Die LemnaTec GmbH ist seit 1998 ein Pionier im Bereich der Pflanzenphänotypisierung und bietet innovative Hard- und Software für die automatisierte Pflanzenanalyse an. Die flexiblen Phänotypisierungssysteme des Unternehmens – von kleinen Laboraufbauten bis hin zu vollautomatisierten Plattformen – decken vielfältige Anforderungen in Forschung, Züchtung und Umweltanwendungen ab.
Durch die Integration der hochmodernen FX10- und FX17-Kameras von Specim in ihr Flaggschiff-System PhenoAIxpert HT sowie in das Labor-Phänotypisierungssystem HyperAIxpert läutet LemnaTec eine neue Ära der Phänotypisierungsforschung mit hohen Durchsätzen ein und ermöglicht es Forschern, präzise und umsetzbare Erkenntnisse über Pflanzengesundheit, Stressreaktionen und Entwicklungsmerkmale zu gewinnen. Diese Integration verändert die Pflanzenforschung und beschleunigt Innovationen in der Pflanzenwissenschaft.
LemnaTec sah sich einer wachsenden Nachfrage von Forschern und Produktentwicklern nach umfassenden, zerstörungsfreien Pflanzenanalysen gegenüber. Die Aufgabe bestand darin, physiologische Veränderungen bei Nutzpflanzen wie beispielsweise Stress aufgrund von Trockenheit, Hitze oder Salzgehalt genau überwachen und diese Merkmale mit Genotypen, Zuchtlinien oder genetischen Modifikationen in Verbindung bringen. Um moderne Pflanzenforschung zu ermöglichen und den Anforderungen groß angelegter Experimente gerecht zu werden, bei denen täglich Hunderte von Pflanzen gescannt werden, benötigte LemnaTec eine Lösung, die hohe Geschwindigkeit mit außergewöhnlicher spektraler Auflösung verband.
Pflanzenscanning mit hohem Durchsatz
Im PhenoAIxpert HT-System von LemnaTec sind Hyperspektralkameras in Bildgebungskabinen integriert. Diese Kameras sind auf einer Scaneinheit montiert, die sich sowohl horizontal als auch vertikal bewegt, und scannen ganze Topfpflanzen mit einer Höhe von bis zu zwei Metern innerhalb einer automatisierten Kammer. Das mit einem Förderband ausgestattete System kann rund 1.000 Pflanzen aufnehmen und verarbeiten und dadurch täglich Hunderte von hochauflösenden Scans erstellen.
HyperAIxpert ist ein weiteres System von LemnaTec. Hier bewegt ein Roboterarm Kameras auf einer Probenplattform, auf der flache Proben mit einer Größe von bis zu 20 cm liegen, wie beispielsweise junge Sämlinge, Kräuter oder Proben in MTP-Behältern und Petrischalen. Der Arm verfügt über ein Kamerawechselsystem, das an der Rückwand des Schranks in Parkpositionen gelagerte Kameras aufnehmen kann. Das System nutzt nicht nur die Hyperspektralkameras FX10 und FX17 von Specim, sondern arbeitet auch mit Kameras für sichtbares Licht, Chlorophyll-Fluoreszenzkameras und Laserscannern. Mit mehreren Proben pro Tablett und einem optionalen Tray Provider erreicht das System einen erheblichen Durchsatz an Laborproben.
Multisensor-Integration für umfassende Daten
Im Rahmen dieser Lösung kombinierte LemnaTec die Hyperspektralkameras von Specim mit anderen Bildgebungs- und Scantechnologien, darunter Kameras für die Aufnahme von sichtbarem Licht, Multispektral-, Laserscanning-, IR- und NIR-Bildgebung sowie Fluoreszenzbildgebung. Dr. Marcus Jansen, Chief Scientist bei der LemnaTec GmbH, erklärt, dass alle gesammelten Daten direkt in die LemnaTec-Software-Suite eingespeist werden, was flexible, grafische Analyse-Pipelines ohne herkömmliche Programmierung ermöglicht – und damit die Forschung zur Pflanzenphänotypisierung vereinfacht.
Die Software-Suite umfasst LemnaControl zur Steuerung der Kameras und anderer Hardware sowie LemnaExperiment zur Verwaltung und Analyse der aufgezeichneten Bilder und Scans. Eine Besonderheit der Software-Suite ist LemnaGrid, die grafische Programmierschnittstelle, die es Anwendern ermöglicht, Bildanalyseprogramme ohne klassisches Programmieren zu erstellen.
Zahlreiche Vorteile für die Pflanzenphänotypisierung
Die Pflanzenphänotypisierungssysteme von Lemnatec in Kombination mit den hyperspektralen Bildgebungslösungen von Specim führen zu zahlreichen Vorteilen:
- Die ermöglichen die Aufnahme und Analyse umfassender physiologischer Daten wie die Erkennung von Pigmenten, Nährstoffen, Grünanteilen, Stressmarkern, Krankheiten und Wasserstatus.
- Vielseitige Analysewerkzeuge: Forscher können zahlreiche Vegetationsindizes für quantitative Merkmalsanalysen und Stressbewertungen verwenden, was die Forschung zu klimaresistenten Nutzpflanzen unterstützt.
- Hoher Durchsatz: Das automatisierte Scannen und Erfassen von Daten von Hunderten von Pflanzen pro Tag verkürzt die Analysezeit drastisch und ermöglicht groß angelegte Phänotypisierungsstudien.
Die nicht-invasive Phänotypisierung wird nach Überzeugung von Lemnatec in Zukunft eine immer wichtigere Rolle in der nachhaltigen, datengesteuerten landwirtschaftlichen Forschung spielen. Die hyperspektrale Bildgebungstechnologie von Specim ist dabei ein zentraler Bestandteil, um diesen sich wandelnden Anforderungen gerecht zu werden. Sie ermöglicht es Forschern und Entwicklern, klimaresistente Innovationen zu beschleunigen und datengestützte Entscheidungen schneller zu treffen.
Wegweisend für die Zukunft der Pflanzenforschung
Durch die Partnerschaft mit Specim hat Lemnatec die Pflanzenphänotypisierung weiterentwickelt: Eine schnellere und genauere Datenerfassung ermöglicht es Forschern, die Züchtung, Stressreaktionsstudien und die Forschung zur Klimaresilienz zu beschleunigen. Lemnatec entschied sich für seine Systeme aufgrund des robusten, leicht zu integrierenden Designs und der zuverlässigen industrietauglichen Leistung für Hyperspektralkameras von Specim. Merkmale wie robuste Gehäuse, flexible Befestigungsmöglichkeiten und Gigabit-Ethernet-Anschlüsse gewährleisten eine nahtlose Integration und Datenerfassung in Echtzeit. „Der direkte technische Support von Specim in Europa war ebenfalls von unschätzbarem Wert für die Optimierung unseres Projekts“, ergänzt Dr. Marcus Jansen.
Über Specim
Specim ist der weltweit führende Anbieter von hyperspektralen Bildgebungslösungen und ein echter Pionier und Vorreiter auf diesem Gebiet. Specim bedient die Bildverarbeitungsindustrie, Forscher und Regierungsorganisationen weltweit mit dem breitesten Kamera-Portfolio und einem globalen Vertriebsnetz. Die Hyperspektralkameras des Unternehmens kommen unter anderem bei der Sortierung und im Recycling von Müll oder Textilien, bei der Inspektion von Lebensmitteln, in der Pharma-Industrie sowie bei der Inspektion von Oberflächen und Beschichtungen zum Einsatz. Specim ist seit 2020 Teil der Konica Minolta Gruppe.
Bilder: Aufmachermotiv: buritora – stock.adobe.com; sonstige LemnaTec