Plant-to-Sensor plantonderzoek
Optimale beeldvormingscondities met Plant-to-Sensor fenotypering
Bij Plant-to-Sensor phenotyping bewegen planten automatisch langs een vaste fenotyperingscabine. Het camerasysteem blijft op één positie, terwijl het gewas via een geautomatiseerde transportband wordt aangevoerd voor meting. Deze aanpak is bijzonder geschikt voor onderzoek waarbij hoge doorvoercapaciteit, uniforme meetcondities en consistente beeldvorming essentieel zijn.
Doordat metingen plaatsvinden onder vaste omstandigheden en volgens gestandaardiseerde protocollen, kunnen grote aantallen planten snel en betrouwbaar worden geanalyseerd. Dit resulteert in goed vergelijkbare datasets met een hoge reproduceerbaarheid.
Van handmatige meting naar high-throughput fenotypering
Traditionele fenotypering is arbeidsintensief en is uitdagend wanneer experimenten groter worden. Met Plant-to-Sensor systemen wordt fenotypering onderdeel van een geautomatiseerde workflow, waarin planten gecontroleerd worden getransporteerd en gemeten in afgesloten camerakasten.
Doordat elke plant op dezelfde manier en onder identieke meetcondities wordt geanalyseerd, neemt de dataconsistentie toe en wordt subjectiviteit sterk verminderd. Dit maakt Plant-to-Sensor phenotyping geschikt voor grootschalig onderzoek en toepassingen waarbij hoge verwerkingssnelheid en uniforme metingen vereist zijn.
Welke plantkenmerken kun je meten?
Net als bij andere vormen van geautomatiseerd fenotyperen kunnen met Plant-to-Sensor systemen zowel visuele als fysiologische eigenschappen worden vastgelegd. Visuele metingen geven inzicht in kenmerken zoals planthoogte, biovolume, vorm, kleur, bladoppervlak en bloem- of vruchtontwikkeling.
Daarnaast biedt deze opzet ruimte voor integratie van aanvullende meetmodules. Denk bijvoorbeeld aan PSII-metingen met hoge doorvoercapaciteit, of systemen voor geautomatiseerd wegen en watergeven. Hierdoor kunnen ook fysiologische eigenschappen zoals biomassa-opbouw, watergebruik en fotosynthetische activiteit op grote schaal worden gevolgd.
Plant-to-sensor infrastructuur
Een Plant-to-Sensor systeem bestaat uit een geautomatiseerde transportbandinfrastructuur in combinatie met een gestationeerde phenotyping cabinet. Binnen deze cabine zijn imaging- en meetsystemen zo gepositioneerd dat planten vanuit meerdere hoeken kunnen worden vastgelegd.
Doordat de meetopstelling vast is, vinden metingen plaats onder stabiele en geoptimaliseerde omstandigheden. Dit resulteert in beelden van hoge kwaliteit en maakt het mogelijk om zowel top-view als zijaanzichten te combineren. In veel gevallen kan zelfs een vrijwel volledige 360° beeldvorming worden gerealiseerd, wat bijdraagt aan een completer fenotypisch profiel per plant.
De infrastructuur sluit goed aan op geautomatiseerde teelt- en verwerkingsprocessen en is ontworpen voor continu gebruik met een hoge verwerkingssnelheid.
Sensorconfiguraties afgestemd op jouw onderzoek
Als systeemintegrator kijkt WPS altijd eerst naar de onderzoeksvraag. Niet elk experiment vraagt om dezelfde sensortechnologie of meetstrategie. Daarom ontwerpen wij Plant-to-Sensor oplossingen waarin automatisering, sensoren en dataverwerking als één geheel functioneren.
Voor de sensortechnologie werken we samen met gespecialiseerde partners. Afhankelijk van factoren zoals gewenste resolutie, meetfrequentie en de te meten plantkenmerken kunnen verschillende imagingtechnieken worden toegepast, waaronder 2D- en 3D-imaging, multispectrale beeldvorming en thermische metingen.
De verschillende datastromen worden geïntegreerd tot één samenhangende dataset. Zo combineren RGB-beelden snelle visuele analyses met nauwkeurige 3D-informatie en thermische data, waardoor ook stressreacties en subtiele verschillen tussen planten zichtbaar worden.
Waar moet je als onderzoeker rekening mee houden?
De keuze voor Plant-to-Sensor phenotyping hangt samen met het type onderzoek en de schaal waarop wordt gewerkt. Naast onderzoeksdoelen en gewenste meetcapaciteit spelen ook de inrichting van het experiment, meetfrequentie en de gewenste nauwkeurigheid van de data een belangrijke rol.
Daarnaast zijn er praktische randvoorwaarden die vooraf moeten worden afgewogen. Het gewas moet geschikt zijn voor regelmatige verplaatsing en de beschikbare ruimte en infrastructuur moeten aansluiten op een geautomatiseerde transportopzet. Budget, doorlooptijd en beschikbare mankracht spelen eveneens een rol. WPS ondersteunt onderzoekers bij deze afwegingen en vertaalt ze naar een systeem dat technisch én praktisch goed past.
Plant-to-Sensor versus Sensor-to-Plant
Binnen geautomatiseerd fenotyperen worden doorgaans twee hoofdconcepten toegepast: Plant-to-Sensor en Sensor-to-Plant.
Plant-to-Sensor is vooral interessant wanneer het onderzoek vraagt om een hoge verwerkingssnelheid, uniforme meetcondities en uitgebreide beeldvorming van meerdere zijden van de plant. Sensor-to-Plant is daarentegen geschikter wanneer planten op één plek moeten blijven staan en langdurige monitoring onder strikt gecontroleerde omstandigheden gewenst is.
