Robô usa luz para diagnóstico precoce de doença em algodão e soja

Como funciona a tecnologia para detecção de doenças

O LumiBot leva embarcado a técnica fotônica de Imagem de Fluorescência Induzida por LED (diodo emissor de luz). A LIFI, na sigla em inglês, é uma técnica não destrutiva que permite uma aquisição rápida de dados de processos fisiológicos da planta por meio de uma imagem. “A imagem obtida resulta da excitação das folhas com luz ultravioleta-visível, que induz compostos moleculares, como a clorofila e alguns metabólitos secundários, a emitirem luz por meio do processo de fluorescência”, explica Milori.

O robô coleta os dados, que são processados por algoritmos treinados para reconhecer padrões em imagens, a partir dos quais são construídos modelos associados a doenças específicas.

A captura das imagens, realizada em apenas sete segundos e de forma simultânea à iluminação, ocorre em ambiente escuro para evitar a atividade fotossintética da planta e eliminar interferências de outras fontes de luz no sinal de fluorescência registrado pelas câmeras.

O robô se desloca por meio de trilhos presos no piso entre as fileiras dos pés de algodão, avaliando as folhas com um feixe de luz de alta intensidade. De acordo com Débora Milori, a técnica indica diferentes tipos de estresse bióticos (fungos, bactérias e vírus) ou abióticos, como deficiências nutricionais e falta de água, por exemplo.

“As imagens captadas pela câmera em cada posição da amostra são gravadas em um dispositivo externo (SSD) portátil, onde ficam armazenadas e disponíveis para análise. Cada amostra recebe uma identificação única, explica o pós-doutorando Tiago Santiago.

Ele é responsável pela análise de dados, das imagens e pelo treinamento de modelos de aprendizado de máquina. A equipe é composta por estudantes de diferentes áreas do conhecimento e por atuações distintas dentro do projeto.

Vinícius Rufino é graduando em engenharia física e atua na instrumentação e análise de dados, Julieth Onofre, doutora em Física, cuida da área da instrumentação óptica, Gabriel Lupetti, graduando em biotecnologia e responsável pelo acompanhamento do desenvolvimento dos nematoides, a inoculação e processamento das espécies vegetais, Kaique Pereira, biólogo responsável pela manutenção das plantas, a inoculação e contagem de nematoides.

Os nematoides

Nematoides são vermes microscópicos abundantes no solo, água doce e salgada e muitas vezes são parasitas de animais, insetos e também de plantas, segundo a Embrapa. Eles atacam as raízes, diminuindo a absorção de água e nutrientes, o que resulta em redução do crescimento da planta e perdas de produtividade.

O experimento para diagnóstico da praga está sendo conduzido com 400 plantas em vasos em casa de vegetação, separadas em quatro grupos de 100 – controle, estresse hídrico, inoculadas com o nematoide Aphelenchoides besseyi, e inoculadas com o nematóide Rotylenchulus reniformis, espécies mais comuns encontradas nas lavouras.

Segundo Kaique Pereira, o nematoide Rotylenchulus reniformis causa o comprometimento das plantas, reduzindo os rendimentos da plantação, sendo frequente em regiões tropicais e subtropicais do país, enquanto a Aphelenchoides besseyi é responsável pelos sintomas de haste verde, retenção foliar e deforma tecidos da planta, comum em ambientes quentes e úmidos, fatores essenciais para seu desenvolvimento.

“Os nematóides são um problema muito sério dentro do cultivo do algodão e resulta em muitas perdas para os agricultores, principalmente para o Estado do Mato Grosso”, diz Sérgio Dutra, consultor da Comdeagro.

O pesquisador do Instituto Mato-grossense do Algodão (IMAmt), Rafael Galbieri, diz que não se sabe ao certo quanto da produtividade está sendo perdida em função dos nematoides em Mato Grosso.

“O fato é que existem localidades onde há perdas expressivas e outras onde o problema é menor. Há relatos de perdas de 50% a 60% em casos extremos, com média de até 10% a 12% em determinadas regiões. Estima-se uma perda anual superior a 4 bilhões de reais na cultura do algodoeiro em função de problemas relacionados a nematoides. Existem vários exemplos de áreas de produção que se tornaram inviáveis pela infestação desses parasitas”, relata o doutor em agricultura tropical.

Com a soja não é diferente. O prejuízo é de R$ 27,7 bilhões, de acordo com estudo da Sociedade Brasileira de Nematologia (SBN), Syngenta e consultoria Agroconsult.

“Geralmente, as perdas mais expressivas associadas aos nematoides são observadas em culturas como soja e algodão. No entanto, já é possível constatar que esses patógenos afetam a produtividade de praticamente todas as culturas agrícolas do País, muitas vezes de forma ainda mais acentuada do que nas grandes culturas”, afirma a presidente da SBN, Andressa Cristina Zamboni Machado.

Segundo ela, o Brasil abriga diversas espécies de nematoides altamente agressivas, disseminadas amplamente por todas as regiões agrícolas e responsáveis por extensas perdas econômicas no agronegócio. “Entretanto, esses organismos nem sempre são corretamente diagnosticados ou manejados, o que agrava ainda mais seus efeitos sobre a produção”, conta.