Bitkilerde 3D Teknolojisi Uygulamalarına Genel Bakış: Fenomik, Robotik Sistemler ile Haritalandırma, Mimari Tasarımlar, Bitki ve Hayvan Doku Kültürü Yaklaşımları
Öz
İki boyutlu çalışmaların karmaşık bitkisel formlar hakkında yetersiz kalması ve gelişen teknolojilerin daha ayrıntılı veriler toplanmasına izin vermesi, araştırmacıları yeni alternatifler arama yoluna itmiştir. Bitki biyoteknolojisi ile ilgili gelişmeler, son yirmi yılda mikroskobi, yapısal ve fonksiyonel bitki modellemeleri, fenotiplendirme ve genomik çalışmaları gibi teknolojilerdeki ilerlemelere bağlı olarak hızlı bir şekilde değişim göstermiştir. Özellikle “fenomik” adı verilen ve fenotiplendirme ile bitkilerin incelendiği çalışmalar, araştırıcıların ilgisini çeken son yılların popüler konularından biri durumundadır. Günümüzde tarımsal alanda gerçekleştirilen bilimsel araştırmalar ve üretim teknikleri, dijital ve görsel olarak daha yüksek kararlılıkta gerçekleştirilir hale gelmiştir. Robot ve sensör sistemlerindeki hızlı gelişmeler; tarımsal araştırmalarla bir araya gelerek tarımsal biyoteknolojide yeni ufuklar açmış, birçok araştırmacı için mükemmel bir model olan bitki mimarisinin ve hatta bitkisel dokuların da belirlenmesi sağlanmıştır. Üç boyutlu biyoteknoloji, tarımsal araştırmalarda fenotiplendirme çalışmalarının yanı sıra, robotik sistemlerle algılama ve haritalandırma alanlarında da sıklıkla kullanılmaktadır. Ayrıca bitkilerin 3D yapılarını veren bilgisayar algoritmaları aracılığıyla mimari tasarımlar yapılabildiği gibi, çeşitli ürün ve sanat eserleri de üretilmektedir.
Bitkisel dokuların yapı ve fonksiyonlarının
belirlenmesi ve bitki doku kültürü tekniklerinde yeni kültür sistemlerinin
geliştirilmesi için 3D baskılama teknolojisinden yararlanılması önemli bir
yaklaşım haline gelmeye başlamıştır. Son zamanlarda, hayvan doku mühendisliğindeki
mikro benzerliklerden dolayı, bitki formlarının ve bitkilerden elde edilen
çeşitli ürünlerin doku iskelesi üretiminde kullanım potansiyelleri
araştırılmaktadır. Çoğunlukla hayvan hücre kültürü tekniklerinde kullanılan mikroakışkan
sistemler, bitkisel hücrelerle ilişkili araştırmalarda da yoğun şekilde ele
alınmaktadır. Bahsedilen tüm bu teknikler ile elde edilen veriler, tarımda
zararlılarla mücadeleden, tıpta yapay organların tasarlanmasına, bilgisayar
oyunlarının programlanmasından ormancılığa kadar pek çok alanda
kullanılmaktadır. Bu makalede, bitkisel sistemlerde 3D teknolojisi ile
gerçekleştirilen çalışmalar özetlenmeye çalışılmıştır.
Anahtar Kelimeler
Kaynakça
- Brodersen C R, Rodd A B. New frontiers in the three-dimensional visualization of plant structure and function. American Journal of Botany 2015; 103 (2): 184-188.
- Chaudhury, A., Ward, C., Talasaz, A. Ivanov, A.G., Brophy, M., Grodzinski, B., Hüner, N.P.A., Patel, R.V. and Barroni, J.L. 2017. Machine Vision System for 3D Plant Phenotyping. https://arxiv.org/abs/1705.00540
- Wen W, Guo X, Wang Y, Zhao C, Liao W. Constructing a three-dimensional resource database of plants using situ-measured morphological data. 2016 ASABE Annual International Meeting. Orlando, Florida July 17-20, 2016. Paper Number: 162449020.
- Pradal C, Boudon F, Nouguier C, Chopard J, Godin C. PlantGL: a Python-based geometric library for 3D plant modeling at different scales. Graphical Models 2009; 71: 1–21.
- Peele B N. CS5643 Final Project: Modeling leaf venation patterns for use in 3D printing. Mechanical Engineering, Cornell University 2012.
- Paulus S, Behmann J, Mahlein A K, Plümer L, Kuhlmann H. Low-Cost 3D Systems: Suitable Tools for Plant Phenotyping. Sensors 2014; 14: 3001-3018.
- Omasa K, Hosoi F, Konishi A. 3D lidar imaging for detecting and understanding plant responses and canopy structure. Journal of Experimental Botany 2007; 58(4): 881–898.
- Lin Y. LiDAR: An important tool for next-generation phenotyping technology of high potential for plant phenomics? Computers and Electronics in Agriculture 2015;119: 61–73.
Ayrıntılar
Birincil Dil
Türkçe
Konular
-
Bölüm
Derleme
Yazarlar
Begüm Güler
*
EGE ÜNİVERSİTESİ, FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ, BİYOMÜHENDİSLİK (DR)
0000-0002-9970-2111
Türkiye
Pelin Sağlam Metiner
Bu kişi benim
EGE ÜNİVERSİTESİ, FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ, BİYOMÜHENDİSLİK (DR)
Türkiye
Sultan Gülçe İz
Bu kişi benim
EGE ÜNİVERSİTESİ, MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ, BİYOMÜHENDİSLİK BÖLÜMÜ
Türkiye
Aynur Gürel
EGE ÜNİVERSİTESİ, MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ, BİYOMÜHENDİSLİK BÖLÜMÜ
Türkiye
Yayımlanma Tarihi
17 Ağustos 2018
Gönderilme Tarihi
13 Ocak 2018
Kabul Tarihi
31 Mayıs 2018
Yayımlandığı Sayı
Yıl 2018 Cilt: 7 Sayı: 2