Los mejoradores de cultivos siempre están buscando formas de mejorar un cultivo. Saben que incluso las pequeñas diferencias en calidad y cantidad pueden significar grandes diferencias en las ganancias para los agricultores. Por lo tanto, hacer que el proceso de reproducción sea más rápido y económico hace que sea más probable que tengan éxito.
por Kaine Korzekwa, Sociedad Americana de Agronomía
Un cultivo comercial popular en Nigeria que los mejoradores están trabajando para mejorar es la yuca. Similar a una batata, tiene raíces tuberosas. Por fuera, puede parecer una batata , pero la mayoría de la yuca es blanca por dentro. Las raíces de yuca son ricas en carbohidratos. En Nigeria (y la mayor parte de África), la mayor parte de la yuca se cultiva como alimento, no para la venta a procesadores industriales. Los agricultores del Sudeste Asiático y América del Sur cultivan yuca principalmente con fines industriales.
La calidad de la raíz es un factor decisivo importante para el éxito de las nuevas variedades de yuca. Desafortunadamente, algunas características de la calidad de la raíz pueden ser difíciles de medir y llevar mucho tiempo. Cuando los fitomejoradores están determinando la calidad de las raíces de yuca, el «contenido de materia seca» es extremadamente importante. Este es el porcentaje de la raíz que no es agua. El problema es que medir el contenido de materia seca de la raíz es un proceso difícil y lento.
Jenna Hershberger, investigadora de la Universidad de Clemson, junto con colaboradores del IITA en Nigeria, probaron un dispositivo portátil llamado espectrómetro para ver si puede medir con precisión este indicador clave de calidad. Publicaron sus resultados en The Plant Phenome Journal , una publicación de la Crop Science Society of America.
«Ejecutar un programa de mejoramiento implica lidiar con muchas compensaciones», dice Hershberger. «Reducir la cantidad de trabajo involucrado en la medición de los rasgos de calidad podría significar que se puede dedicar más esfuerzo a otros aspectos del programa de mejoramiento. Esto puede incluir aumentar la cantidad de plantas que se pueden evaluar. En última instancia, esto podría significar entregar variedades mejoradas a los productores. más eficientemente».
La materia seca de la raíz se mide tradicionalmente pesando los trozos de raíz antes y después de que se sequen en un horno. Aunque este método es preciso, requiere mucho tiempo y mano de obra cuando se procesan las raíces de una prueba de campo completa, señala.
Para acelerar este proceso, los investigadores exploraron el uso de un espectrómetro portátil de infrarrojo cercano de bajo costo . En su estudio, desarrollaron y probaron con éxito este nuevo método para predecir el contenido de materia seca de las raíces. El nuevo método también reducirá la cantidad de muestras que deben secarse en un horno.
El uso de un espectrómetro podría potencialmente ahorrar el trabajo de una semana completa para dos o tres personas durante una prueba de campo, dice Hershberger. Además, los espectrómetros se conectan a teléfonos inteligentes a través de Bluetooth para permitir una recopilación de datos optimizada.
Un espectrómetro funciona emitiendo un pulso de luz. La luz golpea la superficie de la raíz de yuca y se refleja de regreso. Las propiedades únicas de la yuca impactan en el patrón exacto de luz que se refleja. Los investigadores pueden usar las matemáticas para construir y usar modelos estadísticos que aprenden los patrones de reflexión y lo que significan. Esto les ayuda a predecir el contenido de materia seca de la raíz en la yuca.
«Utilizamos modelos estadísticos para relacionar los patrones de reflectancia espectral con el contenido de materia seca de la raíz en 10 ensayos de campo con yuca», explica Hershberger. «Para todas nuestras pruebas, emparejamos las mediciones de rasgos tradicionales con los espectros de nuestro espectrómetro portátil. Luego entrenamos y probamos modelos utilizando diferentes subconjuntos de este conjunto de datos. Esto nos ayudó a tener una idea de qué tan bien los modelos podían predecir el contenido de materia seca. cuando se proporciona sólo con espectros».
A través de su trabajo, descubrieron que es importante tener en cuenta el entorno en el que crece la yuca en el modelo. Los mejores modelos deben entrenarse con muestras de una amplia variedad de condiciones de cultivo y mantenerse actualizados.
«Este nuevo método no es uno y está listo», dice Hershberger. «Se puede usar un solo escaneo con un espectrómetro para predecir muchos rasgos diferentes. Sin embargo, se debe entrenar un modelo separado para cada combinación de rasgo y cultivo. Se debe probar la precisión de los modelos en cada programa de mejoramiento y se deben actualizar de manera rutinaria para garantizar el éxito continuo. .»
«Me apasiona la seguridad nutricional», dice. «Veo el fitomejoramiento como una de las mejores formas de trabajar para lograrlo. La yuca es un cultivo básico para cientos de millones de personas, por lo que si podemos mejorar la yuca , potencialmente podemos tener un gran impacto».
Más información: Jenna Hershberger et al, Espectroscopía de infrarrojo cercano portátil de bajo costo para la predicción del contenido de materia seca de la raíz en la yuca,
The Plant Phenome Journal (2022). DOI: 10.1002/ppj2.20040
