Detecção precoce da murcha-de-ceratocystys em eucalipto por meio da espectroscopia foliar

Abstract

A murcha-de-ceratocystis em eucalipto causada pelo fungo Ceratocystis fimbriata, é uma doença letal que pode causar grandes prejuízos econômicos, especialmente quando a disseminação ocorre através do plantio de plantas infectadas mas assintomáticas. Portanto, a detecção precoce da doença é vital para minimizar o risco de disseminação da doença para o campo e a dispersão do patógeno para áreas onde o patógeno não está presente. Embora métodos moleculares possam ser aplicados para detectar a doença em plantas assintomáticas, são destrutíveis, dependentes de amostragem e envolvem um custo elevado. A detecção de doenças no período assintomático através da reflectância hiperespectral estão sendo amplamente utilizadas na agricultura. Nesse sentido, este trabalho buscou diferenciar plantas inoculadas e não inoculadas por meio de espectros foliares de reflectância associados aos índices de vegetação relacionados ao conteúdo de pigmentos fotossintéticos, nitrogênio, celulose, lignina, água e estresse da vegetação. Foram coletadas amostras foliares do terço apical, médio e basal para medição dos espectros com espectrorradiômetro ASD FieldSpec4 ® . As avaliações foram realizadas 0, 12, 24, 48 e 72 horas após a inoculação (hai), assim como 30 e 40 dias após a inoculação (dai). Às 12 hai foi possível observar diferenças no comportamento espectral entre indivíduos não inoculados (NI) e inoculados (I). Nas primeiras horas de avaliação as folhas do terço mediano e basal apresentaram maior representatividade na discriminação de indivíduos inoculados e não inoculados, enquanto as folhas do terço apical tiveram maior representatividade na diferenciação de plantas com e sem sintomas visuais. Os dados espectrais do visível (VIS; 400 – 700 nm) e infra-vermelho próximo (NIR; 700 – 1300 nm) foram mais sensíveis as alterações fisiológicas no início da infecção pelo patógeno e o infra-vermelho de ondas curtas (SWIR; 1300 – 4500 nm) foi representativo na diferenciação de indivíduos em todos os tempos avaliados, principalmente da região espectral envolvida na absorção de energia pelas proteínas. Os índices relacionados ao conteúdo de nitrogênio, clorofilas, carotenóides, biomassa e conteúdo de água apresentaram valores significativos na diferenciação entre os tratamentos nos diferentes períodos de avaliação. Por meio dos resultados obtidos neste trabalho, é possível discriminar indivíduos inoculados e não inoculados através da reflectância foliar bem como aplicar essa metodologia no monitoramento de doenças de plantas no período assintomático da doença. Palavras-chave: murcha-vascular, reflectância foliar, Ceratocystis fimbriata, índices de vegetação.

Ceratocystis wilt, caused by the fungus Ceratocystis fimbriata, is a lethal disease in eucalypt that can cause large economic losses, especially when widespread by asymptomatic infected plants. Therefore, early detection of ceratocystis wilt is vital to minimize the risk to spread of the disease to the field and the dispersal of the pathogen to areas where the disease is not present. Although molecular methods can be applied to detect the disease on asymptomatic plants, they are destructible, sampling dependent and costly. However, the detection of diseases in the asymptomatic period through hyperspectral reflectance is being widely used in agriculture. In this way, this work sought to differentiate inoculated and non-inoculated plants through leaf reflectance spectra associated with vegetation indices related to the content of photosynthetic pigments, nitrogen, cellulose, lignin, water and vegetation stress. Leaf samples were collected from the apical, middle and basal thirds to measure the spectra with ASD FieldSpec4® spectroradiometer. Evaluations were performed at 0, 12, 24, 48 and 72 hours after inoculation (hai), as well as 30 and 40 days after inoculation (dai). At 12 hai it was possible to observe differences in spectral behavior between uninoculated (NI) and inoculated (I) individuals. In the first hours of evaluation, the leaves of the middle and basal thirds were more representative in the distinction of inoculated and non-inoculated individuals, while the leaves of the apical third were more representative in the distinction of plants with and without visual symptoms. Visible (VIS; 400 – 700 nm) and Near-infrared (NIR; 700 – 1300 nm) spectral data were more sensitive to physiological changes at the beginning of pathogen infection and Short-wave infrared (SWIR; 1300 – 4500 nm) was representative in the distinction of individuals at all times evaluated, mainly in the spectral region involved in energy absorption by proteins. The indices related to the content of nitrogen, chlorophylls, carotenoids, biomass and water content showed significant values in the distinction between treatments in the different evaluation periods. Through the results obtained in this work, it is possible to discriminate inoculated and non-inoculated individuals through leaf reflectance as well as to apply this methodology in the monitoring of plant diseases in the asymptomatic period of the disease. Keywords: vascular wilt, leaf reflectance, Ceratocystis fimbriata, vegetation indices.