Ontwikkeling van planten beter begrijpen dankzij concept uit kunstmatige intelligentie

Nieuws

Ontwikkeling van planten beter begrijpen dankzij concept uit kunstmatige intelligentie

Gepubliceerd op
15 maart 2017

Vandaag publiceren twee Wageningse wetenschappers in het tijdschrift Nature een nieuw perspectief voor het verband tussen omgevingsfactoren en de ontwikkeling van planten. Daarvoor introduceren de onderzoekers het ‘perceptron’-concept, afkomstig uit de studie naar zelflerende apparaten, om daarmee een brug te slaan tussen plantenonderzoek in de plantenwetenschappen en de ecologie. Daarmee verbinden ze “Gen en Gaia” met elkaar, door middel van kunstmatige intelligentie.

Ben Scheres van Wageningen University & Research (WUR) en Wim van der Putten van het Nederlands Instituut voor Ecologie (NIOO-KNAW) en WUR, beschrijven de reacties van planten op hun omgeving aan de hand van een analogie met neurale netwerken. De onderzoekers plaatsen kennis over de manier waarop planten hun omgeving ‘waarnemen’ in een ecologisch perspectief. Ze bepleiten onderzoek aan verschillende soorten wilde planten onder natuurlijke condities om het fascinerende aanpassingsvermogen van plant aan hun omgeving beter te begrijpen. OpMet die kennis kanmanier kan gerichtgewerkt worden gewerkt aan wereldwijde uitdagingen voor de voedselproductie.

Figure 2

Deze figuur geeft een schets van de verbindingen in de netwerken die de groei en ontwikkeling van planten sturen, zoals Ben Scheres en Wim van der Putten die presenteren in hun insight review in Nature. De bovenste rij staat voor de bij planten ingebakken ontwikkelingsprogramma’s die de groeifactoren aansturen en systemen die daarop reageren. Het transport van het plantenhormoon auxine (PAT) is hier als voorbeeld gebruikt. Door zogenaamde ‘transduction pathways’ ontstaan dwarsverbanden tussen verschillende groeifactoren van planten, zoals auxine (AUX), gibberelline (GA), cytokinines (CK) en ethyleen (ET).

Die dwarsverbanden vormen ‘onzichtbare’ lagen die informatie samenbrengen in de genen die de ontwikkeling sturen. Uiteindelijk zorgen die onzichtbare lagen er voor dat de plant zich op een bepaalde manier ontwikkelt (de onderste rij). Iedere cirkel staat voor één of meer genen die samen voor een bepaalde ontwikkeling verantwoordelijk zijn, bijvoorbeeld celstrekking.

Door dit ontwikkelingsnetwerk aan te sluiten op externe factoren zoals licht, nutriënten en signalen van het plantaardige immuunsysteem, kan de plant op een specifieke manier reageren op de buitenwereld.

In de figuur is ‘feedback’ in het netwerk aangegeven door rode lijnen.