Betteraves imprimées en 3D : un nouvel outil pour le phénotypage des plantes ?

La technologie dans l’industrie agricole progresse continuellement. Ces dernières années, l’adoption d’outils tels que les drones, les robots agricoles, les scanners, les planteurs de précision et l’intelligence artificielle a considérablement augmenté. Ces innovations ont principalement amélioré les rendements des cultures et facilité les pratiques de gestion intelligentes. En outre, l’impression 3D a apporté des avantages substantiels, en particulier dans la fabrication rapide d’outils agricoles. Les applications potentielles de cette technologie sont nombreuses, comme le montre une étude récente dans laquelle un modèle de betterave imprimé en 3D a été mis au point pour améliorer le phénotypage des plantes.

En collaboration avec l’université de Bonn, des scientifiques de l’Institut de recherche sur la betterave sucrière ont mis au point un modèle de plante imprimé en 3D afin d’améliorer la précision et la fiabilité du phénotypage. Ce dernier consiste à observer et à analyser les plantes afin de prédire leur état dans un environnement donné. Ce processus, qui reflète l’interaction entre l’information génétique d’une plante et son environnement, est essentiel pour identifier les plantes présentant les meilleures caractéristiques et optimiser ainsi les plantations.

Auparavant, le phénotypage reposait sur des mesures manuelles, qui étaient fastidieuses et invasives pour les cultures. Toutefois, l’avènement de diverses technologies a permis d’automatiser ce processus. Les capteurs, les caméras spectrales et l’intelligence artificielle sont désormais couramment utilisés dans le phénotypage. Ces outils seront désormais associés à un modèle 3D de betterave sucrière, qui servira d’exemple pour améliorer encore les rendements et l’efficacité des cultures.

Quel a été le processus de création des betteraves imprimées en 3D ?

Les données de référence du modèle proviennent d’un véritable plant de betterave sucrière sous serre. À l’aide d’un scanner LiDAR (Light Detection and Ranging), des données 3D ont été acquises sous 12 angles afin de créer un nuage de points précis. Ces données ont ensuite été utilisées pour créer le fichier 3D imprimé sur une imprimante FDM. Malgré une certaine simplicité à ce stade de l’étude, les avantages du modèle 3D sont considérables.

Tout d’abord, la prévision des récoltes sera améliorée. Pour obtenir des informations complètes sur l’état d’une culture, l’industrie agricole a besoin de capteurs qui numérisent des données telles que la taille des feuilles, la qualité des fruits, l’angle d’inclinaison des feuilles, la forme, etc. Une fois ces données obtenues, des logiciels spécifiques sont utilisés pour produire des rapports complets et des modèles prédictifs à l’aide de l’intelligence artificielle. De cette manière, les agriculteurs peuvent intervenir au bon moment. Cependant, pour faire de telles prédictions, les systèmes ont besoin de référencer ce que serait une plante « exemplaire », et c’est là que le modèle imprimé en 3D entre en jeu.

En effet, un modèle physique de la plante contribue à rendre les résultats plus précis qu’avec de simples données numériques, comme c’était le cas auparavant. Jonas Bömer, auteur principal de l’étude, explique : « Dans le domaine du phénotypage tridimensionnel des plantes, le référencement des systèmes de capteurs utilisés, des algorithmes informatiques et des paramètres morphologiques capturés représente une tâche difficile mais fondamentalement importante. L’application des technologies de fabrication additive pour générer des modèles de référence reproductibles présente une nouveauté pour le développement de méthodologies standardisées pour un référencement objectif et précis, bénéficiant ainsi à la recherche scientifique et à l’amélioration pratique des plantes.« 

Enfin, le principe de cette recherche ne se limite pas à la betterave sucrière. La combinaison de l’intelligence artificielle, de la technologie des capteurs et de l’impression 3D peut être appliquée à n’importe quelle plante pour mieux surveiller les cultures. Les scientifiques ont fait remarquer que l’ensemble de la recherche est en libre accès et invitent d’autres laboratoires et parties intéressées à mettre en œuvre différents modèles tels que les betteraves sucrières imprimées en 3D. Pour consulter l’étude complète, cliquez ici.

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