Phänotypisierungsplattformen
Phänotypisierungsplattformen sind technologische Einrichtungen, die speziell für die systematische Erfassung und Analyse äußerlich sichtbarer sowie physiologischer Merkmale (Phänotypen) von Pflanzen entwickelt wurden. Diese Plattformen ermöglichen es, die vielfältigen Erscheinungsformen von Pflanzen – darunter Wachstumsparameter, Morphologie, Entwicklungsstadien, Stressreaktionen sowie Ertragsmerkmale – mit hoher Präzision und Effizienz zu erfassen.
In modernen Phänotypisierungsplattformen kommen oft automatisierte und robotergestützte Systeme zum Einsatz, die Pflanzen entweder im Gewächshaus, im Freiland oder in geschlossenen Klimakammern vermessen und überwachen. Sensoren wie hochauflösende Kameras, Laser-Scanner, multispektrale oder hyperspektrale Bildgebungsverfahren sowie thermische und fluoreszenzbasierte Methoden erfassen dabei zahlreiche Daten, die anschließend computergestützt ausgewertet werden. Ziel ist es, die komplexen Wechselwirkungen zwischen Pflanzen und ihrer Umwelt in Echtzeit zu erfassen und quantitative Rückschlüsse auf die zugrunde liegenden genetischen und physiologischen Prozesse zu ermöglichen.
Ein typisches Beispiel für eine spezialisierte Phänotypisierungsplattform ist das Rhizotron. Dabei handelt es sich um transparente oder teiltransparente Behältnisse, in denen das unterirdische Wurzelsystem von Pflanzen kontinuierlich beobachtet und analysiert werden kann. Rhizotrone ermöglichen die detaillierte Untersuchung von Wurzelwachstum, Wurzelarchitektur sowie Interaktionen der Wurzeln mit Bodenorganismen und Umweltfaktoren, ohne die Pflanze aus dem Boden zu entnehmen. Dies liefert wertvolle Erkenntnisse über Prozesse wie Nährstoffaufnahme, Trockenheits- und Stressresistenz, die wiederum für die Entwicklung klimaresilienter und ertragreicherer Nutzpflanzen von großer Bedeutung sind.
Die gewonnenen Informationen aus der Hochdurchsatz-Phänotypisierung (High-Throughput Phenotyping, HTP) sind entscheidend, um Genotypen präziser mit spezifischen Merkmalen zu verbinden. Dadurch lassen sich Erkenntnisse für die Pflanzenzüchtung, insbesondere im Hinblick auf Anpassungen an Klimawandel, Umweltstressfaktoren, Krankheitsresistenzen oder Ertragssteigerungen, gewinnen. Phänotypisierungsplattformen tragen somit maßgeblich dazu bei, die Effizienz der Züchtung zu verbessern und innovative Sorten zu entwickeln, die optimal an zukünftige landwirtschaftliche Herausforderungen angepasst sind.