Un sistema autónomo robótico opera, que por la noche, llamado LumiBot, es capaz de generar datos permite que la construcción de modelos para el diagnóstico precoz de nematodos en plantas de algodón y soja, incluso antes de que aparezcan los síntomas. Una vez desarrollado por Embrapa Instrumentation en asociación con la Unión Cooperativa Mixta para el Desarrollo de la Agroindustria (Comdeagro), Mato Grosso, Brasil, LumiBot emite plantas de luz ultravioleta visible y analiza la fluorescencia capturada en imágenes de las hojas, con cámaras científicas.
La agricultura de algodón y soja tiene una enorme relevancia para el país, ya que se pronostica una cosecha récord para el año de la cosecha 2025/26: 4,09 millones de tonos de pelusa y 177,67 millones de toneladas de soja, según estimaciones de la Compañía Nacional de Suministros de Brasil (Conab). Sin embargo, ambos cultivos se enfrentan a la amenaza de que el parásito microscópico mida de 0,3 a 3 milímetros de longitud.
Tasas de exactitud superiores al 80%
El robot es un prototipo pero ya ha mostrado resultados prometedores en el diagnóstico de nematodos en experimentos en un invernadero, cuando alrededor de siete mil imágenes fueron durante tres años de investigación.
“Pudimos generar datos y modelos que solo tienen tasas superiores al 80%, pero también enfermedades causadas por el estrés hídrico”, dice Débora Milori, investigadora quien coordina el estudio y el Laboratorio Nacional de Agrofotónica (Lanaf).
La siguiente etapa del estudio será el desarrollo de equipos para operaciones de campo, tales como la adaptación del aparato óptico para adaptarse a un vehículo agrícola como un pulverizador de saltamontes o un vehículo de rover.
Menos sustancias químicas en la plantación
Según el investigador, el método de control de nematodos convencional se basa en la aplicación de nematicidas al suelo o semillas antes de la siembra. Estos productos funcionan reduciendo la población de nematodos cerca de las raíces. Sin embargo, esta aplicación es cara, puede causar impacto ambiental y su efectividad dependiendo de las condiciones del suelo. Otras estrategias de control incluyen el control biológico, la rotación de cultivos y el desarrollo resistente a los cultivares.
“Una alternativa más eficiente y económica sería monitorear el área, aplicando estrategias de control solo en regiones infestadas efectivas. Sin embargo, ningún equipo comercial es capaz de detectar tempranamente la enfermedad en plantas todavía. En este contexto, el uso de técnicas fotónicas surge como una solución prometedora”, afirma el coordinador del estudio.
Para el consultor de Comdeagro, Sérgio Dutra, el diagnóstico temprano de la enfermedad es fundamental para que los agricultores puedan tomar medidas rápidas y específicas. “Esto evita el uso excesivo de pesticidas químicos y reduce el impacto ambiental, un paso significativo para la agricultura de precisión en Brasil. También permite mejorar la calidad de la fibra y asegurar un mayor crecimiento para el crecimiento”, dice el experto.
Cómo funciona la tecnología de detección de enfermedades
LumiBot el led (diodo emisor de luz) Inducido Fluorescence Imaging técnica fotónica a bordo. LIFI, es una técnica no destructiva que permite la rápida adquisición de datos sobre procesos fisiológicos de las plantas a través de imágenes. “La imagen resulta de la excitación de las hojas con luz ultravioleta visible, que induce a los compuestos moleculares, como la clorofila y algunos metabolitos secundarios, a emitir luz a través del proceso de fluorescencia”, explica Milori.
El robot recopila datos, que luego son procesados por algoritmos que están entrenados para reconocer patrones en imágenes, a partir de los cuales se construyen modelos asociados con enfermedades específicas.
Las imágenes se capturan en solo siete segundos, con simultáneamente la iluminación, en un entorno oscuro para evitar la actividad fotosintética de la planta y eliminar la interferencia de otras fuentes de luz en la señal de fluorescencia que registran las cámaras.
El robot se mueve a lo largo de pistas en el suelo entre las filas de plantas de algodón, las hojas con un haz de luz de alta intensidad. Según Débora Milori, la técnica diferentes tipos de estrés biótico (hongos, bacterias y virus) y la carencia abiótica, como las deficiencias nutricionales y el agua, por ejemplo.
“Las imágenes capturadas por la cámara en cada posición de muestra se graban en una unidad de estado sólido (SSD) externa portátil, donde se almacenan y están disponibles para su análisis. Cada muestra recibe una identificación única”, explica el becario postdoctoral Tiago Santiago.
Santiago es responsable del análisis de datos, análisis de imágenes y capacitación en modelos de aprendizaje automático. Los estudiantes de equipo de diferentes campos y con diferentes roles sin el proyecto: la agrónoma Bianca Barreto inició los estudios y los experimentos durante su postdoctorado bajo la beca bajo la supervisión de Débora Milori; Vinícius Rufino es estudiante de pregrado de ingeniería física y trabaja en instrumentación y análisis de datos; Julieth Onofre, PhD en Física, está a cargo del área de instrumentación óptica; Gabriel Lupetti, un mantenimiento de biotecnología.
Prueba de concepto
LumiBot contó con el apoyo de Embrapii Itech-Agro de Embrapa Instrumentation (Integración de tecnologías que permiten el agronegocio), con el objetivo de desarrollar un prototipo para los equipos para minimizar los costos y aumentar la cadena de producción de algodón y soja. Embrapii es una organización que conecta empresas e instituciones de investigación para desarrollar la innovación como LumiBot.
El proyecto consistió en el desarrollo de una prueba de concepto para el diagnóstico precoz de enfermedades con técnicas fotónicas en los sistemas de producción de algodón, en colaboración con Comdeagro.
El proyecto de automatización física fue diseñado en colaboración entre Embrapa Instrumentation y la empresa con sede en São Carlos Equitron Automation y hecho a medida para operar en un invernadero.
La fotónica es una rama de la física que estudia las aplicaciones de la luz, incluyendo su generación, manipulación y detección. Dichas técnicas se aplican ampliamente en varios campos debido a su sensibilidad, precisión y alto potencial de portabilidad.
Categoría: Nematodos
Los nematodos son gusanos microscópicos que son abundantes en el suelo, el agua dulce y el agua salada, que a menudo son parásitos de animales, insectos y plantas, según Embrapa. Atacan las raíces, lo que reduce así la absorción de agua y nutrientes y resulta en un crecimiento limitado de la planta y pérdidas de productividad.
El experimento para diagnosticar la plaga se está llevando a cabo con 400 plantas en macetas en un invernadero, en cuatro grupos 100 – grupo de control, uno bajo estrés hídrico, uno con inoculación del nematodo Aphelenchoides besseyi, y uno con inoculación del nematodo Rotylenchulus reniformis, la especie más común que se encuentra en las plantaciones.
Según Kaique Pereira, el nematodo Rotylenchulus reniformis compromete las plantas, reduce los rendimientos de las plantaciones y es común en las regiones tropicales y subtropicales de Brasil, mientras que Aphelenchoides besseyi responsable, de los síntomas de la hoja verde, de retención de tallo y tejido vegetal deformado, es común en ambientes cálidos y húmedos, ya que son factores esenciales para su desarrollo.
“Los nematodos son un problema muy grave en el cultivo del algodón y resultan en muchas pérdidas para los agricultores, especialmente en el estado de Mato Grosso”, dice Sérgio Dutra, consultor de Comdeagro.
Rafael Galbieri, investigador del Instituto del Algodón de Mato Grosso (IMAmt), dice que el grado de pérdida de productividad debido a los nematodos en Mato Grosso no es conocido con certeza. “El hecho es que hay lugares donde se producen pérdidas significativas, y otros donde el problema es menos grave. Hay informes de pérdidas del 50% al 60% en casos extremos, con un promedio de hasta el 10% al 12% en ciertas regiones. Las pérdidas anuales en el algodón de los cultivos debido a problemas relacionados con los nematodos se estiman en más de R$ 4 mil millones. Hay varios ejemplos de áreas de producción que fueron inviables por su infestación”, informa el doctorado en agricultura tropical.
La soja está en lo diferente. La pérdida asciende a R$27.7 mil millones, según un estudio de la Sociedad Brasileña de Nematología (SBN), Syngenta, y la consultora Agroconsult. “En general, las pérdidas más significativas asociadas con los nematodos se observan en cultivos como la soja y el algodón. Sin embargo, ya está claro que los patógenos afectan la productividad de todos los cultivos en el país, a menudo incluso más intensamente que en los principales cultivos”, dice la presidenta de SBN, Andressa Cristina Zamboni Machado.
Según ella, Brasil alberga varias especies de alta agresividad que se han extendido por las regiones agrícolas y son responsables de las grandes pérdidas económicas en la agroindustria. “Sin embargo, esos organismos no siempre están correctamente escritos o manejados, lo que exacerba aún más sus efectos en la producción”, informa.
PUBLICADA POR : https://www.embrapa.br
