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Equipos de la NASA detectan enfermedades de los viñedos antes de que sean visibles desde tierra

14/09/2023
En: lavanguardia.com
Digital
Primer caso de éxito en la vigilancia en California de cabernet suavignon con la enfermedad viral GLRaV-3 Los telescopios, radares y muchos otros equipos instalados en los últimos años en satélites y aviones de observación científica de la Tierra están ayudando a mejorar el medio ambiente en general y la gestión agrícola en particular. En una de las aplicaciones prácticas más avanzadas en este campo de las que se tiene noticia, expertos de la NASA han demostrado la capacidad de equipos aéreos y aplicaciones informáticas para detectar infecciones en viñedos antes de que estas enfermedades sean observables desde tierra. Uno de los primeros casos concretos ha sido realizado en cultivos de cabernet sauvingnon en California, con una campaña inicial de observación en 2020, y cuyos resultados han sido publicados recientemente en dos artículos simultáneos en las revistas especializadas Phytophatology (abril 2023) y Journal of Geophysical Research: Biogeosciences . (mayo 2023). Los expertos estiman que las enfermedades 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, indican los autores de estos dos nuevos estudio para introducir la importancia de trabajos como el suyo. Primeras señales del ataque viral Utilizando un instrumento científico aéreo desarrollado en el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL, por las siglas en inglés) de la NASA en el sur de California, los investigadores han descubierto que pueden detectar con precisión los signos tempranos y de baja intensidad de una enfermedad de la uva que causa graves pérdidas en las cosechas. En los dos artículos publicados, los investigadores del JPL y la Universidad de Cornell presentan datos técnicos y la experiencia práctica de su trabajo frente a 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 Estados Unidos unos 3.000 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. 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? Enfermedad en estado inicial "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 eso, 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 un importante productor 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. 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", afirmó. 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 publicado en el Journal of Geophysical Research: Biogeosciences , 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, estudiante de doctorado y co-autor 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".
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