Zu viel Kohlenstoff in der Atmosphäre löst zahlreichematic aus und bedroht unser Leben sowie das von Tieren und Pflanzen. Extreme Hitzewellen, Stürme, lange Dürreperioden und verheerende Überschwemmungen sind die Folge. Wir brauchen daher Maßnahmen zur Reduzierung des Kohlenstoffs in der Atmosphäre, und nichts eignet sich besser als Pflanzen – genau, die grünen Pflanzen, die nicht nur schön anzusehen sind, sondern auch eine ruhige Umgebung schaffen und positive Energie spenden.
Pflanzen entziehen der Atmosphäre Kohlendioxid, da sie diese natürliche Fähigkeit besitzen. Wissenschaftler am Salk Institute nutzen diese Eigenschaft der Pflanzen, um die Luft von Kohlendioxid zu reinigen, indem sie deren Wurzeln so verändern, dass diese mehr Kohlenstoff speichern können. Ihr hochentwickeltes neues Werkzeug, SLEAP, ist eine Software mit künstlicher Intelligenz, die verschiedene Merkmale des Wurzelwachstums trac.
Entwicklung neuer Pflanzen zur Bekämpfung des Klimawandels
Das Programm „Harnessing Plants Initiative“ (HPI) des Salk Institute konzentriert sich auf die Entwicklung von Lösungen, um Pflanzen zur Kohlenstoffspeicherung zu nutzen, da Pflanzen bereits Kohlenstoff in ihrer Biomasse speichern. Diese Speicherung ist jedoch in der Regel nur vorübergehend, denn wenn die Pflanzen absterben oder die Ernte eingebracht wird, gelangt der gespeicherte Kohlenstoff wieder in die Atmosphäre. Das Salk Institute arbeitet daran, die Kohlenstoffspeicherkapazität der Pflanzen zu erhöhen und die Speicherung über längere Zeiträume zu ermöglichen.
Die Wissenschaftler des HPI nutzen SLEAP, um diese klimaschonenden Pflanzen zu entwickeln. Das Programm ist sehr benutzerfreundlich und wurde ursprünglich zur tracvon Tierbewegungen im Labor entwickelt; nun wird es auch zur Untersuchung von Wurzelstrukturen eingesetzt.
In einer aktuellen Studie stellten Forscher das neue Protokoll von SLEAP vor, mit dem Wurzeleigenschaften wie Wurzeltiefe, Wurzelbreite, Wurzelwachstum im Laufe der Zeit und andere physikalische Merkmale analysiert werden können, deren Messung vor SLEAP recht mühsam und zeitaufwändig war.
SLEAP ist ein Quantensprung in der Pflanzenforschung
SLEAP unterstützt Wissenschaftler bereits, indem es einen umfangreichen Katalog von Pflanzenwurzelsystemen erstellt hat. Diedentdieser Wurzelsysteme hilft Wissenschaftlern, Gene zu finden, die mit den gesuchten Merkmalen in Zusammenhang stehen. Außerdem trägt sie dazu bei, zu defi, ob mehrere Merkmale einer Pflanze durch dieselben Gene defiwerden.
Die Forscher des Salk Institute werden in der Lage sein, die für die Entwicklung ihrer neuen Pflanzen hilfreichen Gene zu bestimmen. Elizabeth Berrigan, eine Wissenschaftlerin, die an der Entwicklung von SLEAP beteiligt war, sagt:
„Wir haben ein robustes Protokoll entwickelt, das in verschiedenen Pflanzentypen validiert wurde und die Analysezeit sowie menschliche Fehler reduziert, während gleichzeitig Zugänglichkeit und Benutzerfreundlichkeit im Vordergrund stehen – und es waren keine Änderungen an der eigentlichen SLEAP-Software erforderlich.“
Quelle: Salk Institute.
Die Forscher des Salk Institute testeten das Modell an verschiedenen Pflanzenarten, beispielsweise Reis, Raps und Sojabohnen. Sie erprobten es auch an der Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana), einem blühenden Unkraut aus der Familie der Kreuzblütler, und stellten nach den Versuchen fest, dass SLEAP KI-Modelle als bisherige Verfahren und die Pflanzenstruktur anhand neuer Daten ebenfalls zehnmal schneller vorhersagt.
Die Forscher konzentrieren sich nun auf eine neue Herausforderung: die Untersuchung dreidimensionaler Wurzelstrukturen mithilfe von SLEAP. Die Forschung mit SLEAP wird fortgesetzt, da das Verfahren den Forschungsprozess am Salk Institute bereits beschleunigt.
