Los cultivos se adaptan a los cambios climáticos y ambientales mostrando ciertos rasgos biológicos modificados. Por ejemplo, las plantas que crecen en los desiertos exhiben resistencia a la sequía.
por la Universidad Agrícola de NanJing
Sin embargo, a veces, el fitomejoramiento se vuelve necesario para garantizar rendimientos óptimos de los cultivos, respuesta al estrés y utilización del agua.
Las herramientas de fenotipado de alto rendimiento se utilizan luego para la detección rápida y rentable de los rasgos biológicos deseados.
Sin embargo, dicha supervisión se vuelve laboriosa y requiere mucho tiempo. También puede dar lugar a interpretaciones subjetivas y destrucción de cultivos. Recientemente, un equipo de investigación ha intentado superar esta limitación utilizando la detección remota hiperespectral rápida. Este artículo fue publicado en Plant Phnomics .
Según el autor principal, Christopher YS Wong, del Departamento de Ciencias de las Plantas de la Universidad de California, Davis, «Evaluamos la fisiología (conductancia de los estomas y el potencial hídrico de las hojas antes del amanecer y al mediodía) y la teledetección hiperespectral basada en el suelo y en la torre (400 a 2400 nm y 400 a 900 nm, respectivamente) para evaluar la respuesta a la sequía en 12 genotipos de frijol común y 4 de frijol tepary en 3 campañas de campo (1 antes de la sequía y 2 después de la sequía).»
El equipo de investigación aprovechó el poder de las imágenes hiperespectrales, extrayendo datos relacionados con rasgos de cultivos específicos de varias regiones del espectro electromagnético utilizando técnicas de imágenes avanzadas, con la ayuda de un dispositivo portátil y un equipo basado en una torre. La plantación de frijol se regó o se dejó sin riego para imitar las condiciones normales y de sequía, respectivamente. Luego, los datos recopilados se analizaron con la ayuda de una técnica basada en el aprendizaje automático llamada regresión de mínimos cuadrados parciales (PLSR).
El modelo PLSR pudo examinar específicamente dos rasgos fisiológicos en el frijol común y el tepary: la conductancia estomática y el potencial hídrico de la hoja (LWP). Tanto la conductancia estomática como la LWP son indicadores del estado hídrico de la planta y, a menudo, se utilizan para evaluar la tolerancia a la sequía.
El autor principal Thomas N. Buckley, profesor asociado del Departamento de Ciencias de las Plantas, comenta: «Los frijoles tepary, nativos de ambientes semiáridos y áridos, generalmente son más tolerantes a la sequía que los frijoles comunes. Exploramos estos genotipos de frijoles comunes y tepary en un campo experimentar con riego (control) y tratamientos de sequía terminal».
El equipo de investigación también desplegó vehículos aéreos no tripulados (drones) para facilitar aún más las mediciones remotas. Luego se hizo una comparación para evaluar la efectividad de los métodos basados en torres y en tierra. Por ejemplo, el equipo notó que el método basado en tierra generalmente funcionaba mejor que el método basado en torre para los 3 rasgos: conductancia estomática, LWP antes del amanecer y LWP del mediodía. Luego, los investigadores utilizaron la agrupación de mapas de calor, principalmente para resaltar la respuesta a la sequía, para caracterizar los fenotipos de respuesta a la sequía.
Los datos hiperespectrales pudieron predecir con éxito los rasgos de frijol bajo investigación. Además, hubo una buena concordancia entre las mediciones fisiológicas y en tierra, lo que validó la técnica. Según los autores, esta nueva técnica agrícola moderna basada en la teledetección también se puede utilizar para predecir las características de los cultivos en geografías bien irrigadas y propensas a la sequía.
«Este estudio demuestra las aplicaciones de la detección remota hiperespectral de alta resolución para predecir los rasgos de las plantas y fenotipar la respuesta a la sequía en los genotipos para el monitoreo de la vegetación y la detección de la población reproductora», concluye el autor principal Troy S. Magney.
Más información: Christopher YS Wong et al, Detección remota hiperespectral para fenotipar la respuesta fisiológica a la sequía del frijol común y tepary, Plant Phenomics (2022). DOI: 10.34133/plantafenómica.0021
