El CBGP cuenta con una nueva infraestructura científica de vanguardia, la Enclosed Ecosystem Phenotyping Platform (E2P2), un sistema automatizado y robotizado para el fenotipado de plantas cultivadas en diferentes condiciones ambientales. E2P2 se ha instalado en el espacio de invernadero del Laboratorio de Cultivo de Plantas del CBGP y se ha financiado con la ayuda EQC2021-006897-P.
La nueva plataforma de fenotipado de plantas (E2P2) del CBGP representa la primera plataforma de este tipo instalada en un centro de investigación público español. Esta plataforma permite fenotipar tanto la parte aérea como las raíces de las plantas. E2P2 es un sistema versátil, pudiéndose usar en plantas modelo de poco porte, como Arabidopsis thaliana, o en cultivos de mayor porte como tomate o maíz, entre otros. La plataforma funcionará en condiciones de seguridad biológica P1 de modo que podrán analizarse organismos (plantas y microorganismos) modificados genéticamente (OMGs) y comparar el efecto de estas modificaciones genéticas en diferentes caracteres de interés agronómico con los observados en plantas y microorganismos silvestres.
El sistema de fenotipado robotizado E2P2 cuenta con líneas de transporte motorizado de macetas, con movimiento suave y de vibración reducida. Este sistema de líneas de transporte motorizado permite el transporte automático de plantas en macetas desde la zona de almacenamiento/cultivo de plantas en los dos módulos del invernadero a la estación de fenotipado, en el que se toman las imágenes y se cuantifican parámetros de las plantas, y permite el retorno de las plantas a los mismos módulos de invernadero. El sistema consta de 2 carriles transportadores de macetas por módulo de invernadero y permite el acoplamiento de macetas con una altura de planta (incluida maceta) de 700 mm de alto por 500 mm de diámetro (peso de material por maceta, incluyendo planta, maceta, tierra y agua, de hasta 7 kg). El sistema transporta las macetas hasta la estación de fenotipado (módulo oscuro de la plataforma) donde se encuentran los sensores y las cámaras para la toma de imágenes, parámetros y datos de las plantas a fenotipar. Este módulo oscuro de la plataforma se sitúa en el pasillo central entre los módulos, y consta de exclusas automáticas para permitir la entrada y salida de las plantas de los módulos de forma automática según la programación que se realice en el sistema de control de la plataforma de fenotipado.
Las estaciones de fenotipado de la parte aérea (sistemas de captación de imágenes y software de control) cuentan con cámaras, sistemas de iluminación y sensores, además de un plato giratorio de 360º para la toma de imágenes en todos los ángulos y desde la parte superior. La lente de la cámara es de alta calidad lo que garantiza una calidad óptima de las imágenes de las plantas. Los sensores de imágenes tienen alta sensibilidad a la luz. El sistema de iluminación es capaz de tomar imágenes de las plantas en diferentes bandas espectrales.
E2P2 cuenta además con un sistema de fenotipado de raíces que toma imágenes reproducibles de las plantas gracias a un sensor de imagen de alta sensibilidad a la luz y alta resolución de contrastes. Permite analizar imágenes de raíces cultivadas en tierra y otros medios de cultivo de crecimiento de plantas como placas de agar transparente.
E2P2 cuenta con un potente y versátil sistema informático (y software asociado) que permite el control del fenotipado tanto de la raíz como de la parte aérea de la planta, y la supervisión de todos los componentes del hardware instalado, incluyendo las cámaras, la iluminación y la robótica de automatización de las líneas de transporte de las plantas a la estación de fenotipado y el módulo oscuro de la plataforma. Durante un experimento todos los datos se almacenan en la base de datos central y se transforman a formato FAIR (Findable, Accesible, Interoperable and Reusable), gracias a la experiencia en el campo del CBGP. E2P2 permite programar un experimento completo, con tareas repetidas o experimentos puntuales mediante la carga manual de macetas en la estación de fenotipado para su medida en el módulo oscuro de la plataforma. El control del equipo puede ser supervisado de forma remota por el operador.
La nueva infraestructura permite, además, simular diferentes condiciones agroecológicas en los dos módulos, que tienen los sistemas para regular de forma precisa temperatura, humedad y horas de iluminación sin depender de las condiciones climáticas externas del Campus de Montegancedo donde se ubica el CBGP. Esta infraestructura permitirá avanzar en el conocimiento de la biología molecular y fisiología de las plantas y comprender la interacción de las raíces de las plantas con el suelo y su microbiota.
Ayuda financiada por Ministerio de Ciencia e Innovación / Agencia Estatal de Investigación / 10.13039/501100011033 y por la Unión Europea NextGenerationEU/PRTR
Sobre el Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas (CBGP, UPM-INIA)
El Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas es un centro de investigación mixto de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) y el Centro Nacional Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria (INIA) que forma parte del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC).
Sus objetivos estratégicos son la generación de conocimiento sobre las bases genéticas y moleculares de procesos biológicos y fisiológicos claves de las plantas y de los organismos que interaccionan con ellas, así como de la genómica de las plantas y de estos organismos. El Centro también tiene como objetivo el desarrollo de nuevas herramientas de Biología Computacional y Biología Sintética para el análisis funcional de plantas y microorganismos.
Los investigadores del CBGP están agrupados en cuatro áreas de investigación: Desarrollo vegetal, Interacción de las Plantas con el Medio, Biologí Computacional y de Biosistemas y Genómica, y Biología Sintética y Bioingeniería. El centro tiene una actividad de Biología Traslacional muy destacable con su programa CBGP.SOLUTIONS en el ecosistema innovador del Campus de Excelencia Internacional de Montegancedo-UPM. Esta actividad de transferencia tecnológica ha permitido la creación de 4 empresas de base tecnológica y el desarrollo de nuevos productos y procesos para los sectores productivos de la bioeconomía nacional e internacional.