Är AI framtiden för cannabisodling?

Cannabisodlare kan använda AI för att designa nya sorter, visar studie

Cannabisförädlare kan komma att kunna designa nya sorter och påskynda sina odlingscykler genom att använda artificiell intelligens (AI), enligt en ny studie.

Forskarna fann att genom att mata in genetiska markörer, tillväxtmätningar, miljödata och kemiska analyser i AI-modeller kan förädlare simulera tusentals potentiella korsningar och möjliggöra så kallad ”snabbförädling” via maskininlärning innan ett enda frö planteras.

Författarna menar att detta tillvägagångssätt kan förkorta traditionella förädlingscykler – som i dag varar mellan sex och åtta år – till en bråkdel av tiden, samtidigt som det förbättrar konsekvensen, ett återkommande problem som kommersiella cannabisodlare brottas med.

”Maskininlärning möjliggör iterativa simuleringar av förädlingsutfall … samtidigt som kemisk konsekvens säkerställs”, drog författarna slutsatsen.

”AI-baserad cannabisförädling innebär ett paradigmskifte i sortutveckling, som möjliggör exakt kontroll över cannabinoid- och terpenprofiler samtidigt som förädlingscykler och resursbehov minskas.”

Studien lyfter även fram metabolomikens roll – ett framväxande forskningsfält som kartlägger det stora spektrum av kemikalier som produceras av levande organismer.

”AI-system korrelerar dessa datamängder för att förutsäga hur specifika genetiska kombinationer påverkar kemisk sammansättning och tillväxtegenskaper, vilket möjliggör precis urvalsprocess av föräldrasorter för korsning”, noterade forskarna.

Tekniker såsom genomisk selektion, regressionsanalys och djupinlärning används redan inom storskaliga jordbruksgrödor. Tillämpat på cannabis söker dessa verktyg mönster som kopplar genetiska variationer till kemiska egenskaper, såsom andelen THC eller förekomsten av sällsynta cannabinoider som CBG.

En av de största utmaningarna inom cannabisodling är det komplexa samspelet mellan genetik och miljö. Ljusspektrum, luftfuktighet, näringstillgång och subtila temperaturförändringar kan förändra en växts kemiska produktion.

Studien, som ännu inte publicerats i en vetenskaplig tidskrift men lagts upp på forskningsplattformen ResearchGate, beskriver hur AI-system kan integrera dessa variabler för att förutsäga prestanda i olika odlingsmiljöer – ett verktyg som kan vara särskilt värdefullt när industrin expanderar till skilda klimatregioner.

Neurala nätverk kan följa icke-linjära interaktioner mellan dussintals gener som påverkar växtens kemi, samtidigt som miljöförhållanden integreras.

”Dessa innovationer lovar snabbare sortutveckling, förbättrad kemisk konsekvens och ökad anpassningsförmåga till varierande odlingsmiljöer”, noterade författarna, som är knutna till University of Saskatchewan och Renaissance Bioscience.

Med hjälp av instrument såsom gaskromatografi–masspektrometri kan forskare använda AI för att mäta cannabinoider och terpener genom hela växtens livscykel. I kombination med bildverktyg som analyserar egenskaper såsom trikomtäthet eller stressrespons ger dessa datapunkter AI-modeller råmaterial för allt mer träffsäkra förutsägelser.

”Denna kapacitet gör det möjligt för förädlare att designa sorter inte bara utifrån kemiska profiler utan även utifrån motståndskraft och anpassningsförmåga i olika odlingsmiljöer”, skrev forskarna.

De betonade vikten av reproducerbarhet och noterade att ”den globala cannabisindustrin kräver högkvalitativa, reproducerbara sorter, vilket skapar ett behov av precisionsförädlingstekniker som minskar tiden till marknad samtidigt som avkastning och styrka maximeras”.

Författarna varnade dock för att AI-baserad cannabisförädling, trots sina fördelar, står inför utmaningar, inklusive begränsningar i datakvalitet som påverkar noggrannheten i genotypiska och fenotypiska förutsägelser. De pekade även på komplikationer kring komplexa polygena egenskaper, etiska överväganden och regulatoriska hinder, och noterade att ”juridiska restriktioner kring cannabisforskning kan begränsa tillgången till data”.

Nyare forskning om cannabisgenetik tyder på att incitament inom den legala cannabismarknaden – såsom önskan om snabbare mognad och högre cannabinoidproduktion för extraktion – kan bidra till en minskning av växtens biologiska mångfald globalt. En forskare vid California State Polytechnic University Humboldt har beskrivit detta problem som en ”flaskhalsning av cannabisgenetiken”.

År 2022 finansierade California Department of Cannabis Control en studie på 20 miljoner dollar för att, som myndigheten skrev, ”identifiera och bevara historien, värdet och mångfalden hos Kaliforniens arvscannabissorter och den rika erfarenheten hos dess traditionella odlingsgemenskap, samt möjliggöra, stärka och vägleda förståelsen och tillämpningen av cannabisgenetik inom den bredare forskningen och evidensbaserad offentlig policy”.

Intresset för cannabisgenetik är inte begränsat till delstatsnivå. År 2018 uppmanade ett inflytelserikt utskott i USA:s senat jordbruksmyndigheterna att börja bygga upp nationens genbank för cannabis och avsatte en halv miljon dollar för att stödja arbetet.

Originalartikeln hos Marijuana Moment!