De wereldbevolking groeit van 7,7 miljard in 2021 tot zo’n 9,7 miljard in 2050 mensen, aldus de Verenigde Naties. “Om zoveel monden te kunnen voeden, moeten we planten vinden die efficiënt te telen zijn, voedzame componenten leveren en bestand zijn tegen bijvoorbeeld ziekte, droogte en insectenplagen,” zegt Rick van de Zedde, senior onderzoeker bij Agro Food Robotics en projectmanager bij NPEC. “Daarnaast moeten we de distributieketen zo inrichten dat er zo min mogelijk voedsel verloren gaat.”

Inzicht in planteneigenschappen
Een uitdaging die vraagt om gedetailleerd inzicht in de eigenschappen van planten en dat is precies waar het bij NPEC - een initiatief van Wageningen University & Research en de Universiteit Utrecht - om draait. “We zetten high-tech, data-gedreven plant-fenotyperingsmethoden in om landbouwgewassen vanuit meerdere invalshoeken te bestuderen,” vertelt Van de Zedde. NPEC fungeert daarnaast als denktank en ontmoetingsplek voor bedrijven. In NPEC lopen grootschalige automatische metingen aan planten, en NPEC ordent en bewaart de grote hoeveelheden gegevens die met moderne meetapparatuur vergaard worden.

Multidisciplinair onderzoek
Experts op het gebied van bio-informatica, genetica, milieuwetenschappen, bodemkunde en naoogsttechnologie maken gebruik van de meest moderne cameratechnologie om multidisciplinair onderzoek te doen. Zo wordt er in Ecotrons – gesloten systemen waarin mini-(agro)ecosystemen nagebootst worden – onderzoek gedaan naar de interactie tussen de plant, het bodemleven en zijn micro-klimaat. Klimaatcellen lenen zich voor onderzoek naar hoe het microbioom van de plant kan worden beïnvloed om planten te ondersteunen om om te gaan met verzilting en droogtestress. Weer ander onderzoek vindt plaats in een nieuwe, moderne kas – uitgerust met een scala aan geavanceerde sensoren en camerasystemen – en met drones en een voertuig voor vollegrondmetingen in de buitenlucht.

Digital twins
NPEC kas is sinds april 2021 in gebruik, en heeft ondertussen 4 grote experimenten afgerond, onder meer naar de weerbaarheid van quinoa tegen droogte en hoe bacteriën tomatenplanten kunnen helpen om te gaan met verzilting. Een derde experiment is de ontwikkeling van een digital twin van tomatenplanten. In dit experiment worden 3 tomatenrassen in het echt opgekweekt, en daarnaast wordt een virtuele kas met virtuele tomatenplanten ontwikkeld die de werkelijke teelt zo goed mogelijk benadert.

De groei van tomatenplanten wordt in 3D virtueel gemodelleerd, inclusief klimaat en omgeving. Als de virtuele tomatenproductie identiek is aan de werkelijkheid, kan deze digital twin gebruikt worden door telers en veredelaars om hun gewasontwikkeling te voorspellen, en keuzes in de teelt vooraf door te laten rekenen op de verwachte impact. “Telers kunnen met deze informatie in de nabije toekomst weloverwogen beslissingen nemen over teeltomstandigheden, oogstmoment en afzetmarkt”, aldus Van de Zedde.

Naast WUR en UU, heeft NWO NPEC mede-gefinancierd en erkend als één van de belangrijkste faciliteiten voor grootschalig wetenschappelijk onderzoek in de life sciences in Nederland Daarnaast waren er 45 bedrijven die hun steun hebben uitgesproken bij de aanvraag van NPEC.

Gericht veredelen
Van de Zedde is trots op de resultaten die in zo’n korte tijd al zijn geboekt. En er zit nog veel meer in het vat. “Met de inzichten die we opdoen, kunnen we meer planten sneller screenen en gerichter veredelen. Daarmee komen de robuuste, efficiënte voedselrassen van de toekomst binnen enkele jaren binnen handbereik.”