Agricoltura sostenibile: sviluppata una PET completamente digitale, progettata specificamente per l’imaging delle piante, sia in laboratorio che nel campo di coltivazione
Lo sviluppo scientifico e tecnologico ci ha abituati da tempo alla possibilità che i risultati ottenuti in una disciplina possano essere estesi ad altri campi. Un nuovo esempio di questa “contaminazione” viene dalla PET (Tomografia a Emissione di Positroni), ben nota per le applicazioni nel campo della diagnostica medica e che ora trova il suo spazio nell’agricoltura del futuro. È un progetto che nasce da una collaborazione tra il Dipartimento di Innovazione in Ingegneria e Fisica dell’I.R.C.C.S. Neuromed di Pozzilli (IS), la Huazhong University of Science and Technology di Wuhan, in China, l’Università di Teramo e l’Università di Magdeburgo, in Germania.
Una PET completamente digitale, progettata specificamente per l’imaging delle piante, sia in laboratorio che nel campo di coltivazione. Presentata in una pubblicazione scientifica su Ieee Transactions On Nuclear Science, questa tecnologia, unica nel suo genere, offre una soluzione non invasiva per l’analisi del metabolismo delle piante, un passo fondamentale verso una gestione più sostenibile dell’agricoltura.
“Le piante – spiega il ricercatore Emanuele Antonecchia – sono organismi viventi, con dei loro processi metabolici che la PET può mettere in evidenza e studiare. Il nostro sistema ci permette così di capire non solo il loro metabolismo normale, ma anche come reagiscono agli stress, ad esempio in condizioni di siccità, o di fronte ai fenomeni del cambiamento climatico. Utilizziamo una tecnologia interamente digitale, che si distingue per la sua portabilità e la capacità di adattarsi ai diversi tipi di piante, semplicemente modificando la forma del rivelatore. Questo ci permette di operare in condizioni controllate, come può essere un laboratorio o una serra, ma anche in campo aperto, forse l’aspetto più interessante: capire come le piante reagiscono osservandole nelle condizioni normali di coltivazione”.
Come descritto nella pubblicazione scientifica, la qualità dell’immagine è stata testata con successo ed ha dimostrato l’efficacia del dispositivo. I ricercatori, in particolare, hanno eseguito esperimenti su germogli di mais sotto stress termico in laboratorio e su germogli di grano tenero in condizioni di stress idrico in campo. L’aspetto più significativo della ricerca è stato quello di aver gettato le basi per il processo di transizione della sperimentazione per immagini PET su piante dal laboratorio al campo aperto.
“Si tratta – commenta il professor Nicola D’Ascenzo, Responsabile del Dipartimento di Fisica Medica ed Ingegneria del Neuromed – di una tecnologia che ha tutte le carte in regola per rivoluzionare il campo dell’agronomia. Permettendo un’analisi dettagliata delle risposte delle piante ai trattamenti, il sistema PET può guidare le aziende verso un uso sempre più razionale e sostenibile dell’acqua o dei fertilizzanti. In questo modo potremo ridurre l’impatto ambientale e migliorare l’efficienza delle risorse”.
Il progetto è stato supportato dal programma europeo Horizon 2020, con l’azione “PETAL Positron Emission Tomography in Agriculture and Life”, dalla National Natural Science Foundation of China e dal National Key Research and Development Program della Repubblica Popolare Cinese.
Riferimenti:
- Antonecchia, N. D’Ascenzo, S. Cantalamessa, W. Chang, M. Ciardiello, M. Kattan, A. Nematpour, G. Pagnani, F. Palazzo, D. Punzet, G. Shen, F. Zhou, M. Pisante, Q. Xie, “Development and evaluation of a prototype of shape-adaptable and portable All-Digital PET system for in-lab and in-field plant imaging,” in IEEE Transactions on Nuclear Science, doi: 10.1109/TNS.2023.3336574.