El uso de drones con cámaras avanzadas, que detectan tanto el calor como la luz, puede ayudar a los científicos a medir mejor cómo las plantas de trigo cultivadas en el campo hacen frente al cambio climático. Este enfoque facilita la búsqueda y el desarrollo de variedades de trigo que sean más resistentes a los desafíos climáticos, lo que ayuda a garantizar la seguridad alimentaria futura.
Un nuevo estudio dirigido por investigadores de la Facultad de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente de la Universidad Hebrea y el Instituto Volcani cambia la forma en que los científicos descubren los secretos de la resistencia del trigo.
Mediante el uso de drones equipados con cámaras térmicas e hiperespectrales avanzadas, el equipo ha encontrado un método más rápido y preciso para identificar variedades de trigo que pueden prosperar en climas cálidos y secos, una prioridad urgente frente a la inseguridad alimentaria mundial y el cambio climático.
El estudio, dirigido por el candidato a doctorado Roy Sadeh bajo la supervisión del Dr. Ittai Herrmann y el Prof. Zvi Peleg del Instituto de Ciencias Vegetales y Genética en Agricultura de la Universidad Hebrea, utilizó vuelos de drones sobre experimentos de trigo ubicados en el refugio de lluvia en el centro de investigación y educación Pheno-IL para fenómicas de estrés de cultivos para recopilar imágenes detalladas que capturan tanto el calor emitido como el luz reflejada por las plantas.
Estas imágenes permitieron a los investigadores estimar qué tan bien las diferentes variedades de trigo manejan el agua a través de sus estomas, pequeños poros en las hojas que regulan la humedad y el intercambio de gases. También se rastrearon rasgos como el índice de área foliar y el contenido de clorofila.
Con la ayuda de modelos de aprendizaje automático, el equipo de investigación analizó estos datos a lo largo de dos temporadas de cultivo. Vincularon con éxito estos rasgos de la planta a regiones específicas del genoma del trigo, identificando 16 marcadores genéticos relacionados con un mejor rendimiento en condiciones óptimas y de sequía. Estos marcadores se validaron aún más en un ensayo de campo de seguimiento.
“Hasta ahora, medir la conductancia estomática, la capacidad de la planta para regular el agua, era lento y requería herramientas manuales”, dijo Roy Sadeh, autor principal del estudio. “Este enfoque basado en drones ofrece una nueva forma rápida y poderosa de identificar plantas tolerantes a la sequía, sin tocar las plantas”.
Los hallazgos ofrecen un camino práctico a seguir para los mejoradores que buscan desarrollar trigo de alto rendimiento y resistente al clima. La integración de la tecnología de drones con el análisis genético podría acelerar drásticamente la reproducción genética, ayudando a la agricultura a mantener el ritmo de la demanda mundial de alimentos y las condiciones ambientales cambiantes.
Acerca del estudio
La investigación involucró 300 genotipos diversos de trigo cultivados en condiciones óptimas y de sequía en una instalación de refugio contra la lluvia. El equipo utilizó modelos de máquinas vectoriales de soporte para estimar los rasgos de las plantas en función de las imágenes recopiladas por drones, logrando una mejora del 28% en la precisión de la estimación del uso del agua.
El estudio representa la primera vez que se utilizan mediciones de conductancia estomática basadas en UAV para mapear marcadores genéticos en trigo.
A medida que el cambio climático continúa ejerciendo presión sobre los sistemas alimentarios mundiales, innovaciones como esta ofrecen una forma poderosa de preparar la agricultura para el futuro. Al combinar tecnología de vanguardia con conocimientos genéticos, esta investigación allana el camino para un desarrollo más rápido de variedades de trigo que puedan resistir el calor, la sequía y otras tensiones climáticas, lo que ayuda a garantizar la seguridad alimentaria para las generaciones venideras.
Esta investigación contó con el apoyo del Consejo Israelí para la Educación Superior (Proyecto: Futuros Cultivos para la Agricultura de Carbono), el Ministerio de Relaciones Exteriores de los Países Bajos y el Científico Jefe del Ministerio de Agricultura y Seguridad Alimentaria de Israel.
El artículo de investigación titulado “UAV-borne hyperspectral and thermal imagery integration empowers genetic dissection of wheat stomatal conductance”, ya está disponible en Computers and Electronics in Agriculture.
Investigadores:
Roy Sadeh1, Victor Alchanatis2, Roi Ben-David2, Zvi Peleg1, Ittai Herrmann1.
Instituciones:
1) Instituto de Ciencias Vegetales y Genética en la Agricultura, Facultad de Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente, Universidad Hebrea de Jerusalem.
2) Organización de Investigación Agropecuaria – Instituto Volcani.
