la technologie aéroportée de la NASA détecte la maladie furtive de la vigne

Dans une étude de cas, les scientifiques ont détecté l’infection coûteuse dans les vignes de cabernet sauvignon avant qu’elles ne présentent des symptômes visibles à l’œil humain.

Les moisissures flétrissantes, les bactéries responsables de la pourriture des racines, les virus et autres agents pathogènes des plantes détruisent environ 15 à 30 % des récoltes mondiales chaque année. Une détection précoce peut faire la différence entre une culture ratée et une culture traitable. À l’aide d’un instrument scientifique aéroporté mis au point à Nasa‘s Jet Propulsion Laboratory en Californie du Sud, les chercheurs ont découvert qu’ils pouvaient repérer avec précision les signes furtifs d’une maladie de la vigne qui inflige des milliards de dollars de dégâts annuels aux cultures. La technique de télédétection pourrait faciliter la surveillance au sol de cette culture et d’autres cultures.

Cibler GLRaV-3

Dans deux nouvelles études, des chercheurs de JPL et l’Université Cornell se sont concentrés sur une maladie virale appelée GLRaV-3 (abréviation de l’enroulement associé à la vigne). virus complexe 3). Principalement propagé par les insectes, le GLRaV-3 réduit les rendements et les fruits en développement, ce qui coûte à l’industrie américaine du vin et du raisin quelque 3 milliards de dollars en dommages et pertes par an. Il est généralement détecté par un dépistage vigne par vigne à forte intensité de main-d’œuvre et des tests moléculaires coûteux.

L’équipe de recherche voulait voir si elle pouvait aider les producteurs à identifier les infections à GLRaV-3 de manière précoce et aérienne en utilisant apprentissage automatique et le spectromètre d’imagerie visible/infrarouge aéroporté de nouvelle génération de la NASA (AVIRIS-NG). Le capteur optique de l’instrument, qui enregistre l’interaction de la lumière du soleil avec les liaisons chimiques, a été utilisé pour mesurer et surveiller les dangers tels que les incendies de forêt, les déversements de pétrole, les gaz à effet de serre et la pollution de l’air associée aux éruptions volcaniques.

Application de la technologie

C’est lors d’une campagne de 2020 pour cartographier les fuites de méthane en Californie que la phytopathologiste, le Dr Katie Gold, et son équipe ont saisi l’occasion pour poser une question différente : AVIRIS-NG pourrait-il découvrir une infection secrète des cultures dans l’une des régions viticoles les plus importantes de l’État ? ?

« Comme les humains, les plantes malades peuvent ne pas présenter immédiatement de symptômes extérieurs, ce qui fait de la détection précoce le plus grand défi auquel sont confrontés les producteurs », a déclaré Gold, professeur adjoint à l’Université Cornell et auteur principal des nouvelles études. Dans le cas du virus de l’enroulement de la vigne, il peut s’écouler jusqu’à un an avant qu’une vigne ne trahisse les signes révélateurs de l’infection, tels qu’un feuillage décoloré et des fruits rabougris. Cependant, au niveau cellulaire, le stress est bien en cours avant cela, modifiant la façon dont la lumière du soleil interagit avec les tissus végétaux.

Avantage aérien

Monté dans le ventre d’un avion de recherche, AVIRIS-NG a observé environ 11 000 acres de vignobles à Lodi, en Californie. La région, située au cœur de la vallée centrale de la Californie, est l’un des principaux producteurs des meilleurs raisins de cuve de l’État.

L’équipe a introduit les observations dans des modèles informatiques qu’ils ont développés et formés pour distinguer l’infection. Pour aider à vérifier les résultats, des collaborateurs de l’industrie ont exploré plus de 300 acres de vignobles depuis le sol à la recherche de symptômes viraux visibles tout en collectant des échantillons de vigne pour des tests moléculaires.

Gold a noté qu’il s’agissait d’un processus à forte intensité de main-d’œuvre, entrepris pendant une vague de chaleur en Californie. « Sans le travail acharné des producteurs, des collaborateurs de l’industrie et des équipes de dépistage, rien de ce que nous avons accompli n’aurait été possible », a-t-elle déclaré. Des efforts similaires se poursuivront dans le cadre du NASA Acres Consortium, dont Gold est un scientifique principal.

Les chercheurs ont découvert qu’ils étaient capables de différencier les vignes non infectées et infectées avant et après qu’elles soient devenues symptomatiques, les modèles les plus performants atteignant 87 %. précision. Une détection précoce réussie de GLRaV-3 pourrait aider à fournir aux viticulteurs jusqu’à un an d’avertissement pour intervenir.

Dans un article complémentaire, les chercheurs ont déclaré que leur étude de cas montre comment les capacités émergentes dans l’air et l’espace peuvent soutenir les efforts de surveillance des agents pathogènes au sol. Ces capacités incluent des missions à venir comme la biologie et la géologie de surface (SBG) de la NASA – une partie de la flotte de missions qui composera l’observatoire du système terrestre de l’agence. Ils ont déclaré que SBG fournira des données qui pourraient être utilisées en combinaison avec l’apprentissage automatique pour la prise de décision agricole à l’échelle mondiale.

Agriculture durable et vision d’avenir

Fernando Romero Galvan, doctorant et auteur principal des deux études, a noté que les pratiques agricoles durables sont plus importantes que jamais face au changement climatique. « Je pense que nous vivons une époque passionnante pour la télédétection et la détection des maladies des plantes », a-t-il déclaré. « Des solutions évolutives peuvent aider les producteurs à prendre des décisions de gestion des cultures durables et fondées sur des données. »

« Ce que nous avons fait avec cette étude cible une région de Californie pour une maladie », a déclaré le co-auteur Ryan Pavlick, chercheur au JPL. « La vision ultime que nous avons est de pouvoir le faire à travers la planète pour de nombreuses maladies des cultures et pour les producteurs du monde entier. »