Un disparo en la oscuridad

Las aplicaciones nocturnas de luz ultravioleta son prometedoras para el control del moho en polvo.

Un “aspersor de luz” experimental proyecta luz ultravioleta de onda corta en el dosel de un viñedo de Cornell University para matar el moho en polvo. Durante la noche, el mecanismo natural de defensa del patógeno fúngico contra la luz UV está apagado, por lo que una pequeña cantidad de luz es todo lo que se necesita para dañar el ADN del patógeno, dijo el patólogo David Gadoury de Cornell University. (Cortesía de David Gadoury/Cornell University)

*Este artículo fue publicado originalmente en la edición de agosto de 2019 de Good Fruit Grower.

Brilla en la oscuridad como un OVNI.

Pero no es una nave espacial escabulléndose a través de un viñedo de Cornell University en la oscuridad de la noche. Es un estudio que utiliza luz ultravioleta para matar el moho en polvo con lámparas y reflectores germicidas instalados para brillar brevemente la luz que daña el ADN en cada superficie en el dosel a medida que las luces son arrastradas hacia el extremo de la fila por un tractor.

Básicamente en un pulverizador de luz.

Y la tecnología es promisoria para el control del moho en polvo en las uvas de vinificación, las fresas, los lúpulos y las verduras, según David Gadoury, un patólogo de la uva de Cornell University que ha estado probando la mejor manera de aplicar la luz UV para el control de enfermedades por hongos.

La idea se remonta a décadas atrás, pero las primeras investigaciones se toparon con una barrera importante: al usar suficiente luz UV para matar a los patógenos, también se dañan sus plantas hospederas. Todo cambió cuando los investigadores intentaron aplicar la luz por la noche.

David Gadoury

“Las personas realmente no creen que los hongos sean receptivos a la luz, pero sí lo son, como las plantas, y lo ven y lo usan para controlar su desarrollo”, dijo Gadoury. Durante el día, los hongos y las plantas sienten la luz y encienden los sistemas para reparar el daño del ADN causado por la luz UV, pero en la noche, esos mecanismos se apagan creando una oportunidad.

“Por la noche, las defensas de las plantas también están bajas, pero se puede usar una dosis mucho más pequeña para matar al patógeno”, dijo. “Es bastante fácil matar a un organismo unicelular en la superficie de la hoja”.

La luz UV de onda corta evita que se replique el ADN, por lo que evita que el moho en polvo germine nuevas esporas. La dosis necesaria depende de la intensidad de la luz y del tiempo de exposición, indicó Gadoury.

En los últimos tres años, el equipo de investigación del Centro de Investigación de Iluminación del Instituto Politécnico Rensselaer, la Universidad Noruega de Ciencias de la Vida, la Universidad de Florida y el Tecnológico de Agricultura Cornell han hecho un gran avance al entender la mejor manera de aplicar las cantidades efectivas de luz a diferentes cultivos. El proyecto cuenta con el apoyo de 10 millones de dólares en fondos del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA), las instituciones de investigación involucradas y un viñedo comercial en la región de los lagos Finger de Nueva York.

Otro equipo de investigadores de la Appalachian Fruit Research Station del USDA en Virginia Occidental también ha estado trabajando en aplicaciones de luz UV para fresas, donde se ha demostrado que controla el moho en polvo, el moho gris y las arañas rojas (consultar la sección de “El sistema para fresas combina la luz UV con biocontroles” en la página opuesta).

El patólogo del USDA Wojciech Janisiewicz dijo que la investigación sobre los rayos UV ha despegado en los últimos años desde que se descubrió que “es mucho más fácil matar al patógeno si lo mantienes en la oscuridad durante dos a cuatro horas”, dependiendo de cuál se trate.

“No es cuestión de si estará disponible, sino cuándo estará disponible la tecnología de manera comercial”, dijo, refiriéndose tanto al sistema para fresas que desarrolló junto con sus colegas, como a las aplicaciones de otros grupos de investigación en otros productos.

Brillo del viñedo

La configuración del viñedo de Gadoury utiliza un arreglo de 75 a 100 lámparas —tubos de vidrio similares a las lámparas fluorescentes pero sin el recubrimiento que las lámparas domésticas utilizan para cambiar la longitud de onda a la zona segura— combinado con reflectores, dentro de un escudo que transporta las lámparas por encima del dosel.

“No es un rayo mortal, pero le causará quemaduras graves, y si lo mira directamente, podría dejarlo ciego”, dijo Gadoury, agregando que la configuración del viñedo está designada para evitar la exposición de los trabajadores a los rayos UV con escudos, de manera que solo sea visible el resplandor. “Cuando ves estas cosas pasando a través del viñedo por la noche, brillando en la oscuridad, es algo de otro mundo”.

Dentro de la configuración hay suficientes reflectores para crear una niebla de partículas de luz que botan alrededor y golpean la superficie de cada dosel. Los ingenieros del Centro de Investigación de Iluminación han trabajado en la manera de optimizar ese pulverizador de luz y la manera de dimensionarlo para su aplicación, dijo Gadoury.

Si uno desea arrastrar una configuración detrás de un tractor a 2 millas por hora, tiene que hacer que sea lo suficientemente largo y lo suficientemente brillante para obtener la suficiente exposición a esa velocidad. Por el contrario, una configuración de robots que se arrastre a través de un campo de fresas puede ser mucho más reducida, ya que también se mueve mucho más lento.

El equipo de investigación ofrece seminarios sobre el diseño del equipo necesario para las necesidades de un cultivo. Eso es inusual para una tecnología agrícola emergente, pero Gadoury explicó que la idea básica no es patentable, porque las patentes que se presentaron hace varias décadas ya expiraron.

En cambio, “los presupuestos de las subvenciones están realmente dedicados a proporcionar hardware y experiencia a las personas”, dijo. “Haremos que la tecnología esté disponible libremente, pero no estamos en el negocio de la comercialización”.

Él espera que una empresa tome la idea y construya configuraciones comerciales, pero hasta entonces, el equipo de investigadores proporciona el hardware, la parte electrónica y las calibraciones a las personas interesadas en un puñado de huertas comerciales e instituciones de investigación, para que puedan construir sus propias configuraciones.

“Creo que probablemente está funcionando porque hemos tenido la suerte de reclutar a un grupo estratégico de primeros usuarios”, dijo. “Queremos ponerlo al alcance de personas que lo utilicen”.

Eso incluye a Bully Hill Vineyards, un viñedo a lo largo del lago Keuka en la región de los lagos Finger, en el que se planea probar una configuración en este verano.

Una aplicación semanal de luz UV parece ser suficiente para controlar el moho en polvo de la vid, dijo Gadoury, mientras que en las fresas, funciona mejor aplicarlo dos veces por semana en el periodo pico de desarrollo de patógenos.

Curiosamente, en los estudios realizados en invernaderos, la luz UV también parece controlar el moho lanoso en las parras, pero a través de un mecanismo completamente diferente. Cuatro segundos de exposición UV parecen preparar la capacidad de la planta para defenderse del patógeno.

“Fue una gran sorpresa, pero es extremadamente eficaz”, dijo Gadoury, citando un control cercano al 100 por ciento en las condiciones de laboratorio. “Después entenderemos el porqué. En este momento, solo vamos a hacerlo”.

El sistema para fresas combina la luz UV con biocontroles

El patólogo Wojciech Janisiewicz explica la manera en la que la exposición a la luz UV, seguido de un periodo de oscuridad, controla las enfermedades por hongos y las arañas rojas en las fresas en la estación de investigación agrícola del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos, Appalachian Fruit Research Station en Kearneysville, West Virginia, en 2018. (Kate Prengaman/Good Fruit Grower)

En Appalachian Fruit Research Station, los investigadores están afinando un sistema específico para aplicar la luz UV, y esperan comercializarlo.

El sistema PhylloLux para el control de plagas en fresas utiliza 60 segundos de irradiación, seguidos de varias horas de oscuridad, para dañar el ADN del moho en polvo, moho gris y antracnosis.

Pero Wojciech Janisiewicz, Estados Unidos. Pero Wojciech Janisiewicz, el patólogo del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos que desarrolló el sistema con su colega Fumiomi Takeda, un pequeño horticultor de frutas temía que el uso de la luz UV para matar microbios también pudiera crear una oportunidad para que se mudaran los microbios equivocados.

“Así que buscamos microbios que pueden colonizar flores”, dijo. “Podemos matar dos pájaros de un solo tiro usando la irradiación y luego colonizar el vacío microbiano creado por el tratamiento UV para un buen biocontrol”.

Luego, notaron que las filas tratadas con rayos UV tenían muchas menos arañas rojas.

“La diferencia fue el día y la noche”, dijo Janisiewicz, indicando que las poblaciones permanecían debajo de los umbrales del manejo comercial.

En una prueba de túneles altos, colocaron lámparas UV en una plataforma con ruedas que rodaba sobre las filas, y que estaba programado para permanecer automáticamente un minuto en cada sección. Mientras tanto, el mantillo reflector rebotaba la luz UV hacia arriba hasta la parte inferior de las hojas.

Están en un sistema de luz por encima y por debajo para la producción de mesa alta, dijo Janisiewicz, y planean trabajar con un colaborador para diseñar robots que puedan acarrear las luces de un lado a otro sobre las filas de las fincas comerciales.

“Es una cuestión de economía”, dijo respecto a la última fase de la investigación para idear la mejor manera de aplicar niveles eficientes de luz UV. “Parece que el robot podría diseñarse para pequeños productores a un costo similar al que gastan para fumigar”.

Sobre el Autor

Kate Prengaman

Kate Prengaman is an associate editor for Good Fruit Grower, writing articles for the print magazine and website. Contact her at 509-853-3518 or at kate@goodfruit.com

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