Las enfermedades de las plantas son una amenaza importante para nuestra seguridad alimentaria. La lluvia aporta agua dulce a nuestros cultivos, pero las salpicaduras de gotas también pueden contribuir a la propagación de enfermedades de las plantas. Se sabe que el impacto de las gotas de lluvia es un mecanismo para dispersar esporas microscópicas de patógenos, que infectan los cultivos básicos y devastan el rendimiento de los cultivos.

Investigaciones recientes en el laboratorio Schmale en Virginia Tech y el laboratorio Jung en la Universidad de Cornell han revelado cómo las gotas de lluvia pueden transportar esporas de patógenos de plantas infectadas. El equipo utilizó cámaras de video de alta velocidad para observar tornados microscópicos de esporas de óxido generadas por el impacto de las gotas de lluvia en las hojas de trigo infectadas. Sus hallazgos, que fueron publicados recientemente en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias ( PNAS ), tienen implicaciones para prevenir la propagación de enfermedades en los cultivos de trigo.

"Los estudios anteriores solo se centraron en las esporas dispersas en húmedo después del impacto de las gotas de lluvia. Somos los primeros en demostrar vórtices de aire similares a tornados que resultan del impacto de las gotas de lluvia. Estos tornados microscópicos pueden ayudar a transportar patógenos de plantas a largas distancias, "dijo David G. Schmale III, Profesor de la Facultad de Ciencias Vegetales y Ambientales de la Facultad de Agricultura y Ciencias de la Vida, y miembro de la facultad afiliada del Fralin Life Science Institute.

Los investigadores establecieron experimentos usando una cámara de video de alta velocidad para capturar imágenes de gotas de lluvia que impactan en plantas de trigo infectadas con el hongo de la roya. Puccinia triticina. Estos experimentos arrojan nueva luz sobre la física de la dispersión de esporas durante la lluvia.

"Se necesita investigación interdisciplinaria para unir la patología vegetal y la mecánica de fluidos para estudiar la mecánica de la dispersión de patógenos vegetales, "dijo Hope Gruszewski, un Especialista de Laboratorio Sr. en el Laboratorio Schmale, y coautor del artículo.

Este método previamente desconocido de dispersión de vórtices de aire es un mecanismo de remolino que puede compararse con un mini tornado de aire que transporta los patógenos de la planta fuera de la planta y hacia las corrientes de aire. con el potencial de transporte a distancias mucho más largas.

"Nuestro laboratorio se especializa en imágenes de alta velocidad y mecánica de fluidos. Usamos una cámara de video de alta velocidad para visualizar las esporas de óxido que se liberan de una hoja de trigo infectada. Observamos miles de esporas transportadas en vórtices de aire después del impacto de una gota de lluvia. Eso fue bastante sorprendente, "dijo Sunghwan Jung, profesor del Departamento de Ingeniería Biológica y Ambiental de la Universidad de Cornell.

El mecanismo de dispersión de vórtices de aire podría explicar aumentos abruptos de esporas en la atmósfera inmediatamente después de grandes eventos de lluvia. Comprender la propagación de patógenos vegetales durante las lluvias podría ayudar a los agricultores a administrar mejor el momento de la aplicación de fungicidas a sus cultivos.

"Nuestra investigación tiene el potencial de proporcionar nuevas estrategias para minimizar la propagación de enfermedades en el trigo, lo que podría ayudarnos a satisfacer las futuras demandas de rendimiento de trigo, "dijo Hyunggon Park, un doctorado estudiante del programa de Transporte Biológico (BIOTRANS) en Virginia Tech, co-asesorado por David Schmale, y coautor del artículo.