• Laufzeit: 01.10.2021 – 30.09.2024
  • Schwerpunkt: Weitere Forschungsfelder

Neue Maschinelle Lernverfahren zur akkurateren Pflanzenzüchtung durch Integration heterogener externer Faktoren (CropML)

Derzeit steht die Agrarindustrie unter großem Druck, schnell neue Pflanzensorten für das sich ändernde Klima zu entwickeln und weniger Ressourcen zu verbrauchen. Ziel ist es, die Erträge zu steigern und nachhaltiger zu werden. Um die Züchtungsprogramme zu beschleunigen, setzen Pflanzenzüchter genomische Selektionsmethoden ein, um den erwarteten Wert eines Merkmals, z. B. des Ertrags, aus den genetischen Profilen der Pflanzen vorherzusagen, bevor die Pflanzen auf dem Feld getestet werden.

Die Ausprägung von Pflanzenmerkmalen wird von zwei Hauptfaktoren beeinflusst: ihren genetischen, d. h. vererbten Merkmalen und der Umwelt, in der sie wachsen. Ziel des Verbundprojekts "CropML" ist es, Modelle des maschinellen Lernens (ML) zu entwickeln, die beides berücksichtigen, d. h. neben der Genetik auch Umwelteinflüsse. Dazu werden Daten, welche die Umwelt beschreiben, integriert, z. B. Messwerte des Wetters, der Bodenbeschaffenheit oder agronomische Faktoren wie der Düngereinsatz.

Im Rahmen des Projekts werden geeignete Datenquellen für Umweltbeschreibungen identifiziert und so aufbereitet, dass sie mit genetischen Daten für ML-Modelle kompatibel sind. Es werden neue ML-Methoden entwickelt, welche die sehr heterogenen Daten aus genetischen Profilen und Umweltfaktoren integrieren und den Einfluss beider Quellen auf das vorherzusagende Merkmal modellieren können, insbesondere ihre Interaktion. Die entwickelten Methoden werden weitgehend automatisiert sein, um den Züchtern schnelle Informationen für zeitkritische Entscheidungen zu liefern.

Dies wird eine präzisere Auswahl vielversprechender Sorten ermöglichen. Sie werden auch dazu beitragen, geeignete Sorten für neue Regionen und veränderte Klimabedingungen zu identifizieren. Durch den Einsatz der entwickelten Methoden werden die Züchter einen wirtschaftlichen und ökologischen Vorteil erlangen, indem sie mit weniger Ressourcen bessere und robustere Sorten züchten.

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