Plataforma para el análisis automático de raíces en plantas
DOI:
https://doi.org/10.30973/progmat/2022.14.1/4Palabras clave:
Clasificación, raíz de planta, plataforma, procesamiento automático, característicasResumen
El objetivo de este artículo es mostrar el funcionamiento de una plataforma con elementos hardware y software que permite el análisis automático de las características de las raíces en plantas. El análisis se realiza empleando procesamiento de imágenes, esta técnica no es invasiva ni destructiva. Con el sistema hardware es posible adquirir imágenes de la raíz, del tallo y de las hojas de la planta. La plataforma permite adquirir imágenes de Webcam, de dispositivos Android o IOS y de dispositivos remotos denominados cámaras IP. Las imágenes pueden tener prácticamente cualquier resolución ya que el procesamiento antes de realizar el procesamiento estima las dimensiones de objetos conocidos para inferir el tamaño de los objetos. El sistema ayuda al momento de evaluar el resultado de emplear diferentes alimentos en las plantas y seguir su crecimiento. La adquisición es capaz de procesar la imagen de forma automática lo que permite estudiar diferentes fenotipos de la planta, este estudio abre la posibilidad de clasificar diferentes rasgos de un tipo de planta mediante una técnica no destructiva, de bajo costo, automática y programable para analizar a la planta por día, hora, minuto o múltiples imágenes; ya que el sistema es capaz de obtener hasta 19 fotogramas por segundo; que si bien no es catalogado como tiempo real, la velocidad de adquisición supera a otros sistemas. El sistema determina diferentes fenotipos de la raíz, entre los que se destaca el tamaño de la raíz primaria, de la raíz secundaria, el volumen de la raíz el área y los desplazamientos entre imágenes. El tiempo de procesamiento depende de la resolución de las imágenes y del número de fenotipos a determinar, por lo que el procesamiento de realiza fuera de línea, pero esto permite que los cálculos se realicen en máquinas virtuales.
Citas
BLAND, William L. (1993). Cotton and Soybean root systems growth in three soil temperature regimes. Agron. J. 85: 906-911. https://doi.org/10.2134/agronj1993.00021962008500040023x
BÖHM, Wolfgang (1979). Methods of studying root systems. Ecological studies, Springerverg, Heidelberg. Vol 33: 140p.
BOOT R, G.A. (1989). The significance of size y morphology of root systems for nutrient acquisition and productivity of higher plants. Netherlands Edited By Lambert: 299-311p.
DART P.J. (1975). Legumes root nodule initiation and development. In: The development and function of roots. Ed by Torrey and Clarkson, New York. 468-499p.
HAMBLIN, Ann; TENNANT, David (1987). Root length density and water uptake in cereals and grain legumes. Aust. J. of Agricultural Research. 38 (3): 513-524. https://doi.org/10.1071/AR9870513
HAQQANI, A.; PANDEY, R. (1994). Response of mung bean to water stress and irrigation at various growth stages and plant densities: I. Plant and crop growth parameters. Trop. Agrom. Trinida. 71 (4): 281-288.
AMBLER, J. y J. YOUNG. Techniques for determining root length infected by vesiculararbuscular mycorrhizae. Soil Sci. Soc. Am. J 41:551556.1977. https://doi.org/10.2136/sssaj1977.03615995004100030026x
AVILAN, L., L. MENESES, C. ARIAS y O. PEREZ. Distribución del sistema radical de la yuca (Manihot esculenta Crantz) cultivada a diferentes distancias entre plantas. Agronomía Tropical 31(1ó):189210.1981.
AVILAN, L., L. MENESES, R. SUCRE, O. PEREZ y C. BELARDI. Efecto de algunas propiedades físicas del suelo sobre la distribución radical y la producción de las cítricas. Agronomía Tropical 29(5):413427. 1979.
CARLEY, H. y R. WATSON A new gravimetric method for estimating rootsurface areas. Soil Sci. 102:289291.
ELLIS, F. y B. BARNES. Estimation of the distribution of living roots of plants under field conditions. Plant and Soil 39:8191.1973. https://doi.org/10.1007/BF00018047
FREEMAN, B. y R. SMART. A root observation laboratory for studies with grapevines. Am. J. Enol. Vitic. 27:3639.1976.
Aboelela, A.; Liptay, A. y Barron, J. (2005), “Using optical flow in near-infrared imagery to measure plant growth”, en International Journal of Robotics and Automation (IJRA2005), Acta Press, vol. 20, núm. 1, pp. 43-49.
Barron, J. y Liptay, A. (1994), “Optic flow to measure minute increments in plant growth”, en Bioimaging, vol. 2, núm. 1, pp. 57-61. https://doi.org/10.1002/1361-6374(199403)2:1%3C57::AID-BIO5%3E3.0.CO;2-D
Barron, J. y Liptay, A. (1997), “Measurement 3D plant growth using optical flow”, en Bioimaging, vol. 5, pp. 82-86.
León, L.; Garrido-Varo, A. y Downey, G. (2005), “Near Infrared Spectroscopy (nirs) as a promising selection tool in olive breeding programs”, en FRUTIC 05, Information and technology for sustainable fruit and vegetable production, Montpellier, Francia.
Poorter, H. y Garnier, E. (1996), “Plant growth analysis: an evaluation of experimental design and computational methods”, en Journal of Experimental Botany, vol. 47, núm. 302, pp. 13431351. https://doi.org/10.1093/jxb/47.12.1969
Iyer-Pascuzzi, A. S. et al. Imaging and analysis platform for automatic phenotyping and trait ranking of plant root systems. Plant Physiol. 152, 1148–1157, https://doi.org/10.1104/pp.109.150748 http://www.plantphysiol.org/content/152/3/1148.full.pdf (2010).
Gregory, P. J. et al. Non-invasive imaging of roots with high resolution X-ray microtomography. In Roots: the dynamic interface between plants and the Earth, 351–359 (Springer, 2003). https://doi.org/10.1007/978-94-017-2923-9_34
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