Data science

ถัดไปในพืชไร่อัจฉริยะ — แปลง Microbiome

เครื่องมือที่ขับเคลื่อนด้วย AI กำลังแปลงไมโครไบโอมในดินให้เป็นดิจิทัล และในที่สุดจะกลายเป็นอีกชั้นหนึ่งของข้อมูลเพื่อขับเคลื่อนการทำฟาร์มที่แม่นยำ คุณเคยได้ยิน และฉันไหม เป็นเครื่องมือจัดลำดับ DNA สำหรับคนทั่วไป แค่เก็บตัวอย่างสำลีแล้วส่งทางไปรษณีย์ รายงานเกี่ยวกับบรรพบุรุษทางพันธุกรรมของคุณ ความอ่อนไหวต่อปัญหาสุขภาพต่างๆ ของคุณ และว่าคุณเป็นโรคทางพันธุกรรมหรือไม่ ค่อนข้างฉลาด ตอนนี้ลองจินตนาการถึงสิ่งเดียวกันสำหรับฟาร์มของคุณ DNA “ลายนิ้วมือ” ทางพันธุกรรมของดินของคุณ บันทึกของสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กที่มีขนาดเล็กมาก แบคทีเรีย และเชื้อรา และการวิเคราะห์ปฏิสัมพันธ์ที่ซับซ้อนซึ่งเกิดขึ้นใต้พื้นดินและสนับสนุนการเจริญเติบโตของพืช คิดว่าเป็น “การทดสอบดิน” ของไมโครไบโอมในฟาร์มของคุณ อาจฟังดูเป็นเรื่องไกลตัว แต่การจัดลำดับดีเอ็นเอของดินเป็นพื้นที่สำคัญของการวิจัยด้านสุขภาพของดิน การทำความเข้าใจลายนิ้วมือทางพันธุกรรมของไมโครไบโอมเฉพาะของฟาร์มจะช่วยให้เกษตรกรสงสัยว่าสารชีวภาพทางการเกษตรชนิดใด (ตลาดมูลค่า $7.42 พันล้าน 2018 ) จะทำงานให้พวกเขา แทนที่จะเสี่ยงและทุ่มเงินที่หามาอย่างยากลำบากสำหรับ “น้ำผลไม้ Foo-Foo” ล่าสุดที่ขายในสหกรณ์ เกษตรกรที่รู้ลำดับดีเอ็นเอของดินจะสามารถเลือก “น้ำผลไม้” ที่เหมาะสมสำหรับฟาร์มของพวกเขาได้ ด้วยแบคทีเรียที่ถูกต้อง (หรือสารกำจัดศัตรูพืชทางชีวภาพ สารกระตุ้นชีวภาพ หรือปุ๋ยชีวภาพ) ที่จำเป็นในการแก้ไขปัญหาดินของพวกมัน ไม่สำคัญว่าสารชีวภาพชนิดใดชนิดหนึ่งจะบรรลุผลที่น่าประหลาดใจในการทดลองภาคสนามที่ตีพิมพ์เผยแพร่หรือไม่ หากแบคทีเรียหรือสารกระตุ้นที่พวกมันเพิ่มเข้าไปนั้นเป็นแบคทีเรียที่ฟาร์มของคุณมีอยู่แล้วตามธรรมชาติ การปลดล็อก DNA ของ “ลายนิ้วมือ” ของไมโครไบโอมที่มีเอกลักษณ์เฉพาะของฟาร์มทำให้การซื้อผลิตภัณฑ์ชีวภาพทางการเกษตรมีรสชาติอร่อยและมีประสิทธิภาพมากขึ้น มันไม่ได้เป็นเพียงทางชีววิทยาที่จะทำเคล็ดลับ แต่เป็นสิ่งที่เหมาะสมกับ DNA ของดินในฟาร์มของคุณโดยเฉพาะ การหาลำดับ DNA ของดินนั้นมีอยู่ทั่วไป หากรู้สึกว่าทุกคน (และทุกอย่าง) ได้รับลำดับ DNA ของพวกเขาในทุกวันนี้ นั่นก็เพราะพวกเขาเป็นเช่นนั้น! ความก้าวหน้าของจีโนมทำให้การจัดลำดับจีโนมทั้งหมดง่ายขึ้น ถูกกว่า และเร็วกว่ามาก (ด้วยเหตุนี้ ความนิยมของบริการจัดลำดับดีเอ็นเอของมนุษย์ เช่น และฉัน) สิ่งนี้ได้สร้างแอปพลิเคชั่นใหม่มากมาย เช่น ลำดับจีโนมของ FDA เพื่อติดตามการระบาดของโรคที่เกิดจากอาหาร หรือการทำแผนที่จีโนมทั้งหมดของแกะ (จากมหาวิทยาลัยรอสลิน ซึ่งเป็นกลุ่มเดียวกับที่นำดอลลี่ สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมโคลนนิ่งตัวแรกมาให้เรา) มีประโยชน์สำหรับการแยกยีนที่ส่งผลต่อลักษณะทางกายภาพและทางสรีรวิทยาของแกะ แต่ไม่มีอะไรง่ายไปกว่านี้เมื่อพูดถึงดิน พื้นที่เพาะปลูกของเราไม่ได้ประกอบด้วยลำดับ DNA เพียงลำดับเดียว เช่น มนุษย์หรือแกะ แต่เป็นระบบนิเวศของตัวเอง มันคือจีโนมของสัตว์ขนาดเล็กที่มีขนาดเล็กมาก เช่น แบคทีเรีย เชื้อรา สาหร่าย ไส้เดือนฝอยและโปรโตซัว และพี่น้องที่มองเห็นได้ชัดเจนยิ่งขึ้น เช่น หางกระดิ่ง ไร ไส้เดือน มด ด้วง และแมลงใต้ดินอื่นๆ บวกกับวิธีที่พวกมันทำงานร่วมกันที่เราใส่ใจ นักวิทยาศาสตร์เรียกสิ่งนี้ว่า 'เมตาเจโนมิกส์' ซึ่งเป็นการศึกษาการรวบรวมสารพันธุกรรมจากชุมชนของสิ่งมีชีวิต ต้องใช้ข้อมูลจำนวนมาก แต่เทคโนโลยีเป็นสิ่งที่น่าอัศจรรย์ บริษัทต่างๆ เช่น Trace Genomics และ BiomeMakers กำลังสร้างบริการโดยใช้การเรียนรู้ด้วยเครื่องและการวิเคราะห์ข้อมูลที่คุ้มค่าเพื่อจัดลำดับและจัดทำดัชนีตัวอย่างดินที่ไม่ซ้ำกัน จากนั้นพวกเขาก็นำการวิเคราะห์และให้คำแนะนำ การจัดลำดับยังคงไม่ถูกที่ตัวอย่างประมาณ $150 ซึ่งอาจสูงสำหรับเกษตรกรผู้ปลูกพืชผล แต่เมื่อเกษตรกรพิจารณาปริมาณข้อมูลที่พวกเขาได้รับและระดับข้อมูลเชิงลึกที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นเกี่ยวกับการจัดลำดับดีเอ็นเอด้านสุขภาพของดิน ก็อาจกลายเป็นตัวเปลี่ยนเกมได้อย่างรวดเร็ว เราทุกคนมีทุ่ง “หนึ่ง” นั้น (หรือส่วน) ในฟาร์ม Gunzenhauser เราเพาะปลูกที่ดินที่อยู่ใกล้เคียงของเราเองเป็นเวลาสองชั่วอายุคน ในที่สุด พ่อของฉันก็ซื้อชิ้นส่วนนั้นมา และเมื่อราวๆ สิบปีที่แล้ว เราก็เอารั้วออกไป ตอนนี้เราฟาร์มทั้งส่วนจากเหนือจรดใต้ จนถึงวันนี้ ฉันสามารถบอกได้เสมอว่าเมื่อใดที่ฉันข้ามเส้นแบ่งระหว่างฟาร์มเดิมของเรากับฟาร์มที่ใหม่กว่า ดินรู้สึกแตกต่างและจำนวนวัชพืชก็มีลักษณะเฉพาะ ชาวนาทุกคนมีเรื่องราวที่คล้ายคลึงกัน ฟิลด์หนึ่งที่ไม่เคยทำได้ค่อนข้างเหมือนกัน หรือแม้แต่ส่วนที่ให้ผลผลิตไม่ดีของที่ดินผืนหนึ่ง ถ้าดินนั้นสามารถบอกเล่าเรื่องราวได้ ก็น่าจะเป็นเช่นนั้น ซึ่งก็เป็นสิ่งที่ทำกับการจัดลำดับไมโครไบโอม ด้วยเทคนิคการเพาะเลี้ยงที่แม่นยำ เราได้ทำงานเพื่อแก้ไขปัญหาเหล่านั้นแล้ว — การใช้งานการปฏิสนธิที่หนักขึ้นหรือการปรับเมล็ดพันธุ์ของเราให้เหมาะสมกับเงื่อนไขเฉพาะ ตอนนี้ ลองนึกภาพว่าเราได้แปลงไมโครไบโอมของพื้นที่ปัญหาเหล่านั้นเป็นดิจิทัลแล้ว ทันใดนั้น เราก็สามารถเข้าใจความท้าทายเฉพาะของระบบนิเวศดินใต้ดินของพื้นที่นั้นๆ ในระดับโมเลกุลได้ เมื่อเราทราบแล้ว เราสามารถระบุได้ว่าสารชีวเคมีใดที่ตรงกับปัญหาของเรา ผสมผสานกับเทคนิคการปลูกที่แม่นยำ และตอนนี้เรามีปริศนาชิ้นใหม่เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตดินในระดับที่ละเอียด การจัดลำดับ DNA ของดิน เมื่อมีการใช้กันอย่างแพร่หลายแล้ว จะทำงานร่วมกับที่ปรึกษาฟาร์มที่เชื่อถือได้ของคุณ และรับใบสั่งยาพืชผลประจำปีของคุณไปอีกระดับ บางทีเราอาจเรียกมันว่า การรวมการจัดลำดับ Microbiome ของดินเข้ากับการแปลงเป็นดิจิทัลทั้งฟาร์ม ตอนนี้การแข่งขันกำลังดำเนินไป ใครจะเป็นผู้จัดลำดับ microbiome ร่วมกับการวิเคราะห์ภาวะเจริญพันธุ์และพัฒนาคำแนะนำที่แตกต่างและพิสูจน์แล้วว่ามีคุณค่า ฉันคาดว่าเราจะเริ่มเห็นสิ่งนี้ในอีกห้าปีข้างหน้า เป้าหมายสูงสุดคือเครื่องมือดิจิทัลแบบเฉพาะฟาร์ม ซึ่งช่วยให้ตัวแทนบริการที่ผ่านการรับรองและที่ปรึกษาด้านการเกษตรของเกษตรกรสามารถรวมการวิเคราะห์ภาวะเจริญพันธุ์ การคาดการณ์ของตลาด การคาดการณ์ผลผลิต สภาพอากาศ การสอดแนมพืชผลโดยอาศัยดาวเทียม แนวทางปฏิบัติในฟาร์มและการเงินที่อัดแน่นไปด้วยความเข้าใจใหม่ของแต่ละ ไมโครไบโอมส่วนบุคคลของฟาร์ม เราจะสามารถจำลองได้ว่าต้นทุนทางชีววิทยามีมากกว่ากำไรทางการเงินที่คาดการณ์ไว้ของการเพิ่มผลผลิตที่คาดหวังหรือไม่ และวิธีการที่การประยุกต์ใช้ทางชีววิทยานั้นจะส่งผลดีต่อสุขภาพของดินต่อไปอีกหลายปี เมื่อเวลาผ่านไป ข้อมูลที่เกษตรกรในแต่ละปีจะรวบรวมและบันทึกทางดิจิทัลเกี่ยวกับไมโครไบโอมของพวกเขา จะแจ้งให้เราทราบว่าอะไรที่ช่วยได้บ้างและอะไรบ้างที่ไม่ได้ช่วย ซึ่งจะเผยให้เห็นถึงข้อมูลเชิงลึกที่มากขึ้นไปอีก ให้เวลาเราอีกสองสามปีและเราจะไม่เพียงพูดถึงการทำฟาร์มที่แม่นยำเท่านั้น แต่ยังรวมถึงความสมบูรณ์ของดินด้วย เพื่อการทำฟาร์มที่ดีและมีกำไรมากขึ้นแน่นอน เกี่ยวกับผู้เขียน Bob Gunzenhauser เป็นผู้จัดการวิทยาศาสตร์พืชไร่สำหรับ Granular ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ Corteva Bob มีส่วนร่วมในการพัฒนา Decision Agriculture ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา 25 ตั้งแต่วันแรกของการเฝ้าติดตามผลผลิตไปจนถึงการวิเคราะห์เชิงคาดการณ์และการสร้างแบบจำลองพืชผลในปัจจุบัน เขาได้พัฒนาภูมิหลังที่รอบรู้ซึ่งครอบคลุมเทคโนโลยี พืชไร่ การจัดการฟาร์ม และการพัฒนาซอฟต์แวร์ ด้วยความสามารถในการนำแนวคิดและแนวคิดใหม่ๆ มาใช้เพื่อช่วยให้อาหารโลกมีประสิทธิภาพมากขึ้น Bob เป็นผู้นำการพัฒนาซอฟต์แวร์และแนวปฏิบัติที่ช่วยให้ผู้ปลูกพืชสามารถใช้ประโยชน์จากข้อมูลเชิงลึกที่การดำเนินงานของพวกเขาสร้างขึ้นได้อย่างเต็มที่ และสนับสนุนการพัฒนาเหล่านั้นด้วยประสบการณ์ส่วนตัวของเขาในฐานะเกษตรกรรุ่นที่ห้าในรัฐไอโอวา Bob สำเร็จการศึกษาระดับปริญญาตรีสาขาวิทยาศาสตร์สาขาเทคโนโลยี Ag Systems และ Ag Education และปริญญาโทสาขาบริหารธุรกิจทั้งหมดจาก Iowa State University ลงทะเบียนเพื่อรับจดหมายข่าว InsideBIGDATA ฟรี เข้าร่วมกับเราบน Twitter: @InsideBigData1 – https://twitter.com/InsideBigData1

  • บ้าน
  • Business
  • Data science
  • Marketing
  • Leave a Reply

    Your email address will not be published. Required fields are marked *

    Back to top button