Fraunhofer IIS
Technologiezentrum Phänotypisierung am Standort Merkendorf
Am Technologiezentrum Phänotypisierung legen wir den Schwerpunkt speziell auf die Entwicklung und Erprobung von Technologien, die für die Phänotypisierung von Pflanzen und somit für die objektive Bewertung besonderer Pflanzenmerkmale und die Qualitätskontrolle eingesetzt werden können. Das Highlight des Standorts ist ein »Controlled Environment System«, mit dem das Wachstum von bis zu 400 Pflanzen unter definierten Umgebungsbedingungen mittels unterschiedlicher Sensorik beobachtet werden kann. Einzigartig ist die Kombination von oberirdischer Bildgebung mittels 3D RGB Sensorik und die unterirdische Wurzelsegmentierung mittels 3D-Computertomographie. Am Technologiezentrum bilden wir mit unserer Forschungsarbeit an non-invasiven Sensorsystemen die gesamte Wertschöpfungskette ab: Vom Saatgut über die Keimlingsanalytik, die Pflanzen Phänotypisierung, den Feldaufgang bis hin zur Ernte.
DeBiFiX: Zuverlässige Ertragsprognose mithilfe von Röntgentechnik
Mithilfe des autonomen Feldroboters DeBiFiX (Determination of Biomass on the Field with X-ray) ist es möglich, detaillierte Biomassebestimmungen auf dem Feld von wachsenden Pflanzen zu treffen. Mit Röntgentechnik werden optisch unzugängliche Früchte wie Kichererbsen-Hülsen, Rapsschoten oder Weizenähren vollständig erfasst und digital ausgewertet. Dank des zerstörungsfreien Verfahrens ist dies wiederholt möglich und liefert so ein dynamisches Bild der Ertragsentwicklung während der Vegetationsperiode. Die Technologie kann mit weiteren kognitiven Sensorsystemen wie RGB, Hyperspektral, Laserlichtschnitt beliebig erweitert werden. Züchterische Fragestellungen wie die frühe Selektion von ertragreichen und stressresistenten Sorten können somit deutlich schneller, präziser und effizienter als bisher adressiert werden.
Flexible Drohnen-Sensorplattform für die Feldphänotypisierung
Die Phänotypisierung von Pflanzen auf dem Feld, der Plantage oder in ihrer natürlichen Umgebung ist eine entscheidende Ergänzung zu Experimenten im Gewächshaus oder unter komplett kontrollierten Umgebungsbedingungen. Die von uns entwickelte flexible Drohnen-Sensorplattform ermöglicht eine Erfassung von bodenseitig eingeschränkt erreichbaren land- und forstwirtschaftlichen Anlagen aus der Luft. Durch die Optimierung des Flugpfades speziell für den Anwendungszweck, lässt sich eine möglichst vollständige und detailreiche Erfassung einzelner Pflanzen realisieren. Die Drohne bietet eine Schnittstelle, um verschiedene Sensoren oder auch Sensorkombinationen zu integrieren (RGB, Multispektral, LIDAR, etc.).
CTPortable 2.0
Die CTportable 2.0 wurde speziell für die Qualitätsanalyse von Saatgut und Keimlingsproben entwickelt und ermöglicht gleichzeitig eine kosteneffiziente und kompakte Einrichtung, die jederzeit mit einem Automationssystem erweiterbar ist. Das mobile CT-Gerät beinhaltet neben einer leistungsstarken Röntgenquelle und einem schnellen Detektor ein Manipulationssystem mit Hubachse und präziser Drehvorrichtung. Die Konfiguration ermöglicht es, Samen hinsichtlich Ihrer Größe zu analyiseren, die Segmentierung einzelner Samen sowie eine detailliertere Analyse von (virtuellen) inneren Schichten innerhalb eines einzelnen Samens. Mit der vorhandenen Algorithmik für die Keimlingsanalyse können 1000-Korngewicht, Triebkraft und Keimfähigkeit bestimmt werden. CTportable ist ein ideales Werkzeug für die selektive Pflanzenzucht.
Plant2Trait: Innovative Lösungen für den Klimawandel
Die Züchtung neuer, auf regional veränderte Umweltbedingungen angepasster Sorten ist ein Schlüssel für die Sicherstellung der weltweiten Ernährungssicherheit. Für einen schnellen Züchtungserfolg ist neben der genauen Kenntnis des Genotyps auch die objektive Charakterisierung des Phänotyps einzelner Individuen einer Kultur entscheidend. Unsere multispektrale Plant2Trait-Technologie ermöglicht es, auch komplexe Pflanzenarchitekturen vollständig und detailliert zu erfassen und mit Hilfe von KI-gestützten Algorithmen automatisch phänotypische Merkmale abzuleiten. Durch Nutzung der vollen 3D-Information können, im Gegensatz zur konventionellen 2D-Bildauswertung, wichtige Merkmale, wie z.B. Blattflächen, Krümmungen, Blattstielwinkel sowie der lokale Vitalitätszustand korrekt bestimmt und für die weitere Auswertung zur Verfügung gestellt werden.
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