Syngenta heeft zijn investeringen in biostimulanten aanzienlijk verhoogd om te voldoen aan de veranderende regelgeving die gericht is op het verminderen van de milieu-impact van de land- en tuinbouw. In 2020 nam Syngenta Valagro over en vormde Syngenta Biologicals, een combinatie van Syngenta's wereldwijde bereik en Valagro's gepatenteerde technologie.
Om vals-negatieve resultaten te minimaliseren, heeft Syngenta Biologicals FieldScan geïmplementeerd, systeem van Phenospex. "FieldScan automatiseert fenotypering in zowel veld- als kasomstandigheden en levert niet-destructieve tijdreeksgegevens, realtime. Hierdoor kan Syngenta Biologicals nu betrouwbare gegevens vastleggen en met vertrouwen beslissingen nemen over biostimulanten, en dat met een team van slechts twee mensen," aldus Christoph Bremus namens het Phenospex-team.
Biostimulanten en hun moeilijk te detecteren effecten
In het traditionele ontwikkelingsproces van agrochemicaliën screenen R&D-teams honderden kandidaatchemicaliën en passen ze elke chemische stof toe op ongeveer drie exemplaren in een kas. Deze methode is kostbaar en foutgevoelig, omdat er duizenden planten gekweekt moeten worden en men afhankelijk is van enkelvoudige, handmatige eindpuntmetingen.
"Het kan uren duren om deze metingen uit te voeren, waardoor de nauwkeurigheid van de gegevens kan afnemen door biologische variaties veroorzaakt door het aanzienlijke tijdsverschil tussen de eerste en de laatste gemeten plant. De grootste zorg voor onderzoekers is het risico van vals-negatieve resultaten – het missen van een effect en daardoor het weggooien van een potentieel waardevolle chemische stof. Deze onnauwkeurigheid kan leiden tot miljoenen dollars aan gemiste marktkansen."
Het verhogen van het aantal herhalingen om dit risico te verkleinen is echter niet haalbaar door de hoge kosten van kasruimte en de enorme hoeveelheid chemicaliën die gescreend moeten worden. "Daarom hangt het succes van het screeningsproces sterk af van de kwaliteit en kwantiteit van de gegevens die verzameld worden uit de beperkte replicaten."
Reproduceerbare gegevens
De behoefte aan zeer nauwkeurige en reproduceerbare gegevens is nog groter bij biostimulanten, die subtielere, meer onzekere en kortetermijneffecten kunnen hebben die moeilijk te detecteren zijn. Daarom wilde Syngenta Biologicals graag tools gebruiken die de hoge gegevenskwaliteit kunnen leveren die nodig is om elk fenotypisch effect te identificeren en analyseren.
Mirella Sorrentino, Plant Phenomics Specialist bij Syngenta Biologicals, legt uit: "Het is veel gemakkelijker om een effect van een biostimulant te missen. Ten eerste, een effect missen vanwege de lage gevoeligheid van traditionele methoden bij het vastleggen van variabele effecten. Ten tweede, een effect missen omdat we de relevante parameters niet meten. Ten derde, het missen van een effect dat was opgetreden en vervolgens afnam tegen de tijd dat we de eindpuntmeting uitvoerden."
Screening op groei-effecten met de realtime technologie van Phenospex
Om deze uitdagingen aan te gaan, maakte Syngenta Biologicals gebruik van de geavanceerde fenotyperingsoplossingen van Phenospex. Met behulp van de realtimetechnologie van Phenospex heeft Syngenta Biologicals onlangs geëxperimenteerd met de biostimulerende effecten van leads op planten in stikstofarme omstandigheden. Het betrof vier behandelingen met elk vijf herhalingen:
- Negatieve controle (NC): Planten besproeid met een stikstofarme oplossing
- Positieve controle (PC): Planten besproeid met een stikstofbevattende oplossing
- Behandeling 1 (T1): Planten besproeid met een stikstofarme oplossing en behandeld met een toegevoegd biostimuleringslood
- Behandeling 2 (T2): Planten besproeid met een stikstofarme oplossing en behandeld met een ander toegevoegd biostimulerend lood
De experimentele opzet bestond uit tweemaal daags scannen, waarbij FieldScan de scans van alle planten in de kas binnen 20 minuten voltooide. De gegevens waren in realtime toegankelijk via HortControl, waardoor het team de experimentele omstandigheden kon valideren en onmiddellijk kon beginnen met het analyseren van de veranderingen in biomassa.
Statistische analyse bewees een significant verschil tussen PC en NC na 16 dagen. Hoewel de behandelingen T1 en T2 de statistische significantie ten opzichte van NC benaderden, werden deze verschillen niet gehandhaafd tegen het einde van het experiment.
Het experiment werd beëindigd op dag 29 toen de waarneembare effecten waren afgenomen. Deze beslissing was gebaseerd op realtime monitoring en analyse, waardoor effecten van voorbijgaande aard nauwkeurig geïdentificeerd konden worden die met eindpuntmetingen gemist zouden zijn. Op basis van de eerste resultaten van de screening zullen deze middelen nu verder worden gescreend door het agronomische team, waarbij de screening in kassen wordt voortgezet tot aan de oogst.
Minder arbeid
Wat betreft de voordelen van het implementeren van de oplossingen van Phenospex, waardeert Syngenta Biologicals de mogelijkheid om planten automatisch te scannen en gegevens in realtime te volgen, omdat dit de benodigde arbeid voor elk experiment aanzienlijk vermindert. Het minimaliseert de noodzaak voor fysieke aanwezigheid in de kas, waardoor het team problemen op afstand kan identificeren en de stress die gepaard gaat met het waarborgen van een succesvol experiment vermindert.
Het team kan ook direct beginnen met het analyseren van gestandaardiseerde en betrouwbare 3D-gegevens, in plaats van 3-4 weken te wachten tot de ruwe gegevens zijn geanalyseerd en de parameters zijn berekend. De 3D-verwerkingsketen van Phenospex levert direct meer dan 20 parameters voor morfologie en fysiologie, waaronder bladoppervlakte, digitale biomassa en NDVI.
Ana Martinez Ascanio, Plant Physiology Manager bij Syngenta Biologicals, merkt op dat dit vooral handig is bij onderzoek naar biostimulanten, omdat ze vaak niet weten naar welk effect ze op zoek zijn. "Doordat we zoveel unieke waardevolle parameters hebben, kunnen we de combinatie van variabelen definiëren die de vereiste eigenschap meet en effecten detecteren die we anders zouden hebben gemist."
Door eindpuntmetingen te vervangen door realtime gegevens, heeft het team het vertrouwen dat ze geen kortetermijneffecten missen. "Het precieze punt van het effect is belangrijk. Wanneer wordt het plateau bereikt? Als we te laat meten, bestaat de kans dat we het effect missen." Mirella voegt toe: "Door precies vast te stellen wanneer een effect optreedt en hoe lang het duurt, kunnen we bepalen wat het beste moment is om middelen toe te passen, zodat ze op optimale momenten effect hebben."
Zodra een effect is waargenomen, kan het team snel beslissingen nemen om de productiviteit van het onderzoek te maximaliseren. "We kunnen experimenten inkorten zodra een effect is gezien en sneller een nieuw experiment starten, of we kunnen ervoor kiezen om een experiment uit te breiden om meer waardevolle gegevens over een effect te krijgen," legt Mirella uit.
Voor meer informatie:
Christoph Bremus
Phenospex
Tel.: + 31 (0)457 111 693
www.phenospex.com