Los investigadores de Virginia Tech descubrieron que las plantas de trigo que "estornudan" por condensación pueden afectar enormemente la propagación de enfermedades transmitidas por esporas, como la roya de la hoja de trigo, que puede causar pérdidas de rendimiento de los cultivos de hasta 20 por ciento o más en los Estados Unidos y máspérdidas promedio en naciones agrícolas menos desarrolladas.
El estudio, publicado el 19 de junio, y presentado en la portada de la Revista de la interfaz de la Royal Society , es parte de una subvención de tres años obtenida del Instituto Nacional de Alimentos y Agricultura del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos para estudiar la dispersión de patógenos de trigo por la lluvia y la condensación de gotas de saltos.
Jonathan Boreyko, profesor asistente de ingeniería mecánica en la Facultad de Ingeniería es co-investigador principal de la beca y David Schmale, profesor de fitopatología, fisiología y ciencias de las malas hierbas en la Facultad de Agricultura y Ciencias de la Vida, es el principalinvestigador del proyecto de casi $ 500,000.
"El profesor Schmale había visto parte del trabajo que hemos estado haciendo sobre la condensación y tenía curiosidad por ver qué podíamos aprender sobre la condensación en las hojas de trigo", dijo Boreyko. "El proyecto no comenzó con ninguna expectativa, pero la genteYa sabíamos que las salpicaduras de lluvia y el viento hacían que las esporas patógenas se eliminaran de las plantas y se extendieran a otras, y queríamos ver si la condensación también podría desempeñar un papel en la dispersión de esporas ".
A los estudiantes que participaron en el estudio se les dijo que no esperaran que saltaran gotas en sus pruebas de condensación, ya que se sabe que las gotas solo ocurren en superficies específicas, a saber, superficies superhidrofóbicas normalmente asociadas con materiales exóticos, como hojas de loto y piel de geco.las superficies no se humedecen, y cuando crece el condensado esférico, las gotas se fusionan para liberar la tensión superficial, que se convierte en energía cinética, que las impulsa desde la superficie.
"Conceptualmente, lo que hacen las plantas es estornudar", dijo Boreyko. "Las gotas que saltan, a razón de 100 o más por hora, son una violenta expulsión de rocío de la superficie. Es bueno para la planta porque eseliminar las esporas de sí mismo, pero es malo porque, como un estornudo humano, las gotas de líquido están llegando a las plantas vecinas. Como un resfriado, es fácil ver cómo una sola planta infectada podría propagar una enfermedad en todo un cultivo ".
El documento, escrito por Saurabh Nath y Farzad Ahmadi, estudiantes graduados de mecánica de ingeniería en el laboratorio de Boreyko, mostró que las gotas saltantes pueden aumentar dramáticamente la dispersión de las esporas de la enfermedad.
"Queríamos averiguar, primero si las gotitas de condensación pueden transportar esporas, y aunque el 90 por ciento de ellas transportan solo una espora, hemos visto casos en los que una gotita ha transportado hasta 11", dijo Ahmadi.también observó qué tan alto pueden saltar las esporas y si pueden pasar la capa límite de la hoja ".
La capa límite, que tiene aproximadamente un milímetro de grosor, es la región del aire cerca de la superficie de la hoja donde el viento no afecta la gota. Si la energía cinética de la fusión mueve la gota saltadora por encima de la capa límite, la gota puedeser llevado por el viento. Dependiendo de la velocidad del viento, es factible que la gota se mueva grandes distancias, incluso a campos o granjas vecinas.
"Usando papel sensible al agua medimos qué tan alto pueden saltar las gotitas", dijo Ahmadi. "Un punto azul en el papel nos muestra una gotita, y un punto rojizo nos muestra una espora, de esta manera podemos calcular ambosla altura y el número de esporas en la gota "
Las gotas en las pruebas de Ahmadi saltaron rutinariamente de 2 a 5 milímetros de la superficie de la hoja, muy por encima de la distancia necesaria para que el viento la tome para volver a depositarse en otro lugar.
"Es importante darse cuenta de que estas gotitas son de tamaño microscópico", explicó Boreyko. "Cada gotita tiene aproximadamente el mismo tamaño que el grosor de un cabello humano, aproximadamente 50 micrómetros, por lo que todo esto está sucediendo a una escala que no tenemosNo lo note. Un viento de 0.1 metros por segundo puede soportar el peso de una gota que salta, mientras que una gota directamente sobre la hoja requiere un viento de 10 metros por segundo - 100 veces más fuerte para ser removido. Una vez que está en el viento, allíes, hipotéticamente, no hay límite a lo lejos que se puede llevar ".
La baja velocidad del viento necesaria para transportar las gotas significa que las gotas de rocío llenas de esporas pueden tener un gran impacto en la salud de los cultivos en un área muy amplia ". Ahora sabemos que el viento y la lluvia no son los únicos factores en la propagaciónde enfermedades entre cultivos ", dijo Boreyko.
La siguiente fase del experimento continuo para Boreyko y su equipo es ver qué tan lejos puede llevar el viento las gotitas que contienen esporas. Usando papel sensible al agua extendido a diferentes distancias de una hoja de trigo, el equipo usará ventiladores parasimule el viento y recopile datos sobre la dispersión de gotas y esporas.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Virginia Tech . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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