Agricoltura digitale per la selezione del grano

Che cosa dobbiamo cambiare nella lotta contro la ticchiolatura fogliare del grano (Septoria Tritici Blotch, STB)?

Attualmente l'industria si concentra sulla lotta al fungo con i pesticidi. Vengono costantemente sviluppati nuovi fungicidi, ma il risultato è sempre lo stesso: A un certo punto, il fungo diventa resistente. Quando ci siamo trovati di fronte a un campo di prova a Eschikon completamente infestato dalla STB nonostante il trattamento professionale con la più recente miscela di fungicidi, abbiamo deciso che era giunto il momento di provare qualcosa di diverso. Abbiamo spostato la nostra ricerca dallo studio del fungo allo studio dell'ospite e di come renderlo più resistente. A tal fine, abbiamo identificato dei marcatori genetici di resistenza alla malattia che possono essere utilizzati nei programmi di selezione del grano.

Cosa avete imparato dallo studio degli ospiti infetti?

Nel campo di prova sono state piantate 335 diverse varietà di grano d'élite, ciascuna con diversi tratti genetici che influenzano la resistenza alla STB. Abbiamo monitorato le piante per diversi mesi e siamo riusciti a identificare due componenti indipendenti della resistenza: 1) la capacità dell'ospite di resistere ai danni fogliari e 2) la capacità dell'ospite di impedire la riproduzione del patogeno. Quest'ultima si è rivelata la chiave nella lotta contro il fungo.

Cosa c'è di digitale nel suo approccio?

Per verificare la nostra teoria sulle diverse componenti della resistenza, avevamo bisogno di molti dati. Abbiamo raccolto sul campo 21.420 foglie infestate. Sarebbe stato estremamente noioso, se non impossibile, esaminare ogni singola foglia a occhio, per non parlare degli inevitabili errori di valutazione umana. Abbiamo quindi scannerizzato le foglie e automatizzato l'analisi delle immagini utilizzando il nostro software sviluppato in proprio. Con un ampio set di oltre 8 milioni di punti dati, siamo riusciti a identificare le piante che hanno resistito meglio alla moltiplicazione del patogeno. Abbiamo quindi identificato i marcatori genetici per la maggiore resistenza, che possono essere utilizzati nei futuri programmi di selezione del grano. Abbiamo anche trovato indicatori precoci che possono essere utilizzati per prevedere i danni all'ospite nella tarda stagione di crescita.

Qual è il prossimo passo?

Stiamo cercando un partner industriale con le competenze adeguate nel campo della robotica, poiché vogliamo automatizzare completamente la nostra tecnologia di fenotipizzazione ad alta produttività. Un robot può facilmente smistare e scansionare migliaia di fogli singoli. Questo ci decide di avere più dati di immagine e ci permette di condurre esperimenti migliori. A loro volta, grandi quantità di dati aprono la porta a un algoritmo di apprendimento automatico per ottimizzare ulteriormente l'analisi delle immagini. Questo ci permette di identificare meglio le piante più resistenti e i relativi geni di resistenza. Riteniamo che questa sia la chiave per contenere la peronospora fogliare della Septoria.