Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IISDas Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS versteht sich als einer der Innovationstreiber innerhalb der strategischen Forschungsfelder der Fraunhofer-Gesellschaft. Mit unserer Forschung in den unterschiedlichen Forschungsbereichen am Fraunhofer IIS unterstützen wir die moderne Agrarwirtschaft und fördern so die nachhaltige Gestaltung von Gesellschaft, Wirtschaft und Umwelt. Moderne kognitive Sensorsysteme sind längst nicht nur Hightech-Fabriken vorbehalten. Mit Dr. Norman Uhlmann Bereichsleiter des Fraunhofer Entwicklungszentrums Röntgentechnik EZRT, klären wir im Interview, warum solche Systeme künftig auch zum Handwerkszeug für Agierende in Landwirtschaft und Züchtung werden.
© Fraunhofer IIS
»Unsere Systeme helfen dabei, die perfekte Pflanze zu finden«
25. Oktober 2021 | Bereichsleiter Dr. Norman Uhlmann im Interview
Herr Dr. Uhlmann, der Forschungsbereich Entwicklungszentrum Röntgentechnik des Fraunhofer IIS ist vor allem in der Industrie- und Automobilbranche bekannt für modernste kognitive Sensorsysteme. Wie kam es denn dazu, dass neben den bislang klassischen Prüfobjekten wie Alufelgen und Kurbelgehäusen nun auch Nutzpflanzen im Gewächshaus und auf dem Freifeld untersucht werden?
Agierende in Landwirtschaft und Züchtung sehen sich mehr denn je großen Herausforderungen gegenüber: Wegen des Klimawandels sind besonders hitzetolerante, trockenheitsresistente Pflanzen gefragt. Gleichzeitig sollen die neuen Sorten eine nachhaltige Landwirtschaft unterstützen, das heißt mit möglichst wenig Dünger und Herbiziden bzw. Pestiziden auskommen.
Um diesen Bedarfen gerecht zu werden, beschäftigen wir uns in Fürth seit vielen Jahren mit Technologien zur Bestimmung des Phänotyps von Pflanzen. Damit ist das äußere Erscheinungsbild gemeint, das durch messbare Faktoren gekennzeichnet ist – beispielsweise Blattgröße, Blattstellung, Wurzellänge und Biomasse. Mit unserer Forschungsarbeit leisten wir einen Beitrag, um diese phänotypischen Merkmale objektiv zu messen und anhand der Daten den Prozess der Züchtung effektiver und damit schneller zu machen. Oder anders formuliert: Unsere Systeme helfen dabei, schneller die perfekte Pflanze zu finden!
Dr. Norman Uhlmann im Gespräch.
Wie kann man sich das konkret vorstellen? Gibt es für diese Suche nach Perfektion eine Art Patentrezept?
Uhlmann: Es gibt nicht wirklich ein Patentrezept, es gibt vielmehr eine goldene Regel, die zu beachten ist: Um aussagekräftige Ergebnisse zu erhalten, müssen wir die relevanten Einflussfaktoren entweder überwachen oder besser noch kontrolliert einstellen. Um dies zu gewährleisten, hat unser Team ein Gewächshaus-System entwickelt, welches die Pflanzen über ein Fließband zu den unterschiedlichen Sensoren befördert (z.B. Laser-Lichtschnitt, 3D-RGB, Röntgen). Die Tür der Kammer öffnet sich, eine eingetopfte Pflanze bewegt sich hinein. Nachdem sich die Tür wieder geschlossen hat, wird der Topf zum Beispiel von einem Röntgen-Computertomographen gescannt. Mit solchen Untersuchungen und den damit erhobenen Merkmalen können wir über die Wachstumsphase hinweg z.B. das Gewicht von Knollen bestimmen, ohne sie auszugraben. Diese Daten helfen bei der Züchtung und in der Landwirtschaft, optimal an die vorherrschenden klimatischen Bedingungen angepasste Sorten zu entwickeln oder zu verwenden. Der Transfer dieser Technologie auf Agrar-Robotik Systeme erlaubt zudem die Verwendung abseits der Zucht zur Reduktion von Herbizid Einsatz durch kognitive Systeme zur Detektion und Entfernung von Unkraut.
Vielen Dank für das Interview, Herr Dr. Uhlmann.
Neue Laborkabine für die Phänotypisierung von Pflanzen
