Portugal - Investigadores da Faculdade de Ciências da Universidade do Porto ajudam o kiwi a combater cancro bacteriano

Cientistas da FCUP e do GreenUPorto publicaram um artigo na revista de alto impacto “Frontiers of Plant Science” dedicado ao combate ao Cancro Bacteriano do Kiwi

Em plena época do kiwi, do qual Portugal é o oitavo maior produtor do mundo, uma equipa de investigadores da Faculdade de Ciências da Universidade do Porto (FCUP) acaba de publicar um artigo na revista de alto impacto Frontiers of Plant Science, no qual aborda o progresso científico feito para o desenvolvimento de ferramentas alternativas para o combate ao Cancro Bacteriano do Kiwi (CBK), a doença com maior impacto na produção deste fruto.

Na FCUP e no GreenUPorto – Centro de Investigação em Produção Agroalimentar Sustentável, vários investigadores têm-se dedicado ao estudo da bactéria Pseudomonas syringae pv. actinidiae (conhecida pela abreviatura Psa), que provocou a destruição de milhares de hectares de área cultivada de kiwi um pouco por todo o mundo.

É o caso de Marta Nunes da Silva, que dedicou o seu doutoramento em Ciências Agrárias, concluído em 2021, ao kiwi. Um trabalho orientado pela docente do Departamento de Geociências, Ambiente e Ordenamento do Território, Susana Carvalho e por Marta Vasconcelos, da Escola Superior de Biotecnologia – UCP, que lhe valeu múltiplos prémios, como o da MHT THESIS COMPETITION.

Potencial antimicrobiano de seis óleos essenciais de plantas

Durante anos, foi comum a substituição de cultivares sensíveis à doença por cultivares mais tolerantes. No entanto, nenhuma é totalmente resistente.

Assim, os objetivos de Marta passaram por compreender os mecanismos de tolerância em diferentes espécies de kiwi contra a Psa e explorar estratégias inovadoras e sustentáveis para mitigar o CBK.

Entre outros aspetos, a investigadora identificou a sobre-expressão de um conjunto de 20 genes em A. arguta (o kiwi bebé), associados às principais vias de defesa das plantas, o que abre caminho para programas inovadores de melhoramento de culturas. “Verificámos também que as plantas cultivadas com nitrato como fonte de azoto apresentaram uma menor colonização bacteriana”, conta.

Paralelamente, descobriu uma estratégia sustentável que mostrou muito potencial em ensaios laboratoriais: “seis óleos essenciais de plantas, nomeadamente anis, manjericão, cardamomo, cominho, funcho e louro, que demonstraram eficácia na inibição do crescimento bacteriano da Psa e Pfm [bactéria geneticamente próxima à Psa]”, descreve Marta Nunes da Silva.  A aplicação foliar preventiva e curativa destes óleos, resultou numa redução significativa da colonização da Psa nos tecidos das plantas, apoiando a sua inclusão em estratégias mais sustentáveis de gestão da doença.

Apesar de muito promissores em ensaios laboratoriais, “encontram-se ainda, em geral, em estágios mais precoces de maturidade tecnológica”, concretizam os investigadores.

Uma mão cheia de outras ferramentas

De acordo com a equipa da FCUP e GreenUPorto, o melhoramento genético da actinídea (género ao qual pertencem as plantas do kiwi) é, provavelmente, o aspeto que mais tem contribuído para a gradual recuperação do setor da kiwicultura mundial.

Mas há mais formas de proteger este fruto: o uso de elicitadores das plantas (substâncias ou microrganismos benéficos capazes de potenciar a defesa das plantas contra o patógeno), péptidos antimicrobianos, agentes microbianos de controlo biológico (microorganismos benéficos) e tecnologias de agricultura de precisão para a deteção precoce da doença.

Na FCUP, uma equipa que integra os docentes Mário Cunha e Conceição Santos, está, precisamente, à frente destas tecnologias de agricultura de precisão. Podem ser técnicas espectroscópicas não destrutivas para análise das propriedades óticas das plantas e para a previsão da potencial dispersão do patógeno global, regional e localmente, avaliando assim o risco da Psa.

Segundo os autores do artigo, no qual se inclui também, Miguel Santos, estudante de doutoramento em Ciências Agrárias, estas técnicas preventivas “têm demonstrado potencial para serem efetivamente integrados em programas de vigilância fitossanitária no campo, num futuro próximo”.

Tudo para o bem do kiwi, que tem sido o tema de mestrados, doutoramentos e projetos de investigação da FCUP, e do combate a esta doença que foi detetada em Portugal em 2010. 

Os investigadores acreditam que as lições aprendidas com esta doença pandémica e o conhecimento científico e tecnológico adquirido podem ser importantes para a gestão sustentável de outras doenças das plantas e para lidar com futuros surtos. Universidade do Porto - Portugal

Portugal - Inteligência Artificial aplicada ao estudo da Vida Selvagem

Uma equipa de cientistas, do Primate Models Lab da Universidade de Oxford (Reino Unido) e do Centre for Functional Ecology da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra (FCTUC), desenvolveu um software inovador baseado em Inteligência Artificial (IA) para deteção e reconhecimento de rostos de primatas em ambiente selvagem.

A partir de agora, lê-se no artigo científico com os resultados da investigação publicado esta quarta-feira na revista "Science Advances", cientistas e conservacionistas da vida selvagem vão conseguir poupar bastante tempo e recursos na análise de vídeo recorrendo à Inteligência Artificial.

O novo software, desenvolvido durante dois anos, usa os últimos avanços de “Deep Learning” (aprendizagem profunda, em português, uma área da Inteligência Artificial), para detetar, rastrear e reconhecer os rostos individuais de chimpanzés na natureza, juntamente com um conjunto de ferramentas gratuitas que permitem a outros investigadores identificar vídeos e treinar o software com os seus próprios conjuntos de dados.

Este estudo é o primeiro a rastrear e reconhecer continuamente indivíduos numa ampla variedade de poses, e executa com alta precisão vídeos mais complexos, caracterizados por condições naturais variáveis, como baixa iluminação, baixa qualidade de imagem e desfoque do movimento. O modelo computacional foi treinado utilizando mais de 10 milhões de imagens de rosto de chimpanzés selvagens na Guiné Conacri, do arquivo de vídeo da Universidade de Quioto. 

Considerando que as abordagens existentes, como visitas de campo para recolha de dados e análise manual, consomem demasiado tempo e recursos, a primatóloga Susana Carvalho, coordenadora da investigação e orientadora de Daniel Schofield (primeiro autor do artigo), assinala três grandes mais-valias da nova ferramenta: «a primeira é possibilitar análises de volumes enormes de vídeos de animais diretamente. Houve muitas tentativas anteriores de conseguir esta identificação automática de indivíduos, mas nunca foi possível superar os desafios dos vídeos que fazemos em habitat natural, com mudanças de luz, de zooms, variação na qualidade ao longo do tempo, e muito mais. Tudo o que se fez antes foi feito ou em cativeiro, ou a partir de fotos - nunca de raw vídeos como é o caso do nosso trabalho».

No caso dos chimpanzés, exemplifica, «em que muitas comunidades têm sido estudadas em África nos últimos 40 anos, imagine-se o tesouro científico, o potencial acumulado em milhões de vídeos arquivados, que guardam informação sobre os mesmos chimpanzés desde a infância até à idade adulta? Processar este volume de forma manual é quase impossível, mas com as ferramentas que criámos, é possível automatizar uma parte desse trabalho».

A segunda vantagem «é que, ao automatizar a identificação de indivíduos, obtém-se também a automação das redes sociais desses indivíduos no seu grupo (produzindo automaticamente as chamadas Social Network Analysis). Com isso conseguimos ver a posição do indivíduo no seu grupo, ao longo dos anos - como indica o artigo, os indivíduos mais velhos do nosso grupo de Bossou mostram mais isolamento e distância relativamente ao grupo à medida que envelhecem», diz a primatóloga do Centre for Functional Ecology da FCTUC e coordenadora do Primate Models Lab da Universidade de Oxford.

Por último, outro grande benefício, «talvez o mais importante, é o imenso potencial que isto abre para aplicações no trabalho de conservação de animais, particularmente em primatas (embora o nosso sistema possa ser adaptado a outras espécies), existe um potencial enorme para identificação de indivíduos, contagem automática de indivíduos em cada frame, etc.», nota Susana Carvalho.

Embora o estudo se tenha focado nos chimpanzés, os autores acreditam que o software e as ferramentas fornecidas possam ser aplicados a outras espécies e que ajudem a impulsionar a adoção de sistemas de Inteligência Artificial para resolver uma série de problemas nas ciências da vida selvagem.

Aliás, Susana Carvalho frisa que o projeto não termina aqui: «continuamos a trabalhar com o "Vision Group', liderado pelo Prof. Andrew Zisserman, da Faculdade de Engenharia em Oxford, onde estamos a desenvolver o mesmo sistema para outros primatas, designadamente babuínos do Parque da Gorongosa, e a dar os primeiros passos para automatizar análise de comportamentos a partir de vídeos, isso seria outro passo gigantesco para o campo de análise e evolução de comportamento de animais». Universidade de Coimbra “Faculdade de Ciências e Tecnologia” - Portugal

Imagens e demonstração do software estão disponíveis: aqui