El fenotipado sigue siendo un cuello de botella en la investigación genética y el mejoramiento de cultivos. Los drones o los vehículos automáticos no tripulados (UVA) no solo son excelentes juguetes para todas las edades, sino que usarlos en el campo puede acelerar enormemente la medición de miles de plantas.
El uso de drones para análisis incluye muchos pasos, como la planificación del vuelo, un levantamiento de puntos de control en tierra, georreferenciación, adquisición de imágenes, calibración de la cámara y procesamiento de imágenes. Los levantamientos UAV suelen utilizar nadir fotografía, lo que significa que las imágenes se toman con el eje de la cámara justo debajo en posición vertical mientras fotografía oblicua usando cámara moviéndose a lo largo del eje inclinado en un ángulo con respecto a la vertical. Con ambos métodos, se crean nubes de puntos 3D para calcular diferentes medidas.
Que y compañeros de la Universidad de Agricultura de China compararon mediciones nadir, oblicuas y manuales de la altura de la planta y el índice de área foliar (LAI) de las plantas de maíz. El proyecto de investigación descubrió que la fotografía oblicua puede proporcionar información más detallada sobre la arquitectura de las plantas. El científico líder, el Dr. Yingpu Che, también fue recientemente coautor de un proyecto de investigación sobre cómo el aprendizaje profundo brinda la oportunidad de mejorar la precisión de la detección de espigas de maíz.
El equipo de investigación estableció pruebas de campo en Lishu, Jilin, China, con 3,600 plantas de maíz. Los investigadores midieron la altura de la planta y el índice de área foliar (LAI) de 1,200 plantas representativas en cuatro etapas de crecimiento de 10 líneas endogámicas con un dispositivo LI-COR manualmente y UAV DJI Inspira 2 drones con Cámara ZENMUSE X5S encima de las parcelas utilizando un software de planificación de vuelos de código abiertoPara la fotografía oblicua, se utilizaron tres planes de vuelo con ángulos de cámara de 45°, 90° y 135°. La resolución de las imágenes fue de 5280 × 3956 píxeles.
La estimación de la altura de la planta a partir del nadir y de las imágenes oblicuas fue muy precisa en comparación con las mediciones manuales. Los investigadores identificaron líneas de maíz endogámicas que eran significativamente más altas o más bajas en diferentes etapas de crecimiento. Las nubes de puntos obtenidas por fotografía oblicua fueron más completas que las obtenidas por fotografía nadir. Como se mencionó anteriormente, las imágenes oblicuas se obtienen de una cámara inclinada y los investigadores descubrieron que las imágenes del nadir no son confiables para estimar el área de la hoja más cerca del suelo. Si bien las imágenes de nadir se han utilizado más comúnmente para las mediciones de plantas, este estudio revela los beneficios claros del uso de imágenes oblicuas.
Che y sus colegas explicaron que “la fotografía oblicua permite la reconstrucción de superficies verticales o inclinadas del dosel censado”, pero agregó que “debe destacarse que la fotografía oblicua necesita más tiempo y almacenamiento en la adquisición de datos, unas 3 veces más que la fotografía nadir en nuestro estudio. ”.
Los científicos concluyeron que “la tecnología de análisis de imágenes puede ayudar a extraer los rasgos fenotípicos de los cultivos en toda la etapa de crecimiento de forma automática y eficiente con un número limitado de mediciones de campo mediante observaciones de UAV. En el futuro, la información del fenotipo podría combinarse con estudios de asociación del genoma completo para diseñar el crecimiento de las plantas a nivel genético”.
El La Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación revisó y destacó cómo el uso de drones en la agricultura puede ayudar a los países a alcanzar Objetivos de Desarrollo Sostenible para 2030 e incluso Goldman Sachs predice que el sector agrícola será el segundo mayor usuario de drones del mundo.
Esta investigación muestra cómo el uso de drones no solo es divertido sino también útil, y que el posicionamiento de la cámara puede tener un gran efecto.
