Detection of mechanical and disease stresses in citrus plants by fluorescence spectroscopy

Abstract

We have investigated the detection of mechanical and disease stresses in citrus plants (Citrus limonia [L.] Osbeck) using laser-induced fluorescence spectroscopy. Due to its economic importance we have chosen to investigate the citrus canker disease, which is caused by the Xanthomonas axonopodis pv. citri bacteria. Mechanical stress was also studied because it plays an important role in the plant's infection by such bacteria. A laser-induced fluorescence spectroscopy system, composed of a spectrometer and a 532 nm 10 mW excitation laser was used to perform fluorescence spectroscopy. The ratio of two chlorophyll fluorescence bands allows us to detect and discriminate between mechanical and disease stresses. This ability to discriminate may have an important application in the field to detect citrus canker infected trees.

The quest for understanding phenotypic variation via integrated approaches in the field environment

“…As an example, fluorescence spectroscopy was used to distinguish citrus (Citrus spp.) plants experiencing mechanical injury, drought, variegated chlorosis, or bacterial infection Marcassa et al, 2006;Belasque et al, 2008;Bock et al, 2008). Granum et al (2015) investigated the ability to detect early stages of infection of avocado (Persea americana) by the fungus Rosellinia necatrix using fluorescence and thermal imaging.…”

An Image Processing Approach for Detection, Quantification, and Identification of Plant Leaf Diseases -A Review

“…Diseases of Leaf Considered Apple Apple mosaic, Apple rust, and Apple Alternaria leaf spot [5] Cassava Brown leaf spot [6] Citrus Citrus canker [7], [8], [9] Cotton a) Bacterial disease: e.g. Bacterial Blight, Lint Degradation, Crown Gall.…”

Uso de imagens de fluorescência para monitoramento da evolução do cancro cítrico

“…Logo, alterações na emissão da fluorescência podem mostrar a ausência ou presença dos processos fotossintéticos. As mudanças no A excitação ultravioleta em folhas verdes induz duas respostas distintas: a BGF (do inglês, Blue-Green Fluorescence) na região entre 400-600 nm, e a ChlF mencionada anteriormente (28,36). As intensidades relativas destes dois tipos de fluorescência são altamente sensíveis às propriedades intrínsecas das folhas e de fatores ambientais.…”

“…A capacidade de detecção de folhas assintomáticas já foi avaliada para a técnica de espectroscopia induzida a laser utilizando um espectrômetro portátil à fibra ótica (36 Sendo assim, desenvolvemos um algoritmo no próprio Matlab ® para a eliminação destes componentes presentes nas imagens.…”

“…Como visto, o método SVM classifica as amostras sob estresse mecânico para o experimento com amostras destrutivas como ausente para a doença cancro cítrico, enquanto que para o experimento com amostras não-destrutivas algumas são classificadas como positivas para cancro cítrico. De fato o resultado obtido para o primeiro experimento está coerente, pois amostras com estresse mecânico não alteram a concentração de moléculas de clorofila nas folhas (36). No caso do segundo experimento não sabemos ao certo a explicação para este resultado, mas acreditamos que o número de ferimentos mecânicos (quatro) possa ter influenciado o SVM em sua classificação.…”