Wednesday, 19 April 2023

 

Genetics and AI: The tech that goes into growing strawberries in Singapore

SINGAPORE: Juicy strawberries, plucked from the vine and into my mouth – this was not something I was expecting to taste in sweltering Singapore. 

The strawberries growing at Singrow’s indoor farm at the Science Park are derived from a Japanese varietal, but have been bred to grow in higher temperatures.

The fruit is the yummy result of years of research into how key genes affect plant growth by Singrow CEO and co-founder Bao Shengjie and his team.

The bespectacled scientist, who has a PhD in molecular biology from the National University of Singapore (NUS), is confident that they have developed the world’s first climate-resilient strawberries.

While the fruit usually grows in cooler temperatures of 5 to 15 degrees Celsius, Singrow strawberries can thrive at around 20 to 28 degrees Celsius, said Dr Bao.

“We managed to cross-breed and developed the world's first tropical strawberries, that adapt well to warmer climate conditions. 

“So right now, inside this farm, you can say we are growing our strawberries at room temperature,” he said.

While the conditions in an indoor farm can be adjusted, a higher temperature means lower electricity bills. The strawberries will also be resilient to warming due to climate change.

They also grow faster – going from the nursery to harvest in about two months, or about 30 per cent faster than the norm, said Dr Bao.

That is due to a combination of agri-genomic technology – which accelerates the cross-breeding of the plants – and precision-farming techniques, to better monitor the condition of the plants and optimise their growth.

“HEARTBEAT AND BLOOD PRESSURE” OF PLANTS

Dr Bao explained that Singrow can quickly develop new crop varieties because they know intimately the function of certain genes and how they affect plant growth, flowering and yield.

Singrow has also used its gene technology to ease pollination – which is vital for plump, well-formed strawberries. Aggregate fruit like strawberries have to be pollinated multiple times, and uneven pollination can lead to smaller or mis-shapened fruit.

Said Dr Bao: “We know for certain crops, they are able to pollinate themselves. So we are using similar traits to develop our strawberry variety (so that they have) a higher self-pollination efficiency. 

“So, that means we only need to give some minor vibration and wind assistance, and the plants can pollinate themselves.”

These plants developed through molecular cross-breeding are then monitored with technology that can sense any deviation in their condition, and their growing environment.

One such is a device Dr Bao described is an “e-nose” – it picks up volatile organic compounds emitted by the strawberry plants, much like a human would smell scents in the air.

While such tech has been used in other areas, Dr Bao thinks its application in agriculture is unique. Using data analytics and machine learning, the large volume of data collected is translated into charts that give a picture of the plants’ health.

“We are recording the heartbeat and blood pressure of the plants in such a way we’re able to better monitor plant behaviour and design better and a more precise way to grow our crops.”

Singrow’s chief technology officer Young Chang also showed CNA the PlantEye, a machine at the NUS AgriTech Centre that scans plants to pick up their leaf size, colour, stem length and biomass. It’s part of the shared facilities for urban farming ventures provided by the centre, an initiative by NUS Enterprise. Singrow is one of the start-ups supported by NUS Enterprise.

Mr Chang said that an experienced farmer may be able to detect an anomaly in plant development in about a week – for example by observing that the new leaves are smaller than normal. 

But the combination of the technology Singrow employs means they are gathering “real-time information” on the plants’ growth. Mr Chang then “trains” AI programmes to interpret the data collected.

“The purpose is to identify anomalies, so it will give us the warning (and) automatically alert us.”

The growers can then adjust hundreds of settings on the farm – from the nutrient mix, humidity and temperature, to the level of carbon dioxide, the length of time the plants are exposed to light and the wavelength of the light – just to name a few.

STRAWBERRIES ARE A TESTBED

Strawberries are close to Dr Bao’s heart, as he loves to eat them. He realised when he moved to Singapore that he could not get good strawberries here, and started using his research to cultivate them.

“When I presented my first strawberry harvest from the lab to my family, my 10-month-old son finished the whole box of strawberries. So I realised I’m doing something meaningful for society,” he told CNA.

But strawberries are just the testbed for the technology. While Singrow’s small-scale farm supplies to some hotels here and sells its produce online, to ramp up production the agri-tech start-up is providing its plants and tech to larger farms in the region.

On Monday (Apr 11), it signed agreements with two farms – TreeGrow in Malaysia and and PREINO in Thailand – as part of its global expansion plans, and it is also branching out to China.  

Singrow will provide the outdoor farms with its crop varieties, starting with strawberries. It will also work with the farms to improve their farming techniques for existing crops, with plans to reduce their fertiliser use by 30 per cent and pesticide use by 70 per cent.

The Singrow Farm at the Science Park, which was officially opened on Monday, will serve as the company's research and development hub.

Besides strawberries, it is also developing 30 other crop varieties, including rice, palm oil, saffron, cherry tomatoes and some types of leafy vegetables.

“The reason we choose all these different crops is, first of all, we see some market pains from current production. And secondly, our technology can be easily adapted to solve these problems for all these given crops.”

For example, 95 per cent of saffron is farmed in one country – Iran – using conventional practices, so the supply and quality are unstable, said Dr Bao.

“In our case, we are able to grow the saffron under a controlled environment,” he said. This has led to a harvest in four months – or about half the time it usually takes.

You may also be interested in:

Related:

Another example is short-grain rice grown in northern Japan and China, which requires a lot of water to cultivate and has a short growing season. Singrow is working on drought-resistant rice varieties as well as better precision farming methods to resolve these “pain points” in the rice farming industry.

Dr Bao said that for an ongoing project in collaboration with farmers in China, preliminary data indicates that the farmers were able to reduce the usage of fertilisers and pesticides by 30 per cent while maintaining their yield. 

So, how soon can you get your hands on Singrow’s strawberries? Dr Bao said the company is expanding production through a franchise model.

“Eventually we hope to have big enough volume to supply to the supermarkets and make our strawberries more affordable for every Singaporean.”

When both the Malaysia and Thailand farms reach full production, the volume will be more than 100 times higher than Singrow's current production of 500kg a month.

One box of strawberries now costs about S$20 to S$26 (US$15 to US$20) a box but Singrow aims to eventually bring this down to S$12 to S$15.

Read this story in Bahasa Indonesia here.

Source: CNA/hm(cy)

Genetika dan AI: Teknologi yang digunakan untuk menanam stroberi di Singapura

SINGAPURA: Stroberi berair, dipetik dari pokok anggur dan masuk ke mulut saya – ini bukan sesuatu yang saya harapkan untuk dicicipi di Singapura yang terik.

Stroberi yang ditanam di pertanian dalam ruangan Singrow di Science Park berasal dari varietas Jepang, tetapi telah dibiakkan untuk tumbuh di suhu yang lebih tinggi.

Buahnya adalah hasil yang enak dari penelitian bertahun-tahun tentang bagaimana gen kunci memengaruhi pertumbuhan tanaman oleh CEO Singrow dan co-founder Bao Shengjie dan timnya.

Ilmuwan berkacamata, yang memiliki gelar PhD dalam biologi molekuler dari Universitas Nasional Singapura (NUS), yakin bahwa mereka telah mengembangkan stroberi tahan iklim pertama di dunia.

Sementara buah biasanya tumbuh di suhu yang lebih dingin 5 hingga 15 derajat Celcius, stroberi Singrow dapat tumbuh subur sekitar 20 hingga 28 derajat Celcius, kata Dr Bao.

“Kami berhasil melakukan cross-breed dan mengembangkan stroberi tropis pertama di dunia, yang beradaptasi dengan baik dengan kondisi iklim yang lebih hangat.

"Jadi sekarang, di dalam peternakan ini, Anda dapat mengatakan bahwa kami menanam stroberi kami pada suhu kamar," katanya.

Sementara kondisi di pertanian dalam ruangan dapat disesuaikan, suhu yang lebih tinggi berarti tagihan listrik yang lebih rendah. Stroberi juga akan tahan terhadap pemanasan karena perubahan iklim.

Mereka juga tumbuh lebih cepat – mulai dari pembibitan hingga panen dalam waktu sekitar dua bulan, atau sekitar 30 persen lebih cepat dari biasanya, kata Dr Bao.

Itu karena kombinasi teknologi agri-genomik – yang mempercepat persilangan tanaman – dan teknik pertanian presisi-, untuk memantau kondisi tanaman dengan lebih baik dan mengoptimalkan pertumbuhannya.

"DETAK JANTUNG DAN TEKANAN DARAH" TANAMAN

Dr Bao menjelaskan bahwa Singrow dapat dengan cepat mengembangkan varietas tanaman baru karena mereka tahu secara intim fungsi gen tertentu dan bagaimana mereka mempengaruhi pertumbuhan tanaman, berbunga dan hasil.

Singrow juga telah menggunakan teknologi gennya untuk memudahkan penyerbukan – yang sangat penting untuk stroberi yang montok dan terbentuk dengan baik. Buah agregat seperti stroberi harus diserbuki beberapa kali, dan penyerbukan yang tidak merata dapat menyebabkan buah yang lebih kecil atau salahbentuk.

Kata Dr Bao: “Kami tahu untuk tanaman tertentu, mereka mampu menyerbuki diri mereka sendiri. Jadi kami menggunakan sifat serupa untuk mengembangkan varietas stroberi kami (sehingga mereka memiliki) efisiensi penyerbukan diri yang lebih tinggi.

"Jadi, itu berarti kita hanya perlu memberikan sedikit getaran dan bantuan angin, dan tanaman dapat menyerbuki diri mereka sendiri."

Tanaman yang dikembangkan melalui persilangan molekuler ini kemudian dipantau dengan teknologi yang dapat merasakan penyimpangan apa pun dalam kondisi mereka, dan lingkungan pertumbuhannya.

Salah satunya adalah perangkat yang dijelaskan Dr Bao adalah "e-nose" - ia mengambil senyawa organik yang mudah menguap yang dipancarkan oleh tanaman stroberi, seperti manusia akan mencium aroma di udara.

Sementara teknologi seperti itu telah digunakan di area lain, Dr Bao berpikir penerapannya di bidang pertanian itu unik. Menggunakan analitik data dan pembelajaran mesin, volume besar data yang dikumpulkan diterjemahkan ke dalam bagan yang memberikan gambaran tentang kesehatan tanaman.

"Kami merekam detak jantung dan tekanan darah tanaman sedemikian rupa sehingga kami dapat memantau perilaku tanaman dengan lebih baik dan merancang cara yang lebih baik dan lebih tepat untuk menanam tanaman kami."

Kepala petugas teknologi Singrow Young Chang juga menunjukkan kepada CNA PlantEye, sebuah mesin di NUS AgriTech Centre yang memindai tanaman untuk mengambil ukuran daun, warna, panjang batang, dan biomassa mereka. Ini adalah bagian dari fasilitas bersama untuk usaha pertanian perkotaan yang disediakan oleh pusat, sebuah inisiatif oleh NUS Enterprise. Singrow adalah salah satu start-up yang didukung oleh NUS Enterprise.

Tuan Chang mengatakan bahwa seorang petani berpengalaman mungkin dapat mendeteksi anomali dalam perkembangan tanaman dalam waktu sekitar satu minggu - misalnya dengan mengamati bahwa daun baru lebih kecil dari biasanya.

Tetapi kombinasi teknologi yang digunakan Singrow berarti mereka mengumpulkan "informasi waktu nyata" tentang pertumbuhan tanaman. Tuan Chang kemudian "melatih" program AI untuk menafsirkan data yang dikumpulkan.

"Tujuannya adalah untuk mengidentifikasi anomali, jadi itu akan memberi kita peringatan (dan) secara otomatis memperingatkan kita."

Para petani kemudian dapat menyesuaikan ratusan pengaturan di pertanian – mulai dari campuran nutrisi, kelembaban dan suhu, hingga tingkat karbon dioksida, lamanya waktu tanaman terkena cahaya dan panjang gelombang cahaya – hanya untuk beberapa nama.

STROBERI ADALAH TEMPAT TIDUR UJI

Stroberi dekat dengan hati Dr Bao, karena dia suka memakannya. Dia menyadari ketika dia pindah ke Singapura bahwa dia tidak bisa mendapatkan stroberi yang baik di sini, dan mulai menggunakan penelitiannya untuk mengolahnya.

“Ketika saya mempersembahkan panen stroberi pertama saya dari lab kepada keluarga saya, putra saya yang berusia 10 bulan menghabiskan seluruh kotak stroberi. Jadi saya menyadari bahwa saya melakukan sesuatu yang berarti bagi masyarakat,” katanya kepada CNA.

Tapi stroberi hanyalah tempat uji coba untuk teknologinya. Sementara pertanian skala kecil Singrow memasok ke beberapa hotel di sini dan menjual produknya secara online, untuk meningkatkan produksi, start-up agri-tech menyediakan pabrik dan teknologinya ke pertanian yang lebih besar di wilayah tersebut.

Pada hari Senin (11 April), ia menandatangani perjanjian dengan dua peternakan – TreeGrow di Malaysia dan dan PREINO di Thailand – sebagai bagian dari rencana ekspansi globalnya, dan juga bercabang ke China.

Singrow akan menyediakan pertanian luar ruangan dengan varietas tanamannya, dimulai dengan stroberi. Ini juga akan bekerja dengan pertanian untuk meningkatkan teknik pertanian mereka untuk tanaman yang ada, dengan rencana untuk mengurangi penggunaan pupuk mereka sebesar 30 persen dan penggunaan pestisida sebesar 70 persen.

The Singrow Farm di Science Park, yang secara resmi dibuka pada hari Senin, akan berfungsi sebagai pusat penelitian dan pengembangan perusahaan.

Selain stroberi, ia juga mengembangkan 30 varietas tanaman lainnya, termasuk beras, minyak kelapa sawit, kunyit, tomat ceri dan beberapa jenis sayuran berdaun.

“Alasan kami memilih semua tanaman yang berbeda ini adalah, pertama-tama, kami melihat beberapa rasa sakit pasar dari produksi saat ini. Dan kedua, teknologi kami dapat dengan mudah disesuaikan untuk memecahkan masalah ini untuk semua tanaman yang diberikan ini."

Sebagai contoh, 95 persen kunyit dibudidayakan di satu negara - Iran - menggunakan praktik konvensional, sehingga pasokan dan kualitasnya tidak stabil, kata Dr Bao.

"Dalam kasus kami, kami dapat menumbuhkan kunyit di bawah lingkungan yang terkendali," katanya. Hal ini telah menyebabkan panen dalam empat bulan – atau sekitar setengah dari waktu yang biasanya dibutuhkan.

Anda mungkin juga tertarik pada:

Terkait:

Contoh lain adalah beras berbutir pendek yang ditanam di Jepang utara dan Cina, yang membutuhkan banyak air untuk dibudidayakan dan memiliki musim tanam yang pendek. Singrow sedang mengerjakan varietas padi tahan kekeringan serta metode pertanian presisi yang lebih baik untuk menyelesaikan "titik sakit" ini di industri pertanian padi.

Dr Bao mengatakan bahwa untuk proyek yang sedang berlangsung bekerja sama dengan petani di Cina, data awal menunjukkan bahwa para petani mampu mengurangi penggunaan pupuk dan pestisida sebesar 30 persen sambil mempertahankan hasil mereka.

Jadi, seberapa cepat Anda bisa mendapatkan stroberi Singrow? Dr Bao mengatakan perusahaan memperluas produksi melalui model waralaba.

"Akhirnya kami berharap memiliki volume yang cukup besar untuk memasok ke supermarket dan membuat stroberi kami lebih terjangkau untuk setiap orang Singapura."

Ketika pertanian Malaysia dan Thailand mencapai produksi penuh, volumenya akan lebih dari 100 kali lebih tinggi dari produksi Singrow saat ini sebesar 500kg sebulan.

Satu kotak stroberi sekarang berharga sekitar S$20 hingga S$26 (US$15 hingga US$20) per kotak, tetapi Singrow bertujuan untuk akhirnya menurunkannya menjadi S$12 hingga S$15.

Baca cerita ini dalam Bahasa Indonesia di sini.

Sumber: CNA/hm(cy)

No comments:

Post a Comment

  Disgraced Pentagon still insists that Iranian nuclear facilities were ‘destroyed’ Drago Bosnic June 28, 2025 Become a VT Supporting Member...