Centro neerlandês que mede o desempenho de plantas sem intervenção humana recebe novo aporte e abre as portas a pesquisadores brasileiros.
Em uma estufa de salas envidraçadas no campus da Universidade de Wageningen, nos Países Baixos, vasos de alface, batata e tomate viajam sozinhos por esteiras automatizadas. Param em balanças de alta precisão, onde robôs calculam quanta água cada planta transpirou e repõem, por gotejamento, a quantidade exata de líquido ou de nutrientes. É assim que funciona o Centro Neerlandês de Ecofenotipagem de Plantas (NPEC), que acaba de receber € 5,4 milhões para ampliar o uso de inteligência artificial no melhoramento vegetal.
A estrutura foi apresentada à delegação brasileira da FAPESP Week Países Baixos por Rick van de Zedde, gerente de programas da Universidade de Wageningen.
Do vaso ao pórtico, sem mãos humanas
Depois da pesagem, a esteira leva o vaso a uma câmara fechada cheia de sensores, que geram um modelo 3D da planta. Em seguida, ele passa pelos pórticos de monitoramento, onde robôs suspensos escaneiam o crescimento milímetro por milímetro, de cima para baixo. Nada disso exige intervenção humana.
O NPEC é operado em conjunto pelas universidades de Wageningen e de Utrecht. Seu objetivo é transformar características físicas de milhares de plantas em grandes conjuntos de dados de alta precisão, o que elimina gargalos tradicionais do melhoramento.
O que o centro faz e o que não faz
Van de Zedde faz questão de delimitar o papel da instalação. “Não fazemos genômica, edição ou melhoramento genético. Nosso foco é medir o desempenho da planta ao longo do tempo, sob diferentes condições ambientais, fornecendo ferramentas para ajudar a estudar o máximo de plantas possível em um único experimento, sem muitos humanos envolvidos”, explicou.
Os dados permitem correlacionar fenótipos, as características fisiológicas, com aspectos genéticos. Com isso, melhoristas identificam quais genótipos rendem mais e resistem melhor a seca, salinidade e doenças.
Segundo o gerente de programas da Universidade de Wageningen, a substituição de avaliações visuais por medições automatizadas e análises preditivas permite prever a adaptação das variedades antes dos testes em larga escala no campo. O efeito, afirmou, é reduzir drasticamente o tempo para lançar novas sementes e cultivos adaptados às mudanças climáticas.
Seis módulos, de muda a lavoura
No melhoramento tradicional, medir o crescimento e a reação a estresses climáticos depende do olhar humano, um processo demorado e subjetivo. O NPEC trabalha com ecofenotipagem: a medição quantitativa e automatizada do desempenho da planta, acima e abaixo do solo, em ambiente controlado ou de campo.
A plataforma avalia fatores abióticos, como luz, temperatura, umidade, gás carbônico e acidez do solo, e bióticos, como interação com o microbioma do solo, competição entre plantas e resistência a doenças.
Para cobrir da muda à plantação, o centro se organiza em seis módulos integrados:
- 32 microcosmos totalmente fechados, para medir balanço de massas e dinâmica do solo em pequenas comunidades ecológicas;
- plataforma de interação planta-microrganismo, com robôs para fenotipagem de raízes e monitoramento de estresse biótico;
- câmaras climáticas multiambiente, capazes de recriar condições extremas;
- salas de crescimento de alta performance, para triagem simultânea de milhares de plantas;
- fenotipagem em estufa, com esteiras, visão computacional e scanners 3D;
- fenotipagem em campo aberto, com plataforma móvel e drones de câmeras térmicas e hiperspectrais.
“Vamos aos campos com equipamentos, drones ou com um rover para medir as plantas e ajudar os agrônomos a coletar dados e descobrir quais genótipos crescem melhor sob certas condições”, disse Van de Zedde.
NPEC 2.0: mais dados, mais inteligência artificial
O novo aporte de € 5,4 milhões vem do Conselho de Pesquisa dos Países Baixos (NWO), pela chamada de Infraestrutura de Pesquisa em Grande Escala, com cofinanciamento das universidades de Wageningen e de Utrecht e do Jan IngenHousz Institute. O projeto NPEC 2.0 durará cinco anos.
O dinheiro comprará amostradores profundos de solo, drones de nova geração e câmeras de fluorescência de raios X para imagem elementar de plantas vivas. Também reforçará a equipe de cientistas de dados.
A razão é prática. “Nos últimos anos de operação, percebemos que os pesquisadores de biologia vegetal enfrentavam dificuldades para lidar com os terabytes de dados e milhares de imagens que geramos. No NPEC 2.0, estamos contratando cientistas de dados e especialistas em IA para desenvolver pipelines automatizados de análise, facilitando o uso das informações e entregando aos cientistas todos os insights necessários para a tomada de decisão”, afirmou.
Um centro caro que atrai projetos
Van de Zedde reconheceu que manter um centro desses custa caro e não dá lucro direto. O retorno, disse, vem de fora: “A instalação nos torna parceiros altamente atraentes para consórcios internacionais, gerando um faturamento em pesquisa até dez vezes maior do que o custo do próprio centro”.
A ponte com o Brasil e o recado para a região
A infraestrutura funciona em regime de acesso aberto a pesquisadores de todo o mundo, e a cooperação com brasileiros já existe. Van de Zedde citou parcerias com o Centro de Melhoramento Molecular de Plantas (CeM²P), centro de pesquisa aplicada da Unicamp apoiado pela FAPESP, pela Embrapa, pelo Instituto Agronômico (IAC) e pela Ridesa.
“Tivemos a satisfação de receber pesquisadores do Brasil para estudar a interação entre bactérias e gramíneas, por exemplo, utilizando nosso sistema automatizado de fenotipagem radicular. Estamos de portas abertas para receber novos professores, doutorandos e projetos de pesquisa em parceria com cientistas brasileiros”, afirmou.
Para a Amazônia, onde a agricultura e a pesquisa agropecuária lidam com calor, variação de chuvas e pressão sobre o solo, a lógica do NPEC aponta um caminho: testar variedades sob estresse controlado antes de levá-las à lavoura. O acesso aberto indica que instituições da região também poderiam apresentar projetos ao centro, que agora se prepara para o ciclo de cinco anos do NPEC 2.0.
Com informações de FAPESP.
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