Bu buluş, mahsulü tahrip eden hastalık nedeniyle yılda milyarlarca dolar kaybeden şarap ve üzüm endüstrisi için iyi bir haber olmakla birlikte, nihayetinde küresel tarıma bir bütün olarak yardımcı olabilir.

Araştırmacılar, Kaliforniya'nın Central Valley'i üzerinde uçakla çekilen karmaşık kızılötesi görüntüleri kullanarak, yetiştiricilerin hastalığı tespit edip müdahale edebileceği noktadan önce, enfekte olmuş ancak semptom göstermeyen Cabernet Sauvignon üzüm asmalarını ayırt edebildi.

İki yeni araştırma makalesine göre, makine öğrenimi ve yerinde analiz ile birleştirilen teknoloji, bazı durumlarda enfekte bitkileri neredeyse %90 doğrulukla başarılı bir şekilde tanımladı.

Cornell Üniversitesi'nde üzüm patolojisi yardımcı doçenti ve projenin baş araştırmacılarından Katie Gold, "Viral hastalık tespitini havadan yapabildiğimizi ilk kez gösterdik" dedi. "Bir sonraki adım uzaya ölçeklendirmek."

NASA'nın Jet İtiş Gücü Laboratuvarı, AVIRIS-NG olarak bilinen bir spektrometre olan havadan görüntüleme cihazını uzaya göndermek için çalışırken, araştırma ekibi daha rutin hava görüntüleri ve fırlatılan makineden elde edilen verilerin mahsulleri daha yaygın bir şekilde izlemek için kullanılabileceğini umuyor.

JPL'de üzüm projesinde çalışan araştırma teknoloğu Ryan Pavlick, "Nihai vizyon, bunu uzaydan yapabilmek ve sadece üzümler, sadece bu hastalık ve Kaliforniya'daki birkaç yer için değil, bunu dünyanın her yerindeki çiftçiler için, birçok farklı ürün ve birçok farklı hastalık ve zararlı için yapabilmektir" dedi.

Gold, böyle bir girişimin küresel ölçekte başarılı olması halinde "tüm gıda sistemine fayda sağlayabileceğini" söyledi.

Gold, "Eğer hastalığı erken aşamalarında kontrolden çıkmadan önce tespit edebilirsek ve hedefe yönelik bir müdahale yapabilirsek, kaynaklarımızı daha stratejik bir şekilde kullanabilir, çevreye bıraktığımız kimyasal madde miktarını azaltabilir ve hem çevresel hem de finansal açıdan genel operasyonları daha sürdürülebilir hale getirebiliriz" dedi.

Gold, daha az hastalık ve ürün kaybının, tarım için daha sınırlı pestisit kullanımı ve arazi kullanımı anlamına geleceğini, bunun da insan ve dünya sağlığı için daha iyi olacağını ve finansal faydalar sağlayacağını söyledi.

Ancak Pavlick, bunun hala uzak bir vizyon olduğunu ve spektrometrenin bu on yılın sonunda uzaya gönderilmesinden önce çok daha fazla araştırma yapılması gerektiğini söyledi. Üzüm bağlarına ve asma yaprak sarma virüsü 3 veya GLRaV-3'e odaklanan bu son çalışmanın, bu güçlü teknolojiden nasıl yararlanılabileceğine dair umut verici bir örnek olduğunu söyledi.

Araştırmacılar, yaprak sarma virüsünün öncelikle endemik unlubit tarafından üzüm bağlarına yayıldığını ve hastalık bir kez yerleştiğinde tek tedavinin uzaklaştırma olduğunu, bunun da ABD şarap ve üzüm endüstrisine yılda yaklaşık 3 milyar dolarlık zarar ve kayba mal olduğunu söyledi.

Şu anda virüs, yetiştiriciler tarafından yalnızca zahmetli asma analizi ve pahalı moleküler testler yoluyla tespit ediliyor ve bu da genellikle virüs mahsulleri mahvettikten ve yayıldıktan sonra çok geç sonuç veriyor.

Araştırmaya yardımcı olan bir bağcı savunma grubu olan Lodi Üzüm Komisyonu'nun araştırma ve eğitim direktörü Stephanie Bolton, "Bu sorun mali açıdan çok yıkıcı" dedi. "Bir kez fark edildiğinde, bir bağ boyunca oldukça yaygın olabilir," üzümlerin kalitesini düşürür ve asmaları tamamen kullanılamaz hale getirir.

Gold'a göre bunun nedeni yaprak sarma virüsünün bir yıllık bir gizlenme süresine sahip olması.

Gold, "Bir asma belirti göstermeye başladığında, zaten bir yıldır enfekte olmuş ve virüsü tüm komşularına yayıyor demektir" dedi.

Bu nedenle enfeksiyonu erken teşhis etmenin bir yolunu bulmanın kilit önem taşıdığını belirten Gold, JPL ve Cornell Üniversitesi arasında bir işbirliği olan Lodi üzüm bağları üzerinde 2020 "şarap turuna" yol açan bir zorluk olduğunu söyledi.

Araştırmacılar JPL'de geliştirilen AVIRIS-NG ya da yeni nesil Havadan Görünür/Kızılötesi Görüntüleme Spektrometresi'ni Lodi yakınlarındaki yaklaşık 11.000 dönümlük üzüm bağının üzerinde uçurdu. Pavlick, spektrometrenin, görünür spektrumun çok ötesinde olanlar da dahil olmak üzere yüzlerce ışık kanalından veri topladığını söyledi: "Morötesi ve kızılötesinin çok üstünde."

Makine bir alan üzerinde uçarken, metan sızıntılarını tespit etmek, bir kar tanesinin boyutunu ölçmek veya bir bitki örtüsünün biyokimyasını anlamak gibi uygulamalar için yararlı olabilecek ışığın nasıl yansıtıldığına dair bilgilerle dolu dalgalı çizgilerden oluşan bir harita oluşturur.

Pavlick, "Bu dalgalı çizgilerin her birinin şeklinden dünya hakkında her türlü çıkarımı yapabiliriz" dedi.

Araştırma ekibi bu verileri kullanarak enfeksiyonu ayırt etmek için bilgisayar modelleri geliştirdi ve eğitti, bağ işbirlikçileri ise belirtiler için asmaları analiz etti ve 300 dönümden fazla araziyi tarayarak örnekler sağladı. 

Lodi Üzüm Komisyonu'ndan Bolton, bunun Lodi'deki yerel yetiştiricilerin bir parçası olmaktan heyecan duydukları bir çalışma olduğunu söyledi.

Bolton, çoğu çiftçi ailelerden oluşan yaklaşık 750 yetiştiriciden oluşan topluluk için "Buradaki yetiştiriciler öğrenmeye, sorunlarını çözmeye ve ekip çalışmasına gerçekten kendilerini adamış durumdalar" dedi. "Potansiyel bizi oldukça heyecanlandırdı."

Araştırmanın bulguları sadece kırmızı üzümlere odaklandı, ancak Gold asemptomatik tespitin, hastalıktan etkilenen beyaz üzüm çeşitlerinde de virüsü tespit etmeye yardımcı olabileceğini umuyor, ancak yaprak sarması virüsünün semptomlarını tespit etmek daha zor olabilir.

Gold, "Bitki patolojisinde uzaktan algılamanın kullanımında gerçekten bir rönesans yaşıyoruz" dedi. "Sonunda hayal ettiğimiz şeyi yapabileceğimiz bir noktadayız, yani yetiştiricilerin daha sürdürülebilir seçimler yapmasına yardımcı olmak için hastalığı bir salgına dönüşmeden durdurmak."

Çalışma başarılı olsa da Gold, Kaliforniya'daki ve dünyanın dört bir yanındaki binlerce üzüm bağı üzerinde daha fazla uçak uçuşu yaparak projeyi genişletmenin lojistik veya mali açıdan mümkün olmadığını, bu nedenle gözlerinin uzayda olduğunu söyledi.

Gold, "Uzay, üretimin gerçekleştiği ölçekte izleme fırsatı sunuyor" dedi. "Bu sadece bir yetiştiriciye özgü bir şey değil, çünkü üzüm bağları birbirleriyle sınır komşusu... bu yüzden bunu bölgesel bir topluluk ölçeğinde yönetmemiz gerekiyor. Uzay da bu fırsatı sunuyor çünkü çok daha geniş bir alanı kapsıyor."