Desarrollo de un sistema de imágenes Raman para detección de fitopatógenos

• Autores: Juan Esteban Velez Alvarez
• Directores de la Tesis: A. Bastidas (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) ( Colombia ) en 2019
• Idioma: español
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: repositorio.unal.edu.co
• Resumen

  • Los fitopatógenos son microorganismos capaces de infectar plantas según sus características y entornos. Normalmente los fitopatógenos existen en forma de hongos, bacterias, protozoos, etc. que invaden diferentes partes de una planta como el fruto, hojas, tallos, entre otros, lo cual obligaría a un agricultor a una constante inspección por sintomatología para tomar medidas correctivas y oportunas en un cultivo. En este trabajo se abordó el tema de detección no convencional de dos especies de fitopatógenos fúngicos: \textit{Mycosphaerella fijiensis} y \textit{Colletotrichum gloeosporioides}, cuyo foco de infección son cultivos de alto valor comercial para la agro industria colombiana, principalmente banano y aguacate. Para tal fin, y teniendo en cuenta que un hongo altera la configuración energética de la estructura molecular de una planta, entonces se optó por desarrollar la técnica Raman, e incluso se diseñó y se configuró un equipo de muestreo para tal fin. El equipo construido incluye algunos dispositivos ópticos convencionales como lentes, prismas, espejos, y filtros pero también se complementó con otros sistemas de última tecnología como una cámara CCD PTGrey, y un espectrómetro B\ and W-Tech, obteniendo en definitiva un sistema de muestreo versátil y capaz de trabajar en cualquier ambiente. La detección y el registro de las señales Raman que aquí se obtuvieron corresponden a aquéllas provenientes de moléculas características de la pared celular de estos organismos, tales como quitina y $\beta$ 1,3-glucano, y que se caracterizan por una eficiencia que perfectamente garantiza su utilidad en procesos de control de calidad tanto en las etapas de cosecha como en poscosecha, indicando al usuario la presencia de estos organismos en una fase temprana, a través de imágenes que hacen posible interpretar la información espectral sin necesidad de personal experto, logrando de esta forma brindar un margen de maniobra suficiente para adoptar medidas correctivas al agricultor, haciendo posible evitar la fumigación indiscriminada de los cultivos. Para lograr esto, el equipo fue sometido a un proceso de calibración con diferentes sustancias y en fases diferentes con el propósito de garantizar las condiciones óptimas de operatividad del equipo. Todo esto fue acompañado por otros desarrollos paralelos como configuraciones ópticas auxiliares, interfases electrónicas y de control, diseños mecánicos, sistemas termodinámicos de enfriamiento en el lugar de la muestra, y desarrollo de software. El resultado es un dispositivo capaz de tomar imágenes espectrales, que posteriormente se puede utilizar para entrenar una red neuronal, que en relación a la detección de fitipatógenos en plantas permite garantizar una estimación de más del 90\% de éxito en este proceso.