Yeni araştırmalar, son teknoloji NASA görüntüleme teknolojisinin, müdahale edilmediği takdirde şarap imalathaneleri ve üzüm yetiştiricileri için genellikle yıkıcı sonuçlar doğuran bir bitki virüsünün erken belirtilerini tespit edebildiğini ortaya çıkardı.
Bu atılım, mahsulleri mahveden hastalıklar nedeniyle yılda milyarlarca dolar kaybeden şarap ve üzüm endüstrisi için iyi bir haber olsa da, sonunda bir bütün olarak küresel tarıma yardımcı olabilir.
Araştırmacılar, Kaliforniya’nın Central Valley’i üzerinde uçakla çekilen karmaşık kızılötesi görüntüleri kullanarak, enfekte olan ancak semptom göstermeyen Cabernet Sauvignon üzüm asmalarını, yetiştiricilerin hastalığı fark edip tepki verebileceği noktadan önce ayırt edebildiler.
İki yeni araştırma makalesine göre, makine öğrenimi ve yerinde analiz ile birleştirilen teknoloji, bazı durumlarda enfekte olmuş bitkileri neredeyse %90 doğrulukla başarıyla tanımladı.
Cornell Üniversitesi’nde üzüm patolojisi alanında yardımcı doçent ve projenin baş araştırmacısı olan Katie Gold, “Bu, hava yoluyla taşınan ölçekte viral hastalık tespiti yapma yeteneğimizi ilk kez gösterdik” dedi. “Bir sonraki adım uzaya ölçeklenmek.”
NASA’nın Jet Propulsion Laboratuvarı, havadan görüntüleme cihazını (AVIRIS-NG olarak bilinen bir spektrometre) uzaya göndermeye çalışırken, araştırma ekibi, daha rutin hava görüntülerinin ve fırlatılan makineden elde edilen verilerin, mahsulleri daha geniş çapta izlemek için kullanılabileceğini umuyor.
“Nihai vizyon, bunu uzaydan yapabilmek; sadece üzümler için, sadece bu hastalık için değil, Kaliforniya’daki birkaç yer için değil, bunu dünyanın her yerindeki çiftçiler için, birçok kişi için yapabilmek. JPL’de üzüm projesinde çalışan araştırma teknolojisi uzmanı Ryan Pavlick, “farklı mahsuller ve birçok farklı hastalık ve zararlılar” dedi.
Gold, böyle bir girişimin sonuçlarının – eğer küresel ölçekte başarılı olursa – “tüm gıda sistemine fayda sağlayabileceğini” söyledi.
“Eğer hastalığı erken evrelerinde gerçekten kontrolden çıkmadan önce tespit edebilirsek [and] Gold, hedefe yönelik bir müdahale yaparsak kaynaklarımızı daha stratejik bir şekilde kullanabilir, çevreye verdiğimiz kimya miktarını azaltabilir ve genel operasyonlarımızı hem çevresel hem de finansal açıdan daha sürdürülebilir hale getirebiliriz” dedi.
Daha az hastalık ve ürün kaybının, tarım için daha sınırlı pestisit kullanımı ve arazi kullanımı anlamına geleceğini, bunun da insan ve Dünya sağlığı için daha iyi olmasının yanı sıra finansal faydalar da sağlayacağını söyledi.
Ancak Pavlick, bunun hala uzak bir vizyon olduğunu, spektrometrenin bu on yılın sonunda uzaya gönderilmeden önce çok daha fazla araştırmaya ihtiyaç duyulduğunu söyledi. Üzüm bağlarına ve asma yaprak kıvırcıklığı virüsü 3 veya GLRaV-3’e odaklanan bu son çalışmanın, bu güçlü teknolojinin nasıl kullanılabileceğinin umut verici bir örneği olduğunu söyledi.
Araştırmacılar, yaprak kıvırcıklığı virüsünün öncelikle üzüm bağlarına endemik et böceği tarafından yayıldığını ve hastalık ortaya çıktığında tek tedavinin bu virüsün ortadan kaldırılması olduğunu ve bu durumun ABD şarap ve üzüm endüstrisine yılda yaklaşık 3 milyar dolarlık hasar ve kayıplara mal olduğunu söyledi.
Şu anda virüs, yetiştiriciler tarafından yalnızca bağların ayrı ayrı zahmetli analizleri ve pahalı moleküler testler yoluyla tespit ediliyor; virüs zaten mahsulleri mahvettikten ve yayıldıktan sonra genellikle sonuçları çok geç veriyor.
Araştırmaya yardımcı olan şarap yetiştiricilerini savunan bir grup olan Lodi Şarap Üzümü Komisyonu’nun araştırma ve eğitim direktörü Stephanie Bolton, “Bu sorun mali açıdan çok yıkıcı” dedi. “Bir kez farkedildiğinde, bağın tamamında oldukça yaygın olabiliyor.” Üzümlerin kalitesini düşürüyor ve bağları tamamen kullanılamaz hale getiriyor.
Gold, yaprak kıvırcıklığı virüsünün bir yıllık gizli bir süreye sahip olmasından kaynaklandığını söyledi.
Gold, “Bir asma semptom göstermeye başladığında, zaten bir yıldır enfeksiyon kapmış demektir ve virüsü tüm komşularına yaymaktadır” dedi.
Dolayısıyla enfeksiyonu erken tespit etmenin bir yolunu bulmanın önemli olduğunu söyledi ve bu, JPL ile Cornell Üniversitesi arasındaki bir işbirliği olan Lodi üzüm bağları üzerinde 2020 “şarap turuna” yol açan bir zorluktu.
Araştırmacılar, JPL’de geliştirilen AVIRIS-NG’yi veya yeni nesil Havadan Görünür/Kızılötesi Görüntüleme Spektrometresini Lodi yakınındaki yaklaşık 11.000 dönümlük üzüm bağında uçurdu. Pavlick, spektrometrenin görünür spektrumun çok ötesindekiler de dahil olmak üzere yüzlerce ışık kanalından “ultraviyole ve kızılötesinin çok üstüne kadar” veri yakaladığını söyledi.
Makine bir alan üzerinde uçarken, ışığın nasıl yansıtıldığına dair bilgilerle dolu, dalgalı çizgilerden oluşan bir harita oluşturur; bu, metan sızıntılarını tespit etmek, bir kar tanesinin boyutunu ölçmek veya bir bitkisel türün biyokimyasını anlamak gibi uygulamalar için yararlı olabilir. gölgelik.
Pavlick, “Bu dalgalı çizgilerin her birinin şeklinden, Dünya hakkında her türlü şeyi çıkarabiliriz” dedi.
Bu verileri kullanarak araştırma ekibi, enfeksiyonu ayırt etmek için bilgisayar modelleri geliştirip eğitirken, bağ işbirlikçileri asmaları semptomlar açısından analiz etti ve örnekler sağladı; iki yıl boyunca 300 dönümden fazla üzümü araştırdı.
Gold, “Bu çalışma onların kararlılığı olmasaydı mümkün olamazdı” dedi.
Lodi Şarap Üzümü Komisyonu’ndan Bolton, bunun Lodi’deki yerel yetiştiricilerin parçası olmaktan heyecan duyduğu bir çalışma olduğunu söyledi.
Bolton, çoğu çiftçi ailesinden oluşan yaklaşık 750 yetiştiriciden oluşan topluluk hakkında şunları söyledi: “Buradaki yetiştiriciler öğrenmeye, sorunlarını çözmeye ve ekip çalışmasına gerçekten bağlılar.” “Potansiyel bizi oldukça heyecanlandırdı.”
Araştırmanın bulguları yalnızca kırmızı üzümlere odaklandı, ancak Gold, asemptomatik tespitin, hastalıktan etkilenen ancak yaprak kıvırcıklığı virüsünün semptomlarını tespit etmenin daha zor olabileceği beyaz üzüm çeşitlerinde de virüsün tespit edilmesine yardımcı olabileceğini umuyor.
Gold, “Bitki patolojisinde uzaktan algılamanın kullanımında gerçekten bir rönesans yaşıyoruz” dedi. “Sonunda hayalini kurduğumuz şeyi yapabileceğimiz bir noktadayız; yani hastalıkları salgına dönüşmeden durdurmak ve yetiştiricilerin daha sürdürülebilir seçimler yapmasına yardımcı olmak.”
Çalışma başarılı olmasına rağmen Gold, projeyi Kaliforniya’daki ve tüm dünyadaki binlerce üzüm bağına daha fazla uçak uçuşuyla genişletmenin lojistik veya finansal açıdan mümkün olmadığını, bu yüzden gözlerinin uzayda olduğunu söyledi.
Gold, “Uzay, üretimin gerçekleştiği ölçekte izleme fırsatı sunuyor” dedi. “Bu yalnızca tek bir yetiştiricinin yerelleştirdiği bir şey değil, çünkü üzüm bağları birbirine komşudur… dolayısıyla bunu bölgesel topluluk ölçeğinde yönetmemiz gerekiyor. Uzay da bu fırsatı sunuyor çünkü çok daha geniş bir alanı kaplıyor.”