La fenómica es el estudio sistemático de los rasgos que componen el fenotipo de un organismo , [1] [2] que cambia con el tiempo, debido al desarrollo y el envejecimiento o por metamorfosis, como cuando una oruga se transforma en una mariposa. El término fenómica fue acuñado por el científico de UC Berkeley y LBNL Steven A. Garan. [3] [4] Como tal, es un área de investigación transdisciplinaria que involucra biología , ciencias de datos , ingeniería y otros campos. La fenómica se ocupa de la medición del fenotipo, donde un fenoma es un conjunto de rasgos (rasgos físicos y bioquímicos) que puede producir un organismo determinado a lo largo del desarrollo y en respuesta a la mutación genética y las influencias ambientales.
El fenotipo de un organismo cambia con el tiempo. La relación entre fenotipo y genotipo permite a los investigadores comprender y estudiar la pleiotropía . [5] Los conceptos de fenómica se utilizan en la genómica funcional , la investigación farmacéutica , la ingeniería metabólica , la investigación agrícola y, cada vez más, en la filogenética . [6]
Los desafíos técnicos implican mejorar, tanto cualitativa como cuantitativamente, la capacidad de medir los fenómenos. [5]
En las ciencias vegetales, la investigación fenómica se lleva a cabo tanto en el campo como en entornos controlados. La fenómica de campo abarca la medición de fenotipos que se producen tanto en condiciones cultivadas como naturales, mientras que la investigación fenómica en entornos controlados implica el uso de invernaderos, cámaras de crecimiento y otros sistemas donde se pueden manipular las condiciones de crecimiento. El Field Scanner [7] de la Universidad de Arizona en Maricopa, Arizona, es una plataforma desarrollada para medir fenotipos de campo. Los sistemas de entornos controlados incluyen el Enviratron [8] de la Universidad Estatal de Iowa , el Plant Cultivation Hall en construcción en IPK y las plataformas del Donald Danforth Plant Science Center , la Universidad de Nebraska-Lincoln y otros lugares.
El estándar de Información Mínima Acerca de un Experimento de Fenotipado de Plantas (MIAPPE) [9] está disponible y es utilizado por muchos investigadores que recopilan y organizan datos fenómicos de plantas. Existe un conjunto diverso de métodos de visión por computadora para analizar datos de imágenes 2D y 3D de plantas. Estos métodos están disponibles para la comunidad en varias implementaciones, que van desde plataformas cibernéticas listas para el usuario final en la nube como DIRT [10] y PlantIt [11] hasta marcos de programación para desarrolladores de software como PlantCV. [12] Muchos grupos de investigación se centran en el desarrollo de sistemas que utilizan la API de mejora, una especificación API de servicio web RESTful estandarizada para comunicar datos de mejora de plantas.
La Australian Plant Phenomics Facility (APPF), una iniciativa del gobierno australiano, ha desarrollado una serie de nuevos instrumentos para realizar mediciones completas y rápidas de fenotipos tanto en el laboratorio como en el campo.
La Red Internacional de Fenotipado de Plantas (IPPN) [13] es una organización que busca permitir el intercambio de conocimientos, información y experiencia entre muchas disciplinas involucradas en la fenómica de plantas al proporcionar una red que vincule a miembros, operadores de plataformas, usuarios, grupos de investigación, desarrolladores y formuladores de políticas. Los socios regionales incluyen la Red Europea de Fenotipado de Plantas (EPPN), la Red Norteamericana de Fenotipado de Plantas (NAPPN), [14] y otros.
La infraestructura de investigación europea para el fenotipado de plantas, EMPHASIS, [15] permite a los investigadores utilizar instalaciones, servicios y recursos para el fenotipado de plantas a múltiples escalas en toda Europa. EMPHASIS tiene como objetivo promover la seguridad alimentaria y el comercio agrícola futuros en un clima cambiante al permitir a los científicos comprender mejor el rendimiento de las plantas y traducir este conocimiento en aplicaciones.