Uma equipe do Centro de Pesquisa em Genômica Aplicada às Mudanças Climáticas (GCCRC) inovou ao criar uma técnica que integra drones, sensores e inteligência artificial para a identificação, diretamente no campo, de variedades de milho com maior resistência à seca.
Esse novo método promete agilizar e aumentar a eficiência na seleção de variedades promissoras para programas de melhoramento genético, diminuindo a necessidade de avaliações manuais. O objetivo é ajudar na criação de cultivares mais robustos frente aos impactos das mudanças climáticas.
“Ao invés de fazer medições manuais de diversas características das plantas com instrumentos como réguas e balanças, nossa abordagem utiliza imagens para identificar rapidamente quais variedades são mais resistentes ou vulneráveis à falta de água”, explica Helcio Pereira, responsável pela pesquisa durante seu pós-doutorado no GCCRC.
Os cientistas analisaram 28 híbridos de milho geneticamente modificados pelo GCCRC, que foram cultivados em Campinas (SP) sob dois cenários distintos: um com irrigação e outro sem.
Durante um período de dois anos, a equipe conduziu medições agronômicas tradicionais para avaliar o desempenho dos híbridos sob condições secas. Características como produtividade, altura das plantas, peso dos grãos e tempo até a floração foram analisadas para determinar quais variedades apresentavam maior resistência e quais eram mais suscetíveis ao estresse hídrico.
Paralelamente, um drone equipado com câmeras RGB e multiespectrais realizou múltiplos voos sobre as áreas experimentais durante o desenvolvimento das plantas, coletando tanto imagens convencionais quanto dados em infravermelho. A partir dessas imagens, os pesquisadores treinaram algoritmos de inteligência artificial para replicar a classificação obtida pelos métodos convencionais.
Em alguns casos, os modelos demonstraram taxas de acerto superiores a 90%, evidenciando o potencial da tecnologia para realizar identificações rápidas e em larga escala de materiais relevantes para programas de melhoramento genético.
“Se uma planta mantém uma produtividade elevada mesmo sob estresse hídrico, isso é um indicativo de sua tolerância. O modelo aprende esses padrões e consegue classificar novas amostras apenas por meio das imagens”, destaca Pereira.
Voos e câmeras
“Conduzimos diversos voos ao longo do experimento que durou dois anos. Ao final desse estudo, descobrimos que apenas seis voos representativos já eram suficientes para fornecer as informações necessárias para distinguir entre os diferentes materiais”, acrescenta Juliana Yassitepe, pesquisadora do GCCRC e da Embrapa Agricultura Digital.
Os autores destacam que as imagens mais informativas foram capturadas em distintas fases do desenvolvimento da cultura, englobando períodos vegetativos, florais e o enchimento dos grãos. O estudo revelou que a resposta das plantas à seca varia ao longo do ciclo produtivo e que avaliações temporais possibilitam registrar mudanças fisiológicas significativas ligadas à disponibilidade hídrica.
“A resposta da planta evolui conforme seu desenvolvimento. Assim, ao utilizarmos imagens coletadas em diferentes fases do ciclo da cultura, conseguimos obter classificações mais precisas”, complementa Pereira.
A pesquisa também demonstrou que os sensores multiespectrais são mais eficazes na detecção de sinais relacionados ao estresse hídrico nas plantas se comparados às câmeras tradicionais RGB.
Isso se deve à capacidade desses sensores de registrar a faixa do infravermelho próximo (NIR), que não é visível ao olho humano mas revela alterações fisiológicas associadas à disponibilidade de água. Essa informação adicional proporcionou uma classificação mais acurada sobre a tolerância das plantas à seca.
Novas metodologias
“O GCCRC tem se dedicado intensamente ao desenvolvimento de metodologias avaliativas. Esses modelos permitem ampliar a escala das análises no campo, possibilitando avaliar um maior número de plantas através da utilização confiável de imagens”, afirma Yassitepe.
Ela observa ainda que essa metodologia pode ser ajustada para outras culturas e finalidades, como na identificação de plantas resistentes a doenças. “O protocolo pode ser calibrado conforme diferentes objetivos.”
No caso do milho, por exemplo, um aspecto crucial é o sincronismo entre as flores masculinas e femininas; essa característica influencia diretamente a capacidade da planta em gerar grãos sob condições secas. Em outras culturas agrícolas, outros critérios podem assumir maior relevância”, conclui a pesquisadora.