Secondary menu

Ziekzoeker in pootaardappelen

- Spectrale en chlorofylfluorescentie beeldanalyse van virus- en bacteriezieke pootaardappelen -
30/05/2012 - J. Kamp, P. Blok en G. Polder - PPO-agv en PRI

Waar gaat dit over?

Virus- en bacterieziekten vormen één van de grootste problemen in de pootaardappelteelt. De huidige detectie van ziek pootgoed vindt plaats door menselijke selecteurs. Veel schade ontstaat doordat de ziekte niet in een vroeg stadium wordt ontdekt. Daarom bestaat er de behoefte aan een snelle en adequate ziektedetectie.
Dit onderzoek was met name gericht op het vinden van de meest geschikte opnametechniek voor het ziekzoeken, waarmee een eenduidig onderscheid te maken is tussen zieke en niet-zieke planten. Een belangrijk accent lag op het vroegtijdig herkennen van zieke planten. De nieuwe technologieën hebben vooral meerwaarde als het herkennen mogelijk wordt voordat de symptomen door het menselijk oog waarneembaar zijn.

Op basis van de meetresultaten en discussies in de klankbordgroep kan geconcludeerd worden dat de technieken nog niet rijp zijn om naar de praktijk te brengen. Nader onderzoek is nodig.

Aanleiding

Virus- en bacterieziekten vormen één van de grootste problemen in de pootaardappelteelt. Eenmaal aangetroffen in het veld kunnen viruszieke (Y-virus) en Erwinia-zieke aardappelen leiden tot afkeuringen van partijen pootgoed met een financiële schade tot gevolg. De directe schade door Erwinia-aantasting bedraagt voor de pootgoedtelers jaarlijks ca. € 12 miljoen.

De huidige detectie van ziek pootgoed vindt plaats door menselijke selecteurs. Jaarlijks wordt er in Nederland voor ongeveer € 6.5 miljoen aan kosten gemaakt voor handmatige selectie om de ziektedruk op het veld onder controle te houden. Veel schade ontstaat doordat de ziekte niet in een vroeg stadium wordt ontdekt. Daarom bestaat er behoefte aan een snelle en adequate ziektedetectie. Een vroege detectie van zieke planten met moderne vision technieken kan de kosten voor selectie flink drukken. De nadruk ligt hierbij op de detectie van Erwinia, gezien de grote financiële schade.

Onderzoek

In 2010 is een eerste serie metingen in pootaardappelen uitgevoerd met een bestaande opstelling voor detectie van viruszieke tulpenbollen. De resultaten hiervan waren niet goed genoeg. Daarom is dit onderzoek in 2011 met name gericht op het vinden van de meest geschikte opnametechniek voor het ziekzoeken, waarmee een eenduidig onderscheid te maken is tussen zieke en niet-zieke planten. Een belangrijk accent ligt op het vroegtijdig herkennen van zieke planten. De nieuwe technologieën hebben vooral meerwaarde als het herkennen mogelijk wordt voordat de symptomen door het menselijk oog waarneembaar zijn.

Een veldproef behoorde in 2011 niet tot de mogelijkheden. Daarom zijn een tweetal meettechnieken toegepast op opgepotte zieke en gezonde planten in diverse stadia van ontwikkeling. Het betreft enerzijds metingen met een spectrale camera, die gewasreflectie in 193 banden kan meten, anderzijds de chlorofylfluorescentietechniek, waarin de fotosyntheseactiviteit van de plant centraal staat.

Afbeelding 1. De meetopstelling van de spectrale beeldanalyse.

Afbeelding 2. Links een fotosynthese opname, Fv/Fm, van een gezonde plant en rechts van een plant die aangetast is door Erwinia.

Resultaten

Viruszieke planten

Metingen met de spectraalcamera laten redelijk goede resultaten zien. 95% Van de zieke planten worden door de apparatuur als ziek geclassificeerd. Echter, 30% van de gezonde planten worden als ziek aangemerkt. Deze verhouding werd beter naarmate het groeiseizoen vorderde en de virusziekte zich scherper in het blad toonde. Hoewel deze scores bemoedigend zijn, is dit onvoldoende betrouwbaar voor de praktijk. In dit onderzoek is geen gebruik gemaakt van de 3-D beeldanalyse van bladeren. Gelet op de wijze waarop de ziekten zichtbaar worden, is deze techniek (als aanvulling op de spectraal camera) kansrijk.

Metingen met de chlorofylfluorescentiecamera blijken het meest succesvol als de plant "donker geadapteerd" is en daarna 5 minuten de zogenoemde effectieve efficiëntie wordt gemeten. Dan zijn zieke en gezonde planten goed van elkaar te scheiden. Vertaling van deze techniek naar de praktijk heeft als beperking dat er dus alleen ’s nachts gemeten kan worden. Geconcludeerd is dat deze techniek voor virusdetectie minder geschikt is.

Erwinia-detectie

De spectraalcamera is vooral in staat om Erwinia-zieke planten met symptomen te herkennen. Opvallend is dat er zieke planten worden gevonden die door de expert als ziek herkend zijn (geen symptomen): waar de expert bij 18 van de 61 zieke planten symptomen heeft gevonden, vindt de spectraal camera 33 van de zieke planten. Kennelijk zijn er effecten die voor het menselijk oog onzichtbaar zijn, die wel door de spectraal camera worden opgepikt. Daarmee heeft deze techniek een voorsprong op visuele detectie door selecteurs (menselijk oog), maar worden nog te veel zieke planten niet herkend.
De groeiomstandigheden van de geteste planten zijn anders geweest dan in het veld. Verwacht wordt dat een goede instelling en afstelling van de apparatuur, waarbij de camera onder een schuine hoek wordt geplaatst waardoor ook afwijkende bladeren dieper in het gewas gemeten kan worden, goede perspectieven biedt.

De fluorescentiemetingen herkennen veel Erwinia-zieke planten. Echter, de huidige opstelling geeft in 38% van de gevallen een vals positieve classificatie (onterecht als gezond gemeten). Heel positief is dat in slechts 1% van de planten een vals negatief oordeel (onterecht als ziek gemeten). Ook hier is de verwachting dat een meting gericht op de voet van de plant aanmerkelijk betere resultaten zal geven, omdat het eerst de voet van de plant door Erwinia wordt aangetast en vervolgens de hoger gelegen delen van de plant.

discussie en Conclusies

Op basis van deze meetresultaten en discussies in de klankbordgroep kan geconcludeerd worden dat de technieken nog niet rijp zijn om naar de praktijk te brengen. Nader onderzoek is nodig waarbij de volgende perspectieven worden gezien:

  • meten in een jong en dus nog open gewas waarbij niet alleen van bovenaf, maar ook vanaf de zijkant (stengels, lager gelegen bladlagen) wordt gemeten. Dit sluit goed aan bij de wens om zo vroeg mogelijk tot detectie van ziekten te komen;
  • het classificatieprotocol (hoe ziek en gezond onderscheiden) kan nog verder geoptimaliseerd worden door meer te focussen op relevante delen van de plant;
  • het inzetten van zowel de spectraal- als de chlorofylfluorescentiecamera voor Erwinia-detectie;
  • Voor virusziekten tevens een combinatie onderzoeken van spectraalmetingen en 3-D metingen.