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Jul 05, 2023

NASA ajuda a detectar doenças da uva para vinho nos céus da Califórnia

A fitopatologista Katie Gold, professora assistente da Universidade Cornell, inspeciona uvas doentes em um campo. A equipe de Gold usou um instrumento desenvolvido pelo JPL para detectar culturas infectadas no ar em

A fitopatologista Katie Gold, professora assistente da Universidade Cornell, inspeciona uvas doentes em um campo. A equipe de Gold usou um instrumento desenvolvido pelo JPL para detectar colheitas infectadas no ar em uma das regiões produtoras de uvas para vinho mais importantes da Califórnia.

Num estudo de caso, os cientistas detectaram a infecção dispendiosa em videiras cabernet sauvignon antes de estas apresentarem sintomas visíveis ao olho humano.

Bolores murchos, bactérias que apodrecem as raízes, vírus e outros patógenos de plantas destroem cerca de 15 a 30% das colheitas globais todos os anos. A detecção precoce pode fazer a diferença entre uma colheita fracassada e uma colheita tratável. Usando um instrumento científico aerotransportado desenvolvido no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA, no sul da Califórnia, os pesquisadores descobriram que podem detectar com precisão os sinais furtivos de uma doença da uva que causa bilhões de dólares em danos anuais às colheitas. A técnica de detecção remota poderia ajudar no monitoramento terrestre desta e de outras culturas.

Em dois novos estudos, pesquisadores do JPL e da Universidade Cornell se concentraram em uma doença viral chamada GLRaV-3 (abreviação de complexo 3 do vírus associado ao enrolamento da folha da videira). Distribuído principalmente por insetos, o GLRaV-3 reduz a produção e azeda os frutos em desenvolvimento, custando à indústria vinícola e vitivinícola dos EUA cerca de 3 mil milhões de dólares em danos e perdas anuais. Normalmente é detectado por uma exploração laboriosa, vinha por vinha, e por testes moleculares caros.

A equipe de pesquisa queria ver se poderiam ajudar os produtores a identificar infecções por GLRaV-3 precocemente e a partir do ar, usando aprendizado de máquina e o espectrômetro de imagem visível/infravermelho aerotransportado de próxima geração da NASA (AVIRIS-NG). O sensor óptico do instrumento, que registra a interação da luz solar com ligações químicas, tem sido usado para medir e monitorar perigos como incêndios florestais, derramamentos de óleo, gases de efeito estufa e poluição do ar associados a erupções vulcânicas.

Um drone capturou uma mensagem de agradecimento escrita entre videiras por indivíduos da indústria vinícola que colaboraram na pesquisa de detecção de patógenos na região de Lodi, Califórnia.

Foi durante uma campanha de 2020 para mapear vazamentos de metano na Califórnia que a fitopatologista Dra. Katie Gold e sua equipe aproveitaram a oportunidade para fazer uma pergunta diferente: Será que o AVIRIS-NG poderia descobrir uma infecção secreta em culturas em uma das regiões produtoras de uva mais importantes do estado? ?

“Tal como os humanos, as plantas doentes podem não apresentar sintomas externos imediatamente, tornando a detecção precoce o maior desafio que os produtores enfrentam”, disse Gold, professor assistente na Universidade Cornell e autor sénior dos novos estudos. No caso do vírus do leafroll da videira, pode levar até um ano até que a videira revele os sinais reveladores de infecção, como folhagem descolorida e frutos atrofiados. No entanto, no nível celular, o estresse já está bem avançado antes disso, mudando a forma como a luz solar interage com o tecido vegetal.

Montado na barriga de um avião de pesquisa, o AVIRIS-NG observou cerca de 11.000 acres de vinhedos em Lodi, Califórnia. A região – localizada no coração do Vale Central da Califórnia – é uma grande produtora de uvas viníferas premium do estado.

A equipe inseriu as observações em modelos de computador que desenvolveu e treinou para distinguir infecções. Para ajudar a verificar os resultados, colaboradores da indústria examinaram mais de 300 acres de vinhedos em busca de sintomas virais visíveis enquanto coletavam amostras de videiras para testes moleculares.

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Gold observou que foi um processo trabalhoso, realizado durante uma onda de calor na Califórnia. “Sem o trabalho árduo dos produtores, dos colaboradores da indústria e das equipes de observação, nada do que realizamos teria sido possível”, disse ela. Esforços semelhantes continuarão sob o Consórcio NASA Acres, do qual Gold é o principal cientista.

Os pesquisadores descobriram que foram capazes de diferenciar videiras não infectadas e infectadas antes e depois de se tornarem sintomáticas, com os modelos de melhor desempenho alcançando 87% de precisão. A detecção precoce bem-sucedida do GLRaV-3 poderia ajudar a fornecer aos produtores de uva um aviso de até um ano para intervir.