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Jul 05, 2023

La NASA ayuda a detectar la enfermedad de la uva de vino desde los cielos de California

La fitopatóloga Katie Gold, profesora asistente de la Universidad de Cornell, inspecciona uvas enfermas en un campo. El equipo de Gold utilizó un instrumento desarrollado por el JPL para detectar cultivos infectados desde el aire en

La fitopatóloga Katie Gold, profesora asistente de la Universidad de Cornell, inspecciona uvas enfermas en un campo. El equipo de Gold utilizó un instrumento desarrollado por el JPL para detectar cultivos infectados desde el aire en una de las regiones productoras de uva para vinificación más importantes de California.

En un estudio de caso, los científicos detectaron la costosa infección en vides de cabernet sauvignon antes de que mostraran síntomas visibles al ojo humano.

Se estima que los mohos marchitos, las bacterias que pudren las raíces, los virus y otros patógenos de las plantas destruyen cada año entre el 15 y el 30% de las cosechas mundiales. La detección temprana puede marcar la diferencia entre una cosecha fallida y una que se puede tratar. Utilizando un instrumento científico aéreo desarrollado en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California, los investigadores han descubierto que pueden detectar con precisión los signos sigilosos de una enfermedad de la uva que causa miles de millones de dólares en daños anuales a las cosechas. La técnica de teledetección podría ayudar al monitoreo terrestre de este y otros cultivos.

En un par de nuevos estudios, investigadores del JPL y la Universidad de Cornell se centraron en una enfermedad viral llamada GLRaV-3 (abreviatura del complejo 3 del virus asociado al enrollamiento de las hojas de la vid). Transmitido principalmente por insectos, GLRaV-3 reduce los rendimientos y agria la fruta en desarrollo, lo que le cuesta a la industria del vino y la uva de EE. UU. unos 3 mil millones de dólares en daños y pérdidas anualmente. Por lo general, se detecta mediante una laboriosa exploración cepa por cepa y costosas pruebas moleculares.

El equipo de investigación quería ver si podían ayudar a los productores a identificar las infecciones por GLRaV-3 de manera temprana y desde el aire mediante el uso del aprendizaje automático y el espectrómetro de imágenes infrarrojas/visibles aerotransportadas de próxima generación de la NASA (AVIRIS-NG). El sensor óptico del instrumento, que registra la interacción de la luz solar con los enlaces químicos, se ha utilizado para medir y monitorear peligros como incendios forestales, derrames de petróleo, gases de efecto invernadero y contaminación del aire asociados con erupciones volcánicas.

Un dron capturó un mensaje de agradecimiento escrito entre vides por personas de la industria del vino que colaboraron en la investigación de detección de patógenos en la región de Lodi, California.

Fue durante una campaña de 2020 para mapear las fugas de metano en California que la fitopatóloga Dra. Katie Gold y su equipo aprovecharon la oportunidad para plantear una pregunta diferente: ¿Podría AVIRIS-NG descubrir una infección encubierta de cultivos en una de las regiones productoras de uva más importantes del estado? ?

"Al igual que los humanos, es posible que las plantas enfermas no presenten síntomas externos de inmediato, lo que hace que la detección temprana sea el mayor desafío al que se enfrentan los productores", dijo Gold, profesor asistente de la Universidad de Cornell y autor principal de los nuevos estudios. En el caso del virus del enrollamiento de la hoja de la vid, puede pasar hasta un año antes de que una vid muestre signos reveladores de infección, como follaje descolorido y frutos atrofiados. Sin embargo, a nivel celular, el estrés ya está en marcha antes de esa fecha, cambiando la forma en que la luz solar interactúa con el tejido vegetal.

Montado en el vientre de un avión de investigación, AVIRIS-NG observó aproximadamente 11.000 acres de viñedos en Lodi, California. La región, ubicada en el corazón del Valle Central de California, es una importante productora de uvas para vino de primera calidad del estado.

El equipo incorporó las observaciones a los modelos informáticos que desarrollaron y entrenaron para distinguir la infección. Para ayudar a verificar los resultados, los colaboradores de la industria exploraron más de 300 acres de viñedos desde el suelo en busca de síntomas virales visibles mientras recolectaban muestras de vid para pruebas moleculares.

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Gold señaló que se trataba de un proceso que requería mucha mano de obra y que se llevó a cabo durante una ola de calor en California. "Sin el arduo trabajo de los productores, los colaboradores de la industria y los equipos de exploración, nada de lo que logramos hubiera sido posible", dijo. Esfuerzos similares continuarán bajo el Consorcio Acres de la NASA, del cual Gold es un científico principal.

Los investigadores descubrieron que podían diferenciar las vides infectadas y no infectadas antes y después de que se volvieran sintomáticas, y los modelos de mejor rendimiento alcanzaron un 87% de precisión. La detección temprana exitosa de GLRaV-3 podría ayudar a proporcionar a los productores de uva un aviso de hasta un año para intervenir.

En un artículo complementario, los investigadores dijeron que su estudio de caso muestra cómo las capacidades emergentes en el aire y el espacio pueden respaldar los esfuerzos de vigilancia de patógenos desde tierra. Estas capacidades incluyen futuras misiones como la de Biología y Geología de Superficie (SBG) de la NASA, parte de la flota de misiones que compondrá el Observatorio del Sistema Terrestre de la agencia. Dijeron que SBG proporcionará datos que podrían usarse en combinación con el aprendizaje automático para la toma de decisiones agrícolas a escala global.

Fernando Romero Galván, candidato a doctorado y autor principal de ambos estudios, señaló que las prácticas agrícolas sostenibles son más importantes que nunca frente al cambio climático. "Creo que estos son tiempos apasionantes para la teledetección y la detección de enfermedades de las plantas", afirmó. "Las soluciones escalables pueden ayudar a los productores a tomar decisiones de gestión de cultivos sostenibles y basadas en datos".

"Lo que hicimos con este estudio se centra en un área de California para una enfermedad", dijo el coautor Ryan Pavlick, tecnólogo de investigación del JPL. "La visión final que tenemos es poder hacer esto en todo el planeta para muchas enfermedades de los cultivos y para los productores de todo el mundo".

Jane J. Lee / Andrew Wang

Laboratorio de Propulsión a Chorro, Pasadena, California.

818-354-0307 / 626-379-6874

[email protected] / [email protected]

Escrito por Sally más joven

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