Plant Screen Mobile: un’app per l’analisi delle caratteristiche vegetali

Un nuovo approccio, sufficientemente versatile per una varietà di tessuti vegetali e condizioni di illuminazione, che consente l’analisi di immagini di germogli e foglie tramite smartphone Android. A proporlo un team di ricercatori dell’Institute for Bio- and Geosciences Plant Sciences (IBG-2), Jülich, Germania.

La stima dei tratti vegetali mediante imaging digitale rappresenta una grande sfida nello studio non invasivo del fenotipo delle piante. Nonostante i numerosi metodi introdotti di recente nel settore, per i dispositivi mobili, come smartphone e non solo, è possibile constatare ancora una mancanza di applicazioni, specialmente generiche e che integrano dati provenienti da altri sensori (ad es. il GPS). I limiti per i dispositivi di questo genere, inoltre, dipendono anche dai possibili scenari applicativi, che spaziano da condizioni di imaging controllate, come l’interno di un laboratorio, a situazioni variabili, per esempio in serra o all’aperto.

Una variabile fondamentale per quantificare la crescita vegetale

La valutazione dello sviluppo dell’area fogliare è uno degli elementi più importanti nella fenotipizzazione delle piante o plant phenotyping. “Questo parametro chiave — spiegano gli studiosi — caratterizza l’interfaccia tra canopy e atmosfera, che regola l’attività fotosintetica e i processi di traspirazione, e viene utilizzato per monitorare la crescita dei germogli e realizzare modelli sulle interazioni tra organismi vegetali e ambiente”.

L’analisi dell’area fogliare richiede spesso misurazioni complicate e distruttive o metodi basati sulle immagini che implicano un’automazione con risvolti a volte dispendiosi. Per questo la tendenza attuale punta verso soluzioni economiche e basate su sensori semplici. Uno dei principali obiettivi, al momento, è quello di sfruttare il potenziale delle applicazioni sviluppate per smartphone edisponibili a un ampio numero di utenti.

Una nuova applicazione open-source

Plant Screen Mobile, messo a punto dal dottor Mark Muller‑Linow e colleghi, fornisce una soluzione adatta agli smartphone Android per la valutazione digitale dell’area fogliare e della biomassa in vari scenari di cattura delle immagini, dalle camere di crescita, alle serre, fino all’ambiente esterno.

Come funziona?

Una volta acquisito lo scatto, l’applicazione offre un portfolio di approcci di classificazione, che permettono all’utente di rilevare la pianta bersaglio anche in assenza di uno sfondo a contrasto e in varie condizioni di illuminazione. Il software può fare uso della memoria interna del dispositivo ed elabora istantaneamente il flusso delle immagini, consentendo di eseguire l’indagine in modo rapido. Il fruitore, infine, può completare l’analisi con la possibilità di estrarre tratti, come l’area fogliare proiettata, e parametri di forma, quali la dimensione e il perimetro dell’oggetto.

Gli scienziati hanno sperimentato le potenzialità dell’applicazione su piante appartenenti al genere Musa, che include i banani, e al genere Eragrostis, erbe annue o perenni della famiglia delle Poacee (o Graminacee), di cui una specie (E. tef) è coltivata per l’alimentazione umana e altre come foraggio.

A confermare l’efficacia del prodotto i risultati dei test, che hanno mostrato correlazioni significative con misure distruttive dell’area fogliare e della biomassa e con stime effettuate mediante sistemi di screening ben consolidati. In sostanza, uno strumento utile e immediato per quantificare lo sviluppo di foglie e germogli di varie architetture di piante e per rilevare parametri relativi alla forma e al colore di fiori, frutti e semi.

Fonte: Mark Muller‑Linow, Jens Wilhel, Christoph Briese, Tobias Wojciechowski, Ulrich Schurr and Fabio Fiorani, Plant Screen Mobile: an open‑source mobile device app for plant trait analysis, Plant Methods (2019) 15:2, doi.org/10.1186/s13007-019-0386-z [Open Access] Creative Commons Attribution 4.0 International License.