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数学建模如何帮助根除香蕉束顶病毒

QUT开发香蕉植株侵染概率跟踪新模型

日期:
2020年8月10日
来源:
昆士兰科技大学
简介:
根据一项新的研究,在无处不在的吸液小昆虫侵扰香蕉作物之前,对它们的预测运动进行建模,有可能成为对抗一种毁灭性病毒的关键策略。香蕉束顶病毒(BBTV)是一种由蚜虫传播的香蕉疾病,自1913年以来一直在澳大利亚流行。研究人员设计了一个模型,可以追踪香蕉植物被携带这种疾病的蚜虫感染的可能性。
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完整的故事

根据昆士兰科技大学的一项研究,在无处不在的吸液小昆虫侵扰香蕉作物之前,对它们的预测运动进行建模,有可能成为对抗一种毁灭性病毒的关键策略。

香蕉束顶病毒(BBTV)是一种由蚜虫传播的香蕉疾病,自1913年以来一直在澳大利亚出现,并被生物安全机构控制在昆士兰州东南部和新南威尔士州北部。

如果不加以控制,受严重影响的植物将无法结果,整个种植园都可能被侵染。

BBTV无法治愈,受感染的植物必须销毁。

昆士兰科技大学的研究人员设计了一个模型,可以追踪香蕉植物被携带这种疾病的蚜虫感染的可能性,研究结果发表在《科学》杂志上PLOS计算生物学爱博网投领导者

要点:

  • 蚜虫可以长途飞行到新的种植园,并迅速感染附近的植物。
  • 目前生物安全剂的检查措施既昂贵又耗时。
  • 数学和统计模型可以帮助预测感染风险区域。
  • 一个随机数学模型描述了疾病的传播、传染性和恢复率。
  • 外部环境和季节因素影响病毒的传播。
  • 该框架可适用于研究其他病媒传播疾病的动态。

2012年的一项研究估计,消除这种疾病每年将为澳大利亚带来1600万至2700万美元的收益。

著名教授Kerrie Mengersen说,尽管传统方法一直在监测和管理这种疾病,但根除这种疾病被证明是难以捉摸的。

最新的研究是与生物安全机构合作进行的,重点是新南威尔士州北部一个受bbtv感染的香蕉种植园。

利用GPS记录了人工林中每一株病株的位置。

副教授Chris Drovandi表示,该研究通过将模型校准为实际现场数据,扩展了现有的疾病管理策略。

“我们开发的新模型量化了季节变化的影响,种植园的配置和香蕉束顶病毒的传播,同时预测了高风险地区,”德罗万迪副教授说。

“当温度达到25-30度时,传播高峰就会出现,因此天气是BBTV传播复杂动态的一个重要因素。”

自2014年以来,该香蕉农场每月接受检查,实施“流氓和清除”疾病管理策略。

昆士兰科技大学研究员Abhishek Varghese作为本科生假期研究奖学金的一部分加入了这项研究,他参观了农场并会见了行业官员。

他说,很难从空中或用无人机看到植物上的病毒症状,因为需要从下面观察叶子是否有感染。

他说:“香蕉树沿着陡峭的斜坡生长,季节性的力量会把昆虫卷起来,推到种植园的不同地方。”

“自20世纪30年代以来,实地调查员一直在种植园里搜寻,试图通过检查出现窒息或束状的香蕉叶来单独识别感染。

“他们在不打扰昆虫的情况下标记出受感染的区域,并喷洒石蜡油以确保蚜虫无法逃脱,并注射全身杀虫剂和除草剂(草甘膦),慢慢杀死香蕉植株和里面的所有蚜虫。”

瓦尔盖塞正在昆士兰科技大学攻读工程学和经济学双学位。他表示,随机数学模型也有助于确定树木被移走两三个月后,土壤中还潜伏着这种疾病的地区。

他说:“对于现场测量员来说,这是一个昂贵而费力的过程,因此精确的预测工具可以帮助他们更仔细地确定需要检查的区域,降低成本,使工作更容易。”

BBTV于1913年首次通过受感染的斐济吸盘传入澳大利亚,并通过香蕉蚜虫(Pentalonia nigronervosa)在当地传播。

Mengersen教授说:“这是一个极好的例子,有才华的学生运用数学和统计技能,帮助解决农民和农业行业面临的实际问题。”

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故事来源:

材料所提供的昆士兰科技大学注:内容可能会根据风格和长度进行编辑。


期刊引用

  1. Abhishek Varghese, Christopher Drovandi, Antonietta Mira, Kerrie Mengersen。用近似贝叶斯计算估计香蕉束顶病毒田间病害动态的一种新的随机模型PLOS计算生物学爱博网投领导者, 2020;16 (5): e1007878 DOI:10.1371 / journal.pcbi.1007878

引用此页

昆士兰科技大学。“数学建模如何帮助根除香蕉束顶病毒:昆士兰科技大学开发了新的模型来跟踪香蕉植物感染的概率。”《科学日报》。《科学日报》,2020年8月10日。< www.koonmotors.com/releases/2020/08/200810103241.htm >。
昆士兰科技大学。(2020年8月10日)。数学模型如何帮助根除香蕉束顶病毒:昆士兰科技大学开发了新的模型来跟踪香蕉植物感染的概率。《科学日报》。2023年6月19日检索自www.koonmotors.com/releases/2020/08/200810103241.htm
昆士兰科技大学。“数学建模如何帮助根除香蕉束顶病毒:昆士兰科技大学开发了新的模型来跟踪香蕉植物感染的概率。”《科学日报》。www.koonmotors.com/releases/2020/08/200810103241.htm(2023年6月19日访问)。

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