Для роботизації перехресного запилення дослідники «переробили» квітки сої та томатів за допомогою CRISPR-Cas9

21 серпня 2025, 09:04

Фото: Internet Gate

Прагнення до високоврожайних, стійких до клімату та смачних культур залежить від гібридної селекції — схрещування різних батьківських ліній для отримання найкращих рис. Однак, перший вирішальний крок, перехресне запилення, досі залишався ручним.

Як повідомляє AgroPages, це тому, що сама архітектура деяких культур, наприклад, таких як томати та соя, становила нездоланну перешкоду для роботів.

«Уявіть собі крихітну, заглиблену мішень, приховану глибоко в складній структурі квітки. Це рильце. Людські руки, завдяки своїй спритності та зору, могли б це зробити, хоча й повільно та дорого. Але для роботизованої руки доступ до цієї заглибленої мішені без пошкодження навколишніх органів був майже неможливим», — пояснює професор Сюй Цао, головний дослідник проєкту.

За його словами, ця перешкода вимагала колосальних ресурсів: ручне запилення становить понад 25% витрат на вирощування свіжих томатів лише в Китаї, а процес кастрації (видалення чоловічих органів) забирає 40% цієї праці. У глобальному масштабі економічна цінність послуг із запилення щорічно сягає мільярдів.

Тож команда китайських розробників вперше запропонувала радикальну стратегію «спільного проектування сільськогосподарських культур та роботів». Їхнє відкриття полягає в тому, аби замість того, щоб зосереджуватися виключно на створенні кращих роботів, генетично переробити саму культуру, щоб вона була дружньою до роботів. Використовуючи точне редагування геному CRISPR-Cas9, вони цілеспрямовано використовували консервативні гени MADS-box «B-класу» в томатах (GLO2) та сої.

Видалення цих генів одночасно досягло двох ключових трансформацій:

Батьквська стерильність: Запобігання виробленню життєздатного пилку рослиною, що усуває необхідність делікатного та трудомісткого ручного видалення пилку.
Виражені рильця: перетворення колись глибоко прихованих рилець на помітну, оголену структуру — ідеально розташовану для роботизованого доступу.

«По суті, ми «переробили» квіти для ери машин. Ми повернули рису, штучно відібрану для інбридингу, назад до форми дикого типу, яка ідеально підходить для роботизованого перехресного запилення», — каже професор Сюй.

І водночас завдяки цим новоствореним рослинам томатів із чоловічою стерильністю та доступними рильцями, команда розробила спеціального мобільного робота. Оснащений передовим комп'ютерним зором на основі алгоритмів глибокого навчання, робот пересувається по камерах вирощування або теплицях. Він автоматично сканує та ідентифікує квіти, готові до запилення, зокрема розпізнаючи виступаючі приймочки. А далі роботизована рука, керована штучним інтелектом, м’яко позиціонується та точно розміщує пилок на відкритому рильці.

Читати також: Наступні 5-7 років для розробників сільськогосподарських роботизованих платформ та їхніх продуктів будуть вирішальними

Робот GEAIR досяг ефективності перехресного запилення, порівнянної з кваліфікованими техніками-людьми. Але на відміну від людей, робот працює невпинно, 24 години на добу, 7 днів на тиждень, не піддаючись втомі чи потребі в перервах. Робот також наділений ще цілою низкою додаткових функцій і можливостей, які значно оптимізують процес запилення в селекції.

Дослідники передбачають ширше впровадження роботів з мультимодальними датчиками (тактильними, нюховими) та гнучкішими маніпуляторами для роботи з ще складнішими характеристиками сільськогосподарських культур. Мета: зробити створення високопродуктивних, стійких до клімату та сталих сільськогосподарських культур швидшим, дешевшим та менш залежним від дефіцитної ручної праці, ніж будь-коли раніше.

Алла Гусарова, SuperAgronom.com