Выявление болезни кукурузы «tar spot» на ранней стадии

Исследователь из Университета штата Мичиган использует дроны с технологией дистанционного зондирования и снимки со смартфонов, чтобы помочь фермерам быстрее прогнозировать и оценивать тяжесть заболевания кукурузы «tar spot».

«Грибок, вызывающий tar spot, любит прохладную температуру и влажные листья», — сказала Адди Томпсон, доцент кафедры наук о растениях, почве и микробиологии. — «Он может быстро распространяться, вызывая снижение урожайности до 50%». Исследование Томпсон недавно получило поддержку в размере $10 000 от программы Bayer Grants4Ag.

Грибковый патоген Phyllachora maydis, вызывающий tar spot, десятилетиями поражал посевы в Центральной и Южной Америке, но впервые был обнаружен на кукурузе на Среднем Западе США в 2015 году.

Томпсон, генетик растений, начала с поиска устойчивых к болезни сортов кукурузы, проанализировав 800 различных разновидностей летом 2019 года. Перспективные образцы были быстро перенесены в зимний питомник для скрещивания с более элитными сортами.

Вместе с коллегами Мартином Чилверсом и Эрин Бантинг Томпсон провела первые испытания по дистанционному зондированию с помощью дронов, оснащенных спектральными датчиками, для выявления признаков болезни на всем поле. Эти снимки показывают изменения в растениях с высоты птичьего полета.

Tar spot вызывает образование черных поражений на листьях, но до этого грибок может вызывать биохимические изменения в культуре, которые можно использовать для ранней диагностики. В тяжелых случаях болезнь также ослабляет стебли, приводя к их полеганию. Цель Томпсон — выявить заболевание рано, чтобы предупредить фермеров до ущерба для урожая.

В настоящее время команда делает снимки листьев смартфоном на более чем 1000 участках, параллельно оценивая тяжесть заболевания. На этих данных обучаются компьютерные модели для автоматического выявления и количественной оценки пятен на листьях.

«Я хотела бы, чтобы эта технология была доступна любому фермеру с любым телефоном для идентификации и оценки tar spot. Она также будет полезна селекционерам для точной оценки экспериментальных сортов в поле», — сказала Томпсон. — «В будущем мы надеемся использовать гиперспектральные датчики на дронах для выявления очагов болезни, возможно, даже до того, как черные поражения станут хорошо видны».

Эта работа также поддерживается грантами Инициативы сельского хозяйства и продовольственных исследований Национального института продовольствия и сельского хозяйства USDA, Института устойчивости растений MSU и Программы стратегического партнерства MSU по феномике растений для приобретения гиперспектрального дрона и объединения экспертов в области растениеводства и вычислительных наук.