La espectroscopia abre el potencial para la detecci贸n de plagas ultra tempranas en los cultivos

La espectroscopia abre el potencial para la detecci贸n de plagas ultra tempranas en los cultivos

31 de mayo de 2019

Investigadores de la Universidad de Purdue est谩n utilizando la espectroscopia para determinar los diversos compuestos que componen una planta, y a trav茅s de esa informaci贸n, identificar enfermedades e infestaciones de insectos antes de que la planta muestre cualquier s铆ntoma visible a simple vista. La estudiante de posgrado Raquel Per贸n (mostrada a la derecha tomando el perfil espectral de una hoja) ha estado desarrollando la t茅cnica en el grupo de investigaci贸n del entom贸logo de Purdue John Couture, Ph.D. Tambi茅n se muestran Kristin Sauder (izquierda) y Marguerite Bolt, quienes est谩n captando las mediciones y analizando la calidad de los datos. (Foto: Taylor Nelson)

Por Leslie M谩rquez, Ph.D.

Los doctores tratan de detectar las enfermedades a tiempo porque normalmente son mucho m谩s f谩ciles de tratar. Lo mismo ocurre con los agricultores que buscan la ventaja en la lucha contra las enfermedades de las plantas y las infestaciones de plagas, incluidos los aumentos de poblaci贸n de insectos, como el gusano de la ra铆z del ma铆z occidental (Diabrotica virgifera virgifera), que desarrollan resistencia a las medidas de control de plagas previamente efectivas y pueden hacer un da帽o considerable si no se capturan r谩pidamente. Con ese fin, los investigadores de la Universidad de Purdue est谩n desarrollando una forma de detectar los problemas en las plantas antes de que aparezca cualquier s铆ntoma visible, y lo est谩n haciendo con un giro moderno en la antigua t茅cnica de la espectroscopia.

"El concepto es que cualquier cosa que afecte a la fisiolog铆a afectar谩 el perfil espectral de las plantas, por lo que esta t茅cnica tiene el potencial de predecir m煤ltiples tipos de estr茅s que las plantas est谩n bajo", dice Per贸n.

A medida que contin煤a el trabajo de modelizaci贸n, Couture y su grupo de investigaci贸n est谩n asumiendo el reto de montar una c谩mara espectral en un avi贸n teledirigido (tambi茅n llamado veh铆culo a茅reo no tripulado, o UAV) para poder volarlo sobre un campo, capturar r谩pidamente los perfiles espectrales e informar a los agricultores sobre el estado de sus cultivos. Sin embargo, es una proposici贸n bastante complicada, porque s贸lo partes de las plantas son visibles desde el aire, y el agua atmosf茅rica y otras condiciones pueden interferir con las colecciones espectrales. "El beneficio de estar en Purdue, sin embargo, es que tenemos un excelente programa de ingenier铆a y un programa de aviaci贸n, por lo que tenemos esas asociaciones disponibles", dice Couture.

Este gr谩fico muestra el perfil espectral de las hojas verdes de seis plantas. La estudiante graduada de la Universidad de Purdue, Raquel Per贸n, est谩 actualmente desarrollando y validando modelos para hacer coincidir los datos espectrales con las respuestas de las plantas a varios factores de estr茅s, incluyendo las plagas de insectos. (Imagen cortes铆a de John Couture, Ph.D.)

A Wealth of Applications

Tambi茅n han comenzado a corresponder los datos espectrales a los rasgos deseables, que ser铆an 煤tiles en los programas de mejoramiento. Un ejemplo de un rasgo deseable podr铆a ser una planta de cultivo que produce tanto rendimiento cuando est谩 bajo estr茅s h铆drico como cuando est谩 bien regada. "Las funciones fisiol贸gicas que impulsan tal estabilidad de rendimiento no son realmente bien conocidas, por lo que si podemos desarrollar un m茅todo r谩pido de cribado de cientos o incluso miles de muestras de plantas para encontrar aquellas con datos espectrales relacionados con la estabilidad de rendimiento, podemos empezar a criar para ello", dice Couture.

Couture tambi茅n ve los perfiles espectrales como un medio para reducir el uso de plaguicidas en la lucha contra los insectos y otras infestaciones. "Una vez que se pueden ver los s铆ntomas visualmente, como las lesiones, definitivamente hay enfoques de gesti贸n que se pueden tomar para mitigar una mayor propagaci贸n, y eso incluye a los plaguicidas y otros productos qu铆micos. Pero si se puede identificar un problema antes de que se vean las lesiones, se tiene la oportunidad de aplicar lo que a menudo son estrategias de gesti贸n menos severas", dice. "Por lo tanto, no s贸lo estamos buscando mejorar la capacidad de los agricultores y administradores de explotaciones agr铆colas para gestionar m谩s eficientemente, sino que tambi茅n estamos buscando disminuir los insumos qu铆micos"

Adem谩s, dice, los perfiles espectrales podr铆an alertar a los agricultores de que ciertos insectos han desarrollado resistencia a un m茅todo de control de plagas. Un ejemplo es el gusano de la ra铆z del ma铆z occidental, que los agricultores suelen controlar mediante la plantaci贸n de ma铆z Bt, o el ma铆z que ha sido modificado gen茅ticamente con una toxina producida por una bacteria que inhibe la alimentaci贸n de los gusanos de la ra铆z. Los gusanos de la ra铆z, sin embargo, pueden desarrollar resistencia a las toxinas. Si los cultivadores son conscientes de que esto ha sucedido, pueden cambiar a otras t谩cticas de manejo de plagas. "El perfil espectral realmente necesita ser parte de una estrategia m谩s amplia de manejo integrado de plagas. Es una herramienta que puede proporcionar la detecci贸n, pero son las decisiones de gesti贸n que siguen las que van a ser importantes", dice.

Para ayudar a garantizar que el perfil espectral llegue finalmente a los agricultores, Couture est谩 empezando a llegar a la industria agr铆cola para desarrollar productos para que los agricultores los utilicen en el campo, y Per贸n est谩 haciendo una pasant铆a este verano con una empresa de tecnolog铆a agr铆cola para explorar esa v铆a.

Pensando en el perfil espectral en general, Couture dice que su capacidad para detectar problemas en forma temprana tiene el potencial de conducir a un manejo m谩s eficiente de plagas y enfermedades, detectar r谩pidamente la resistencia a las plagas, reducir el uso de productos qu铆micos, fomentar las pr谩cticas de manejo integrado de plagas sin productos qu铆micos y ayudar en la cr铆a de plantas con caracter铆sticas deseables. Dice: "Es realmente seguridad alimentaria en un sentido casi hol铆stico"."

>> fuerte>Leslie M谩rquez, Ph.D., ense帽a cursos de verano de biolog铆a de campo, escribe sobre ciencia, y dirige un sitio web educativo de identificaci贸n de insectos, www.knowyourinsects.org. Ella reside en el norte de Michigan.

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