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Cómo el modelado matemático ayuda a los esfuerzos para erradicar el virus Bunchy Top del banano

El virus bunchy top del banano (BBTV) es una enfermedad del banano transmitida por áfidos que ha estado en Australia desde 1913 y ha sido contenida por agencias de bioseguridad en el sureste de Queensland y el norte de Nueva Gales del Sur.


por la Universidad de Tecnología de Queensland


Las plantas muy afectadas no producirán frutos si no se controlan y las plantaciones enteras pueden infectarse. BBTV no se puede curar y las plantas infectadas deben destruirse.

Los investigadores de QUT han diseñado un modelo que rastreó la probabilidad de que una planta de banano fuera infectada por pulgones portadores de la enfermedad, con los hallazgos publicados en PLOS Computational Biology .

Los pulgones pueden volar largas distancias a nuevas plantaciones e infectar rápidamente las plantas cercanas.
Las actuales medidas de inspección de los agentes de bioseguridad son costosas y requieren mucho tiempo.
Los modelos matemáticos y estadísticos pueden ayudar a predecir áreas de riesgo de infección.
Un modelo matemático estocástico describe la propagación de enfermedades, la infectividad y las tasas de recuperación.
Los factores ambientales y estacionales externos influyen en la propagación del virus.
El marco se puede adaptar para estudiar la dinámica de otras enfermedades transmitidas por vectores.
Un estudio de 2012 estimó que los beneficios de eliminar la enfermedad valdrían entre $ 16 y 27 millones para Australia cada año.

La distinguida profesora Kerrie Mengersen dijo que a pesar de los métodos tradicionales en curso de monitoreo y manejo de la enfermedad, la erradicación había resultado difícil de alcanzar.

El último estudio, realizado en colaboración con agentes de bioseguridad, se centró en una plantación de banano infectada por BBTV en el norte de Nueva Gales del Sur.

La ubicación de cada planta enferma en la plantación se registró mediante GPS.

El profesor asociado Chris Drovandi dijo que la investigación amplió las estrategias de manejo de enfermedades existentes al calibrar el modelo con datos de campo reales.

«El nuevo modelo que hemos desarrollado cuantifica los efectos de los cambios estacionales, la configuración de la plantación y la propagación del virus del racimo del banano al tiempo que predice áreas de alto riesgo», dijo el profesor asociado Drovandi.

«La transmisión máxima ocurre cuando las temperaturas alcanzan los 25-30 grados, por lo que el clima es un factor importante a considerar en la compleja dinámica de la propagación de BBTV».

Desde 2014, la finca bananera ha sido sometida a inspecciones mensuales implementando una estrategia de manejo de enfermedades de «deshonra y remoción».

El investigador de QUT, Abhishek Varghese, se unió al estudio como parte de una beca de investigación de vacaciones de pregrado, visitando la granja y reuniéndose con funcionarios de la industria.

Dijo que era difícil ver los síntomas del virus en las plantas desde el aire o mediante el uso de drones, ya que las hojas debían observarse por debajo para detectar infestaciones.

«Los árboles de plátano crecen a lo largo de una pendiente empinada y los insectos pueden ser arrastrados y empujados a diferentes partes de la plantación por las fuerzas estacionales», dijo.

«Desde la década de 1930, los topógrafos de campo han rastreado la plantación tratando de identificar las infecciones de forma individual mediante el control de las hojas de banano que muestran una apariencia ahogada o agrupada. Marcan el área infectada sin interrumpir a los insectos y rocían aceite de parafina para asegurarse de que los pulgones no puedan escapar e inyectar un insecticida y herbicida sistémico (glifosato) que mata lentamente la planta de banano y todos los pulgones en su interior «.

Varghese, quien está estudiando una doble licenciatura en ingeniería y economía en QUT, dijo que el modelado matemático estocástico también ayudó a identificar áreas donde la enfermedad permaneció latente en el suelo dos o tres meses después de que se extrajeron los árboles.

«Este es un proceso costoso y laborioso para los topógrafos de campo, por lo que una herramienta de pronóstico precisa puede ayudar a identificar áreas para inspeccionar más cuidadosamente, reduciendo costos y facilitando el trabajo», dijo.

BBTV se introdujo por primera vez en Australia en 1913 a través de chupones infectados de Fiji y se propagó localmente a través del pulgón del banano, Pentalonia nigronervosa.

«Este es un ejemplo fantástico de estudiantes talentosos que utilizan habilidades matemáticas y estadísticas para ayudar a resolver problemas reales que enfrentan los agricultores y la industria agrícola», dijo el profesor Mengersen.

La investigación, titulada «Estimación de un modelo estocástico novedoso para la dinámica de enfermedades dentro del campo del virus Bunchy Top del banano mediante el cálculo bayesiano aproximado», fue escrita por Abhishek Varghese, el profesor asociado Chris Drovandi, Antonietta Mira y la profesora distinguida Kerrie Mengersen de QUT en Australia. Centro de Excelencia para Fronteras Matemáticas y Estadísticas.


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