Маниока (также известная как кассава, юка или маниок съедобный) — это многолетнее тропическое растение семейства Молочайные, главная ценность которого заключается в крупных клубневидных корнях, богатых крахмалом. Исторически она происходит из Южной Америки, но сегодня стала третьим по значимости источником углеводов в тропиках после риса и кукурузы. В Африке к югу от Сахары на неё приходится около 37% всех потребляемых калорий, а для более чем 300–500 миллионов африканцев она является основой ежедневного рациона.
Популярность и ценность маниоки стремительно растут из-за глобального изменения климата и экономических кризисов. Ученые часто называют её «Рембо среди продовольственных культур» за невероятную живучесть. Маниока способна расти и давать урожай в условиях жесткой засухи, при температурах до 35 °C и на крайне бедных, истощенных почвах, где гибнут кукуруза, пшеница и бобовые.
У культуры нет фиксированных сроков уборки. Корни могут оставаться в земле до трех лет без потери питательных свойств. Фермеры выкапывают их ровно тогда, когда семье нужна еда, что спасает регионы от голода во время засух и стихийных бедствий.
В тропическом климате это самая продуктивная культура по выходу калорий на единицу площади. Один куст может дать корни весом до 15 кг.
Бурая полосатость маниоки (англ. Cassava Brown Streak Disease, сокр. CBSD) — это высокоинфекционное, разрушительное вирусное заболевание, поражающее маниоку. Болезнь вызывается двумя видами РНК-содержащих вирусов из семейства Potyviridae: собственно вирусом бурой полосатости маниоки (CBSV) и угандийским вирусом бурой полосатости маниоки (UCBSV). Поскольку маниока служит базовым источником калорий для сотен миллионов человек, эта инфекция признана одной из главных угроз продовольственной безопасности и причиной локальных гуманитарных катастроф в Африке.
Визит международной команды исследователей, которые занимаются этой проблемой, стал частью проекта NSF-BBSRC «Экология и эволюция инфекционных заболеваний», посвященного изучению того, как мультиспектральная визуализация (MSI) и моделирование заболеваний могут улучшить борьбу с CBSD, одним из наиболее опасных вирусных заболеваний, поражающих производство маниоки в Восточной Африке.
Ожидается, что маниока будет играть все более важную роль в обеспечении глобальной продовольственной безопасности благодаря своей устойчивости к изменению климата. Однако болезнь CBSD продолжает угрожать производству в странах Африки к югу от Сахары, уничтожая корни маниоки, при этом часто оставляя мало видимых симптомов на листьях и стеблях. Фермеры часто обнаруживают заражение только при сборе зараженного урожая.
В ходе визита исследователи из Ротамстедской исследовательской станции (Rothamsted Research) и IITA-Tanzania использовали недавно разработанные в Манчестерском университете устройства MSI. Эти устройства были откалиброваны и протестированы в Университете штата Северная Каролина, где в лабораторных условиях они показали 95% точность в обнаружении инфекции CBSD всего через 28 дней после заражения, до появления видимых симптомов. Технология MSI анализирует листья маниоки, используя несколько длин волн света, а модели машинного обучения интерпретируют полученные спектры для идентификации зараженных растений.
Навин Патель, представлявший исследовательский центр Ротамстед во время визита, сказал: «Непосредственное использование устройств в полевых условиях позволило нам гораздо лучше понять их практические преимущества и недостатки, включая время сканирования, удобство использования, условия окружающей среды, обращение с устройством, а также то, насколько осуществимо крупномасштабное полевое сканирование на практике».
Полевые испытания также предоставили важную возможность связать работу по моделированию, проводимую Васти Алонсо Чавесом в исследовательском центре Ротамстед, с реалиями борьбы с болезнями в сельскохозяйственных системах. Наблюдение за взаимодействием между распространением болезней, популяциями белокрылки, методами выбраковки, различиями сортов и обнаружением MSI в реальных полевых экспериментах помогло углубить понимание, выходящее за рамки исследований, основанных только на моделировании.
Помимо научной работы, визит также помог повысить осведомленность о проекте среди широкого круга заинтересованных сторон. Более 200 посетителей, включая исследователей, сотрудников института, производителей семян, политиков и представителей общественности, присутствовали на презентациях на стенде IITA. Бывший президент Танзании Джакая Мришо Киквете был среди тех, кому представили проект и его потенциальное влияние на борьбу с болезнями маниоки.
Навин Патель из Ротамстеда также провел часовой семинар в IITA, на котором присутствовало более 40 участников, инициировав обширную дискуссию о моделировании заболеваний, технологиях обнаружения в полевых условиях и будущих применениях в борьбе с CBSD.
Визит способствовал установлению новых форм сотрудничества и выявил высокий интерес к интеграции методов моделирования в программы борьбы с болезнями маниоки. Обратная связь от исследователей и специалистов-практиков теперь поможет определить дальнейшие шаги в разработке моделей и тестировании технологий.
Помимо маниоки, проектная группа считает, что сочетание технологии MSI и эпидемиологического моделирования в конечном итоге может помочь в борьбе с болезнями и других культур, размножаемых вегетативным способом, включая картофель, сладкий картофель, таро и ямс.
Этот многонациональный проект возглавляет Ратгерский университет в сотрудничестве с исследовательским центром Ротамстед, Университетом штата Северная Каролина, Манчестерским университетом и IITA-Танзания.
Источник: Rothamsted Research.
