Ученые из Нидерландов обучили искусственный интеллект, который использует данные ДНК бактерий и грибов, обнаруженных в семенном картофеле, и изображения картофельных полей, полученные с помощью дронов.
Несмотря на то, что картофельные поля заполнены растениями одного сорта, рост картофеля часто сильно различается. Эта загадка давно интригует фермеров, биологов и поставщиков семян. Даже генетически идентичные растения картофеля могут значительно отличаться по размеру, урожайности и устойчивости.
Ученые подозревали, что бактерии и грибы на поверхности семенного картофеля могут играть ключевую роль в этих различиях. Эти микробы могут либо стимулировать рост и устойчивость, либо препятствовать им.
Теперь исследовательская группа под руководством биолога Руланда Берендсена подтвердила, что микробы действительно имеют решающее значение роста семенного картофеля.
Команда разработала модель ИИ, которая может предсказать, насколько хорошо будет расти семенной картофель. Модель объединяет два типа данных: генетические данные микробов, живущих на семенном картофеле, и изображения растений картофеля, полученные с помощью дронов, которые появились из семенного картофеля. Анализируя эти два источника данных вместе, модель ИИ выявляет закономерности, которые помогают определить, какие микробы приводят к наиболее здоровому росту картофеля.
Исследователи собрали свои данные, взяв тысячи образцов семенного картофеля с 240 тестовых полей. Они изучили бактерии и грибы на семенном картофеле, а затем сделали дроновые съемки полученных растений во время вегетационного периода.
«Это создало огромный объем данных, – говорит биолог Ян Сон, один из разработчиков модели ИИ и первый автор статьи. – Объединив эти точки данных с помощью ИИ, мы смогли определить микробы, которые являются лучшими предикторами роста картофеля».
Исследование показывает, что смесь бактерий и грибов на семенном картофеле оказывает большое влияние на рост. Было обнаружено, что некоторые бактерии, включая вид Streptomyces, значительно ускоряют рост. Однако другие оказывают противоположный эффект, замедляя развитие растений.
«Мы находимся в начале революционного пути улучшения сельского хозяйства с помощью микробиологии и ИИ, – сказал Берендсен. – Впервые мы можем предсказать качество семенного картофеля на основе его микробного состава. Расширяя модель ИИ еще большим количеством данных, мы можем еще больше приблизиться к изучению того, как взаимодействуют микробы и урожай».
В будущем ученые смогут определить идеальную смесь микробов для определенных культур, и не только для картофеля.
«Мы могли бы покрывать семена картофеля или другие семена этими полезными микробами или даже модифицировать растения, чтобы привлекать и удерживать идеальные микробы», – сказал Берендсен.
Преимущества этого прорыва выходят за рамки высоких урожаев. Более здоровые и устойчивые культуры означают меньшее количество неурожаев, меньше отходов и меньше потребности в химических пестицидах. Это делает сельское хозяйство устойчивым, одновременно повышая производительность.
Источник: agroxxi.ru
