiką i biologią molekularną oraz z badaniami środowiskowymi (w tym z meteorologią i klimatologią), co wynika z konieczności interpretacji określonych fenotypów na tle genotypu i otoczenia roślin. „Wszystko to powoduje, że coraz powszechniej do fenotypowania roślin stosuje się narzędzia o znacznym stopniu zaawansowania technologicznego. Nowe rozwiązania służą prowadzeniu doświadczeń w kontrolowanych warunkach środowiska lub w szczegółowo monitorowanych warunkach naturalnych. Fenotypowanie prowadzi się metodami nieinwazyjnymi, co pozwala na obserwację przebiegu naturalnych procesów rozwojowych w czasie. Dzięki wprowadzeniu nowoczesnych urządzeń pozwalających na detekcję parametrów fizyko-chemicznych, można również monitorować procesy, których obserwacja wcześniej była niemożliwa” – czytamy w stanowisku KNA PAN.
Z przedstawionych powyżej względów naukowcy postulują utworzenie krajowej infrastruktury do badań fenomicznych służących nowoczesnemu fenotypowaniu roślin. Zwracają uwagę, że dostępność do takiej aparatury zwiększyłaby konkurencyjność krajowej nauki w badaniach podstawowych i aplikacyjnych. Ponadto zastosowanie urządzeń do fenotypowania w biologicznych badaniach podstawowych przyczyni się – ich zdaniem – do istotnego pogłębienia wiedzy o interakcyjnym działaniu środowiska i genotypu na poziomie molekularnym. Przekonują też, że aplikacyjne zastosowanie fenomiki w badaniach na rzecz hodowli roślin zwiększy efektywność selekcji nowych odmian dostosowanych do postępujących zmian klimatycznych.
Nowoczesna infrastruktura do badań fenomicznych roślin jest niezbędnym warunkiem realizacji projektów badawczych i rozwojowych w strategicznych programach wsparcia sektora rolnictwa i przetwórstwa płodów rolnych – uważa Komitet Nauk Agronomicznych PAN.
W dalszej części wyjaśniono, że chodzi zarówno o urządzenia instalowane na polach doświadczalnych, jak i w szklarniach czy komorach hodowlanych, w których można zapewnić zaprogramowane warunki wzrostu roślin niezależne od środowiska zewnętrznego. Aparatura pozwala na wykorzystanie metod obrazowania i teledetekcji oraz czujników i systemów automatycznego traktowania roślin żądanymi czynnikami stresowymi.
Obrazowanie (w paśmie widzialnym lub termiczne, fluoroscencyjne, spektroskopowe, 3D lub z zastosowaniem tomografii komputerowej) dotyczy części nadziemnych lub podziemnych roślin. Możliwe jest precyzyjne określanie dynamiki wzrostu, morfologii, anatomii, biomasy, stopnia uszkodzenia tkanek pod wpływem czynników stresowych (biotycznych i abiotycznych), fizjologii (w tym wydajności fotosyntezy) i wielu innych własności. Uzyskuje się informacje o testowanych roślinach w trakcie całego okresu wegetacji, na każdym etapie rozwoju, unikając ich destrukcji – w przeciwieństwie do tradycyjnych metod obserwacyjnych – napisano w dokumencie.
Jak zaznaczają jego autorzy, koszt aparatury wymaganej do współcześnie pojmowanego fenotypowania roślin na ogół przekracza możliwości pojedynczych jednostek naukowych czy przedsiębiorstw. Dużą rolę pełni więc współpraca podmiotów zainteresowanych fenotypowaniem. Współpraca krajowa, podpowiadają naukowcy specjalizujący się w agronomii, może być rozwijana w ramach utworzonej w tym celu sieci lub konsorcjum jednostek naukowych i przemysłowych. Jednak póki co, wobec braku krajowej infrastruktury do badań fenomicznych, istotna dla polskich naukowców jest aktywna współpraca międzynarodowa. Europejską platformą ESFRI (European Strategy Forum on Research Infrastructures), która przez najbliższe lata będzie wyznaczała najwyższe standardy w zakresie fenomiki roślin, jest EMPHASIS (European Infrastructure for Plant Phenotyping), infrastruktura rozproszona znajdująca się w fazie implementacji. Stąd apel do Ministerstwa Edukacji i Nauki o uczestnictwo w pracach EMPHASIS co najmniej w charakterze obserwatora. Pozwoliłoby to na wymianę specjalistycznej wiedzy w zakresie zastosowań i metodologii fenotypowania.
MK
Stanowisko Komitetu Nauk Agronomicznych PAN