DETECCION DEL HUANGLONGBING ASISTIDO POR SENSORES

DETECCION DEL HUANGLONGBING ASISTIDO POR SENSORES REMOTOS
PARA LA DELIMITACION OPORTUNA DE LA ENFERMEDAD
CASO: ZONA MEDIA, S.L.P.
Dra. María Guadalupe Galindo Mendoza
Dr. Carlos Contreras Servín
Dr. Moisés Roberto Vallejo Pérez
MC. Luis Olvera Vargas
RESUMEN
El área citrícola de la zona Media de San Luis Potosí es la más importante debido
a la producción de fruta fuera de temporada que coincide con una ventana
comercial y equivale al 46% del valor estatal de la producción. La zona presenta
los rendimientos y producción más altos de naranja, emplea personal local y
foráneo, siendo generadora de empleo y derrama económica y abastece de
naranja a 10 Estados de la república, durante los meses de junio, julio y agosto.
Esta zona citrícola es un nodo de concentración de actividad antrópica y flujo
comercial, en la cual existen condiciones altamente favorables para la
reproducción del insecto vector (D. citri) y rápido contagio debido a la continuidad
espacial de huertos susceptibles. Los costos potenciales por efecto del ingreso del
HLB podrían ascender a 54 millones (MXP) en un lapso de 3 años, causando
incremento del grado de vulnerabilidad de la zona. Con base en lo anterior, el
presente documento corresponde a un análisis y propuesta metodológica para la
rápida detección y delimitación del HLB, mediante el uso de tecnologías basadas
en sensores remotos montados en vehículos aéreos no tripulados “VANTs”
(aerofotomosaicos georeferenciados, imágenes satelitales) espectroradiometria de
campo y uso de espectrómetros Raman, este último que analiza la composición
química de los tejidos con base en el análisis de la dispersión inelástica de la luz a
partir de una fuente monocromática (laser).
ANALISIS PREVIO
Informes generados por LaNGIF desde 2014, sugerían la importancia de mantener
y fortalecer la vigilancia en las áreas citrícolas de la zona Media del estado de San
Luis Potosí, ante la cercanía de casos positivos de HLB en material vegetal y
psílidos infectivos de los Estados circunvecinos. El primer análisis fechado el 20
de agosto de 2014 (simulacro epidemiológico) que incorporó información obtenida
por la aplicación de tecnologías geoespaciales para el manejo del riesgo del HLB
(http://langif.uaslp.mx/documentos/link_archivos/Analisis_SLP_Vfinal.pdf) y que
consideró variables ambientales, hospedantes susceptibles, movilización humana
(migración de 2,500 jornaleros) y movilización comercial (2,090 reportes de carga
equivalentes a de 22,000 ton) (Figura 1 a, b) mostró un escenario de alto riesgo
principalmente en la periferia de la zona urbana y las parcelas cercanas a caminos
o carreteras (Figura 2).
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Figura 1. Índice de movilidad a) comercial y b) humana
Figura 2. Resultado del modelo de riesgo potencial integrado – agosto 2014
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Posteriormente, el 28 de enero de 2015 (Of. LaNGIF-SINAVEF No. 007/15) se
presenta un segundo análisis que justificaba la permanencia de Áreas Regionales
de Control de HLB y PAC (ARCOs) en la zona Media de San Luis Potosí, y se
ratifica la importancia de mantener e incrementar la vigilancia en dicha zona
debido a su vulnerabilidad al ingreso del Huanglongbing. Dicho análisis consto de
dos enfoques de los cuales el propuesto por LaNGIF (geográfico-epidemiológico)
que consideró las variables relieve, movilidad comercial y antrópica, importancia
económica, fluctuación poblacional del PAC y condiciones ambientales óptimas
(incluyendo
variables
climáticas
y
fenómeno
del
NIÑO)
(http://langif.uaslp.mx/documentos/link_archivos/ARCOs_2015_SLP_LaNGIF_Feb
2015.pdf). Los resultados indicaron que la zona Media presenta riesgo alto y muy
alto en más del 63% de la superficie citrícola y según el simulacro de Monte Carlo
(@Risk®) se pronostica que en un lapso de tres años se presentarían pérdidas de
$43.72 millones para Ciudad Fernández y 10.9 millones para Rio Verde (Figura 3).
Figura 3. Resultado del modelo de riesgo basado en condiciones óptimas – febrero 2015
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ACCIONES A IMPLENTAR MEDIANTE SENSORES REMOTOS Y
ESPECTROSCOPIA RAMAN, PARA DELIMITAR ZONAS DE CONTINGENCIA
Implementación del “Protocolo para la detección temprana del
Huanglongbing de los cítricos (Candidatus Liberibacter spp.) mediante
espectroscopia Raman”.
Antecedentes:
En abril y mayo de 2014 se colectaron muestras vegetales sintomáticas y
asintomáticas, de árboles de naranja dulce (Citrus sinensis), lima persa (Citrus
latifolia) y lima mexicana (Citrus aurantifolia) cultivados en zonas con presencia del
Huanglongbing y zonas aparentemente libres; los municipios fueron Coquimatlán,
Tecoman y Armeria en el estado de Colima y los municipios de San Martin
Hidalgo, Ameca y Cocúla en Jalisco, Martínez de la Torre (Veracruz) y Ciudad
Fernández (San Luis Potosí), dichas muestras que fueron colectadas con el apoyo
de los Comités Estatales de Sanidad Vegetal, correspondientes. Las muestras
fueron analizadas en el laboratorio del ENECUSAV, para confirmar su condición
fitosanitaria por qPCR, mismas que también fueron analizadas por espectroscopia
Raman que es una técnica óptica no invasiva, de fácil manejo, de instrumentación
que puede ser muy compacta y en consecuencia puede ser portátil y que además,
permite detectar cambios moleculares y bioquímicos sutiles en los tejidos ya que
mide las frecuencias de dispersión inelástica (Raman) de la luz a partir de una
fuente monocromática (laser), proveyendo información de la composición química
por medio del registro de las vibraciones moleculares. Los resultados preliminares
demostraron que es posible diferenciar entre arboles sanos y enfermos del HLB
con un precisión del 89.2 %, dicha investigación ya han sido presentada en el IV
International Research Conference on Huanglongbing. (Orlando, Florida) y XVI
Congreso Internacional y XLI Congreso Nacional de la Sociedad Mexicana de
Fitopatología
(http://www.irchlb.org/files/e1acb2ad-667f-4e7f-9.pdf)
(http://infit.org.mx/socmexfito/suplemento/docs/Volumen322014/Resumen/SUPL32
14RESUMENESORALES.pdf)).
Actividades a Implementar:
Análisis de zonas con procesos activos de dispersión:
1. Considerando al insecto vector como principal diseminador de la enfermedad,
se delimita un área de influencia conforme a los datos obtenidos in situ.
Adicionalmente, se identifica radiométricamente las zonas potenciales a ser
analizadas por espectroscopia Raman, previamente escalados en imágenes
satelitales MODIS y que considera la presencia de cítricos en la proximidad de
zonas de contagio activo y plantas con características espectrales
sospechosas al HLB.
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2. Visualmente serán identificadas las plantas de cítricos dentro del epifoco de 0.2
km, mismas que serán analizadas mediante espectroscopia Raman (ER).
3. Posteriormente se procede a colectar muestras vegetales según las
indicaciones del “Protocolo de actuación para la detección del Huanglongbing”
emitido por la Dirección General de Sanidad Vegetal e instrucciones del “New
Pest Response Guidelines: Citrus Greening Disease” emitido por el
Departamento de Agricultura de Estados Unidos de Norteamérica; con algunas
modificaciones según el presente protocolo (Anexos). Las muestras son
analizadas in situ con un espectrómetro Raman y los espectros son
almacenados para su preprocesamiento y análisis matemático. (Figura 4)
Figura 4. Procedimiento para la obtención de espectros Raman y zonas de
interés.
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4. Los espectros resultantes son analizados inmediatamente con base en Análisis
de Componentes principales y Discriminante, lo cual permite diferenciar de
manera automatizada las plantas enfermas de las sanas según el Software
diseñado en la Coordinación para la Innovación y Aplicación de la Ciencia y
Tecnología (CIACYT-UASLP) que ha sido incorporado a un Espectrometro
Raman construido en su totalidad dentro del CIACYT por el Laboratorio
Nacional de Ciencia y Tecnología en Terahertz (Figura 5).
5. Finalmente se emite informe preventivo indicado la posición de las plantas
probablemente enfermas por el HLB según los resultados por Espectroscopia
Raman; además, se actualizará el mapa de riesgo en zonas potenciales para
posteriores acciones de delimitación y control del insecto vector y erradicación
de plantas enfermas.
Figura 5. Espectrómetro Raman diseñado y construido por el Laboratorio
Nacional de Ciencia y Tecnología en Terahertz (C2T2) de la Coordinación Para
la Aplicación de la Ciencia y Tecnología (CIACYT-UASLP).
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Implementación del “Protocolo para la detección temprana del
Huanglongbing mediante Vehiculos Aereos no Tripulados (VANTs) y
espectroradiometría de campo”.
Antecedentes:
En abril de 2013 se tomaron datos radiométricos en 17 parcelas de limón
mexicano (Citrus aurantifolia) cultivados en zonas con presencia del
Huanglongbing y zonas aparentemente libres, en el municipio de Tepalcatepec,
Michoacán; dichos datos fueron colectados con el apoyo del Comité Estatales de
Sanidad Vegetal del estado. Se obtuvieron 1,320 firmas espectrales con un
radiómetro multiespectral modelo CROPSCAN®-MRS85 que mide reflectancias
del dosel en cinco regiones del espectro electromagnético (485, 560, 660, 830,
1650 nm). Las firmas fueron categorizadas de acuerdo al estatus fitosanitario de
cada árbol medido en Libre (no infectado), Sospechoso (presenta síntomas, pero
no ha sido confirmado en laboratorio), Infectado con HLB y Síntomas de Moteado
(Planta confirmada como positiva para HLB en laboratorio y que presenta
síntomas de moteado). Los resultados preliminares demostraron que es posible
diferenciar entre arboles sanos y enfermos del HLB, con una precisión del 80% por
clase, dicha investigación ya ha sido presentada en la XX reunión nacional Selper
–México. Adicionalmente, el LaNGIF ha adquirido dos Vehículos Aéreos No
Tripulados con sensores que capturan imágenes en infrarrojo y visible (650 a 1200
nm) a una resolución de 2 cm, con lo cual se tendrá la capacidad de escalar los
datos
radiométricos
sobre
imágenes
ortorectificadas.
(http://langif.uaslp.mx/selper/documentos/CD_SELPER_2013/MEMORIAS_SELPE
R_PDF/Monitoreo/ID_097.pdf)
Actividades a Implementar:
Análisis de zonas con procesos activos de dispersión:
1. El lugar de las mediciones se realizarán conforme lo establece la actividad 1 y 2
del “Protocolo para la detección temprana del Huanglongbing de los cítricos
(Candidatus Liberibacter spp.) mediante espectroscopia Raman”, antes
mencionado.
2. Se harán mediciones radiométricas en los árboles donde se hagan las colectas
de muestra vegetal. Se medirá en tres repeticiones, se obtendrá una imagen en
nadir de la copa del árbol, según el “Manual de radiometría de campo para la
vigilancia y protección fitosanitaria” emitido por el Laboratorio Nacional de
Geoprocesamiento e Información Fitosanitaria (Figura 6).
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3. Posteriormente, se realizará un vuelo con VANT, siguiendo los “Requerimientos
para operar un sistema de aeronaves pilotadas a distancia” emitido por la
Secretaria de Comunicaciones y Transportes, para las zonas urbanas se realizará
un vuelo sólo en nadir a 200 m de altura y en áreas rurales se planeará el vuelo en
toda la parcela muestreada (Figura 6).
Figura 6. Procedimiento para la obtención de firmas espectrales y ortomosaicos
con VANTs
4. Los resultados serán procesados en Sistemas de Información Geográficas y
programas especializados, del cual se obtendrá informes preventivos de la
identificación de plantas probablemente positivas al HLB. Dicho procedimiento ya
ha sido validado para el estudio de otros problemas fitosanitarios (Figura 7) y por
lo tanto, también será implementado para la delimitación oportuna de zonas de
contingencia y detección de árboles sospechosos al HLB.
CONCLUSIONES
El principal objetivo de los ARCOs es prevenir que los arboles sean infectados por
el Huanglongbing y mientras exista una incidencia en árboles enfermos inferior al
1% por año, será posible mantener la situación contralada y siempre que todos los
productores realicen las actividades preventivas y de control de la enfermedad de
manera organizada, incluyendo aquellos productores reticentes. Una vez superado
el 1% de incidencia, el método de control más eficiente será el genético a través
de variedades tolerantes a la enfermedad (Bové, 2015, IRCHLB, Orlando Fl.). Las
tecnologías basadas en sensores remotos, son una alternativa viable para la
detección temprana de árboles enfermos a costos bajos (LaNGIF, 2015, IRCHLB,
Orlando Fl.).
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Imagen 7. Análisis de la incidencia y severidad de síntomas asociados a presencia
de VTC, acorde al análisis de información espectral obtenida mediante VANTs.