BR112021012307A2

BR112021012307A2 - Método para identificar estressores em culturas com base em fluorescência de plantas de sensor e método para selecionar repórteres para detectar estressores em culturas com base em fluorescência de plantas de sensor

Info

Publication number: BR112021012307A2
Application number: BR112021012307-5A
Authority: BR
Inventors: Shely Aronov; Roderick Kumimoto; Nicholas Koshnick; Ari Kornfeld
Original assignee: InnerPlant, Inc.
Priority date: 2018-12-19
Filing date: 2019-12-19
Publication date: 2021-09-08
Also published as: WO2020132364A2; US20220317043A1; US20200200683A1; WO2020132364A3; EP3897107A2; US11366063B2; US20220003677A1; US20240019373A1; CN113490746A; US11808705B2; EP3897107A4; CA3124561A1; US20220178829A1

Abstract

método para identificar estressores em safras com base na fluorescência de plantas sensoriais, método para selecionar repórteres para detecção de estressores em safras com base na fluorescência de plantas sensoriais e método para identificar estressores em safras com base na fluorescência de plantas sensoriais. trata-se de uma variação de um método para identificar estressores em culturas com base em fluorescência de plantas de sensor, que inclui: acessar um conjunto de imagens espectrais de uma planta de sensor semeada em uma cultura, sendo que a planta de sensor de um tipo de planta de sensor inclui um conjunto de promotores e um conjunto de repórteres configurados para sinalizar um conjunto de estressores presente na planta de sensor, em que o conjunto de promotores e o conjunto de repórteres formam um conjunto de pares promotor-repórter; acessar um modelo repórter que liga características extraídas do conjunto de imagens espectrais da planta de sensor para o conjunto de estressores com base em sinais gerados pelo conjunto de pares promotor-repórter no tipo de planta de sensor; e identificar um primeiro estressor, no conjunto de estressores, presente na planta de sensor com base no modelo repórter e características extraídas do conjunto de imagens espectrais.

Description

MÉTODO PARA IDENTIFICAR ESTRESSORES EM CULTURAS COM BASE EM FLUORESCÊNCIA DE PLANTAS DE SENSOR E MÉTODO PARA SELECIONAR REPÓRTERES PARA DETECTAR ESTRESSORES EM CULTURAS COM BASE EM FLUORESCÊNCIA DE PLANTAS DE SENSOR REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

[001] Este pedido refere-se ao Pedido Provisório nº US 62/894.676, depositado em 30 de agosto de 2019, ao Pedido Provisório nº US 62/864.401, depositado em 20 de junho de 2019 e ao Pedido Provisório nº US 62/782.130, depositado em 19 de dezembro de 2018, cada um dos quais é incorporado em sua totalidade a título de referência.

CAMPO DA TÉCNICA

[002] Esta invenção refere-se, de modo geral, ao campo da agricultura e, mais especificamente, a uma nova e útil planta de sensor e método para identificar estressores em culturas com base nas características de plantas de sensor no campo da agricultura.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[003] A Figura 1 é uma representação de fluxograma de um primeiro método;

[004] A Figura 2 é uma representação de fluxograma do primeiro método;

[005] As Figuras 3A-3C são uma representação de fluxograma de um segundo método;

[006] As Figuras 4A e 4B são uma representação de fluxograma de um terceiro método;

[007] As Figuras 5A e 5B são representações gráficas de espectros de comprimento de onda; [0008] A Figura 6 é uma representação esquemática de um sistema de sensor remoto; e [0009] As Figuras 7A e 7B são representações gráficas de espectros solares.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES

[008] A descrição a seguir de modalidades da invenção não é destinada a limitar a invenção a essas modalidades, mas, em vez disso, a possibilitar uma pessoa versada na técnica a produzir e usar essa invenção. Variações, configurações, implementações, exemplos de implementações e exemplos descritos no presente documento são opcionais e não são exclusivos das variações, configurações, implementações, exemplos de implementações e exemplos que descrevem. A invenção descrita no presente documento pode incluir qualquer e todas as permutações dessas variações, configurações, implementações, implementações de exemplo e exemplos.

1. PLANTA DE SENSOR

[009] Conforme mostrado na Figura 1, uma planta de sensor inclui um primeiro par promotor-repórter que inclui: um primeiro promotor que é ativado na presença de um primeiro estressor na planta de sensor; um primeiro repórter acoplado ao primeiro promotor e configurado para exibir um primeiro sinal no espectro eletromagnético em resposta à ativação do primeiro promotor pelo primeiro estressor. A planta de sensor inclui um segundo par promotor-repórter que inclui: um segundo promotor que é ativado na presença de um segundo estressor na planta de sensor; um segundo repórter acoplado ao segundo promotor e configurado para exibir um segundo sinal no espectro eletromagnético em resposta à ativação do primeiro promotor pelo segundo estressor, o segundo sinal diferente do primeiro sinal. A planta de sensor inclui ainda um terceiro promotor que é ativado na presença de um terceiro estressor na planta de sensor; e o primeiro repórter e o segundo repórter são acoplados ao terceiro promotor e são configurados para exibir um terceiro sinal no espectro eletromagnético em resposta à ativação do terceiro promotor pelo terceiro estressor, o terceiro sinal diferente do primeiro sinal e o segundo sinal.

[0010] Uma variação da planta de sensor inclui um primeiro par promotor-repórter que inclui: um primeiro promotor configurado para ativar na presença de um primeiro estressor dentro de uma primeira faixa de magnitude na planta de sensor; e um primeiro repórter acoplado ao primeiro promotor e configurado para exibir um primeiro sinal no espectro eletromagnético em resposta à ativação do primeiro promotor pelo primeiro estressor. Nessa variação, a planta de sensor também inclui um segundo par promotor-repórter que inclui: um segundo promotor configurado para ativar na presença do primeiro estressor dentro de uma segunda magnitude maior do que a primeira faixa de magnitude na planta de sensor; e um segundo repórter acoplado ao segundo promotor e configurado para exibir um segundo sinal no espectro eletromagnético em resposta à ativação do segundo promotor pelo segundo estressor.

[0011] Outra variação da planta de sensor inclui: um primeiro promotor que é ativado em um primeiro momento ao longo de uma primeira duração em resposta à presença de um primeiro estressor na planta de sensor; um segundo promotor que é ativado em um segundo momento por uma segunda duração em resposta à presença do primeiro estressor na planta de sensor, em que a segunda vez sucede a primeira e precede o término da primeira duração; e um repórter acoplado ao primeiro e segundo promotor que, em resposta à ativação do primeiro promotor, exibe um primeiro sinal ao longo da primeira duração para a detecção do primeiro estressor; e, em resposta à ativação do segundo promotor, exibe um segundo sinal ao longo da segunda duração para a detecção do primeiro estressor.

1.1 MÉTODO

[0012] Conforme mostrado nas Figuras 1 e 2, um primeiro método Sioo para identificar estressores em culturas com base em características de plantas de sensor inclui: acessar uma imagem de uma planta de sensor semeada em uma cultura em Bloco Sno, em que a planta de sensor de um tipo de planta de sensor inclui um conjunto de promotores e um conjunto de repórteres configurados para sinalizar um conjunto de estressores presente na planta de sensor, em que o conjunto de promotores e conjunto de repórteres formam um conjunto de pares promotor-repórter; acessar um modelo repórter que liga recursos extraídos de imagens do tipo de planta de sensor para o conjunto de estressores com base em sinais gerados pelo conjunto de pares promotor-repórter no tipo de planta de sensor no Bloco S120; identificar um primeiro estressor, no conjunto de estressores, presente na planta de sensor com base no modelo repórter e recursos extraídos da imagem no Bloco S130; isolar uma primeira ação, em um conjunto de ações definido para o tipo de planta de sensor, ligado ao primeiro estressor no Bloco S140; e, em resposta à identificação do primeiro estressor, induzir um fazendeiro a realizar a primeira ação na cultura para mitigar o primeiro estressor no Bloco S150.

1.2 APLICAÇÕES

[0013] De modo geral, uma planta de sensor inclui um par promotor-repórter configurado para detectar estressores presentes na planta de sensor e para produzir um sinal detectável (por exemplo, no espectro eletromagnético) para indicar presença desses estressores na planta de sensor ou em uma região de uma cultura em que a planta de sensor está localizada de modo mais geral. Mais especificamente, uma planta de sensor pode ser geneticamente modificada para incluir: uma sequência de promotor de gene (doravante um particular “promotor”) configurado para ativar na presença de (por exemplo, “ligado a”) um estressor; e uma sequência de repórter de gene (doravante um “repórter”) emparelhado ao promotor e configurado para exibir (ou “expressar”) um sinal quando o promotor é ativo.

[0014] Um sistema de computador (por exemplo, um servidor remoto, um dispositivo local, uma rede de computador) pode então executar Blocos do método para detectar esse sinal em uma imagem dessa planta de sensor e para interpretar esse sinal como presença (e/ou duração, magnitude) desse estressor particular. Em particular, o sistema de computador pode: acessar uma imagem da planta de sensor (por exemplo, a planta de sensor especificamente, um agrupamento de plantas que inclui a planta de sensor, todo um campo de cultura); detectar a planta de sensor em uma região da imagem; extrair intensidade de um sinal particular (por exemplo, um sinal eletromagnético na luz visível ou espectro infravermelho) - gerado por um par promotor-repórter para esse tipo de planta de sensor na presença do estressor particular - dessa região da imagem que representa a planta de sensor; e então prever a presença do estressor particular na planta de sensor se essa intensidade do sinal particular exceder uma intensidade limite. O sistema de computador pode adicional ou alternativamente: prever uma duração de tempo que a pressão particular de planta estava presente na planta de sensor; prever uma magnitude da pressão particular de planta na planta de sensor com base nessa intensidade do sinal particular; e/ou isolar um curso particular de ação para direcionar presença do estressor particular na planta de sensor, como com base em uma ligação entre o sinal particular e o curso particular de ação definido pelo modelo repórter. Consequentemente, o sistema de computador pode alertar um fazendeiro ou outra entidade afiliada com a planta de sensor ou cultura de presença, duração, e/ou magnitude do estressor particular na planta de sensor e/ou induzir o fazendeiro para realizar o curso particular de ação na planta de sensor (e plantas, campo ou cultura circundante) para erradicar ou mitigar o estressor particular.

[0015] Em uma implementação, um sistema de imageamento (por exemplo, um sistema de imageamento multiespectral ou hiperespectral) pode capturar imagens digitais (por exemplo, imagens espectrais) de uma cobertura de planta (por exemplo, plantas de sensor e plantas circundantes). Por exemplo, o sistema de imageamento pode incluir: uma óptica frontal optomecânica que permite a medição de alvos fluorescentes e não fluorescentes; e um espectrômetro digital ou câmera digital que registra as imagens através da óptica frontal optomecânica. O sistema de computador pode, assim, acessar as imagens registradas pelo sistema de imageamento e processar essas imagens de acordo com o método Sioo para detectar sinais repórter e interpretar as pressões presentes nessas plantas.

[0016] Em uma variação, pares promotor-repórter são incorporados em genes de plantas OGM dentro de uma pilha de OGM já presente em sementes OGM, que podem então ser plantadas para produzir uma cultura inteira de plantas de sensor (por exemplo, plantas de sensor OGM não estéreis). Esses sensores de sementes de plantas podem ser configurados para gerar vários sinais distintos que representam uma série de tensões, conforme descrito abaixo. Por exemplo, as plantas de sensor que incluem diferentes pares promotor-repórter podem ser distribuídas uniformemente ao longo de uma cultura. Alternativamente, as plantas de sensor podem ser plantadas em agrupamentos dentro do campo em que todas as plantas dentro de cada agrupamento contêm o mesmo par promotor-repórter (ou pares promotor-repórter) configurado para produzir um sinal específico responsivo a um estressor biótico ou abiótico particular (ou para um conjunto ou classe de estressores bióticos e/ou abióticos). Por exemplo, sementes de plantas de detecção que contêm os mesmos pares promotor-repórter podem ser plantadas ao longo de todo o comprimento de uma linha de cultura em um campo com sementes de plantas de detecção (não estéreis) nas duas linhas de culturas adjacentes que contêm diferentes pares de promotor-repórter configurados para produzem sinais diferentes (ou iguais) responsivos a diferentes estressores bióticos ou abióticos. (Nesse exemplo, esse padrão de linhas que contém sementes com diferentes pares promotor-repórter pode ser repetido ao longo de todo o comprimento do campo.)

[0017] Ao agrupar, assim, plantas de sensor em agrupamentos unidimensionais ou bidimensionais de plantas de sensor, incluindo os mesmos pares promotor-repórter e, portanto, configuradas para produzir sinais responsivos aos mesmos estressores, a cultura como um todo pode produzir sinais de alta amplitude - caracterizada por altas razões entre sinal e ruído - para vários estressores bióticos e/ou abióticos diferentes em linhas ou regiões discretas do campo. O sistema de computador pode, portanto, executar blocos do método Sioo para interpolar ou extrapolar estressores - indicados por essas linhas ou agrupamentos de plantas de sensor configuradas para produzir sinais responsivos a esses estressores - em todo o campo para prever as pressões de estressor em toda a cultura. Portanto, nessa variação, como cada planta no campo exibe capacidades de detecção, o sistema de computador pode monitorar toda a cultura diretamente por meio de um sistema de imageamento fixo ou móvel e pode gerar um mapa de pressão de estressores bióticos e/ou abióticos para a cultura como um todo com base em sinais produzidos por essas plantas de sensor ao longo do tempo (por exemplo, uma vez por dia) e detectados em imagens da cultura. Ao repetir esse processo para desenvolver novos mapas de pressão para o campo ao longo do tempo, o sistema de computador pode monitorar os estressores em todo o campo ao longo do tempo e fornecer dados e/ou recomendações para a mitigação proativa desses estressores para um fazendeiro, agrônomo, operador de campo, sistema automatizado, fornecedor de insumos ou outra entidade afiliada ao campo. O sistema de computador também pode implementar esse processo para atualizar o mapa de pressão para o campo após um tratamento de estressor no campo, permitindo assim a um operador de campo avaliar diretamente a eficácia desse tratamento de estressor e tomar decisões de tratamento mais informadas para o campo no futuro.

1.3 PAR PROMOTOR-REPÓRTER

[0018] Uma planta de sensor pode ser geneticamente modificada para incluir pares de promotor e repórter que indicam a presença de estressores na planta de sensor. Um promotor inclui elementos reguladores genéticos que conduzem a expressão de mRNA em um momento e local específicos que é subsequentemente traduzido em uma proteína funcional. A atividade de promotor é representativa dos processos biológicos nativos que ocorrem quando um estressor específico está presente na planta de sensor. Para detectar a presença desses estressores, um repórter que expressa um determinado sinal pode ser acoplado ao promotor de escolha. Mais especificamente, o repórter pode iniciar uma mudança metabólica na planta de sensor de modo que um sinal detectável seja produzido (por exemplo, uma mudança de pigmentação na planta de sensor). Portanto, quando as células da planta de sensor expressam o promotor associado a um estressor particular, o repórter marcado para o promotor também é expresso e produz um sinal detectável. Por exemplo, a planta de detecção pode ser geneticamente modificada para apresentar fluorescência (isto é, absorver fótons em uma frequência e emitir fótons em uma frequência diferente) na presença de (e proporcional a) uma doença ou pressão de estressor. Nesse exemplo, a planta de detecção pode ser modificada para fluorescência na presença de uma ou mais doenças ou pressões estressantes, como: fungos, bactérias, nematoides, parasitas, vírus, insetos, calor, estresse hídrico, estresse nutricional, doença fitoplasmática etc.

[0019] Em um exemplo, a planta de sensor é geneticamente modificada para incluir um promotor com atividade representativa de um processo biológico nativo que ocorre na presença de uma pressão de inseto na planta de sensor. Nesse exemplo, o promotor é emparelhado com um repórter de proteína de fluorescência vermelha de modo que o par promotor-repórter resultante seja configurado para exibir fluorescência vermelha na presença da pressão de inseto na planta de sensor.

[0020] Em uma variação, a planta de sensor pode ser geneticamente modificada para incluir um par promotor- repórter particular. Por exemplo, em um primeiro momento, a planta de sensor pode ser geneticamente modificada por meio de técnicas de engenharia genética para associar a bioluminescência da planta de sensor (iniciada por um repórter) a um promotor ligado a um processo metabólico particular indicativo de estresse hídrico na planta de sensor. Posteriormente, em resposta a um nível de água nas células da planta de sensor que cai abaixo de uma concentração de água mínima, a planta de sensor pode: iniciar o processo metabólico específico e, portanto, expressar o promotor; expressar o repórter e iniciar um processo metabólico ligado à bioluminescência de planta; e sinalizar - através de bioluminescência da planta de sensor - uma concentração de água abaixo da concentração mínima de água.

[0021] Portanto, a planta de sensor pode incluir um par promotor-repórter configurado para sinalizar a presença de pressões bióticas e/ou abióticas particulares experimentadas pela planta de sensor, como praga, doença, água, calor, saúde de solo e/ou tensões ou deficiências nutricionais. Por exemplo, a planta de sensor pode ser geneticamente modificada para incluir um promotor com atividade ligada à presença de um estressor na planta, como um fungo, praga, calor, água, doença ou estresse nutricional. A planta de sensor também pode ser geneticamente modificada para incluir um repórter emparelhado com o promotor e configurado para produzir um sinal detectável - como um sinal eletromagnético na luz visível ou espectro infravermelho - quando o promotor correspondente é ativado. Por exemplo, o repórter na planta de sensor pode ser configurado para emitir fluorescência (isto é, produzir um sinal no espectro visível) quando o promotor correspondente está ativo na planta de sensor. Mais especificamente, um par promotor-repórter pode ser incorporado na planta de sensor através de ligação molecular e técnicas de engenharia metabólica que associam a expressão de um promotor responsivo a um determinado estresse biológico com um repórter que produz um sinal mensurável quando o promotor se expressa. O par promotor-repórter pode ser configurado para produzir um sinal mensurável emparelhando o repórter com o promotor, de modo que, quando o promotor expressa, o repórter também expressa. Portanto, através da expressão do repórter, o par promotor-repórter pode produzir um sinal mensurável de um determinado estresse biológico ou característica na planta de sensor.

1.3.1 MÚLTIPLOS PARES PROMOTOR-REPÓRTER

[0022] Em uma variação, a planta de sensor pode ser geneticamente modificada para incluir vários pares promotor-repórter, cada par promotor-repórter indicativo de um processo biológico particular que ocorre nas células de planta de sensor em resposta a um estressor particular. Por exemplo, a planta de sensor pode incluir: um primeiro par promotor- repórter que inclui um primeiro promotor representativo de um primeiro processo biológico ligado à presença de um estressor de água marcado com um repórter de proteína de fluorescência vermelha; e um segundo par promotor-repórter que inclui um segundo promotor representativo de um segundo processo biológico ligado à presença de um estressor de fungo marcado com um repórter de proteína de fluorescência amarela. Então, em resposta à presença de um estressor de fungo na planta de sensor, a planta de sensor pode: iniciar o segundo processo biológico e, portanto, expressar o segundo promotor; expressar o repórter de proteína de fluorescência amarela; e sinalizar uma magnitude de estressor de fungo acima de uma magnitude de estressor de fungo limite. Portanto, a planta de sensor pode sinalizar a presença de múltiplos estressores através de modificação genética das células da planta de sensor para incluir um conjunto de pares promotor-repórter.

[0023] Nessa variação, o sistema de computador pode distinguir entre diferentes sinais da planta de sensor para determinar qual estressor está presente na planta de sensor. Por exemplo, o sistema de computador pode: acessar uma imagem da planta de sensor; acessar um modelo repórter que liga características da imagem da planta de sensor a um estressor particular (por exemplo, fluorescência amarela sinaliza uma pressão fúngica); identificar uma presença do estressor específico na planta de sensor com base no modelo repórter; e alertar um fazendeiro sobre o estressor específico na planta de sensor.

[0024] Em outro exemplo, a planta de sensor é geneticamente modificada para incluir um conjunto de promotores, em que cada promotor é representativo de um processo biológico único que ocorre em resposta a uma presença de um estressor específico na planta de sensor. Nesse exemplo, a planta de sensor é geneticamente modificada para incluir um conjunto de promotores que inclui: um primeiro promotor configurado para ativar na presença de uma pressão de inseto; um segundo promotor configurado para ativar na presença de uma pressão fúngica; e um terceiro promotor configurado para ativar na presença de uma pressão relacionada à água (por exemplo, muita e/ou pouca água). Cada promotor nesse conjunto de promotores pode ser emparelhado com um repórter único - em um conjunto de repórteres - na planta de sensor para formar três pares promotor-repórter na planta de sensor.

Em particular: o primeiro promotor pode ser emparelhado com um primeiro repórter configurado para expressar uma proteína de fluorescência vermelha; o segundo promotor pode ser emparelhado com um segundo repórter configurado para expressar uma proteína de fluorescência amarela; e o terceiro promotor pode ser emparelhado com um terceiro repórter configurado para expressar uma proteína de fluorescência verde.

Em seguida, o sistema de computador pode: acessar uma imagem da planta de sensor, a imagem coletada por um espectrômetro digital; acessar um modelo repórter que liga a expressão de proteínas fluorescentes (por exemplo, vermelho, amarelo, verde) como visível na imagem da planta de sensor para estressores da planta (por exemplo, fluorescência vermelha sinaliza uma pressão de inseto); em resposta às características da imagem da planta de sensor que exibe fluorescência amarela, identificar uma pressão fúngica na planta de sensor; e induzir um fazendeiro sobre a pressão do fungo na planta de sensor.

Adicionalmente, o sistema de computador pode vincular a pressão do fungo a uma ação específica em um conjunto de ações possíveis e induzir um fazendeiro da cultura a aplicar fungicida em uma área infectada para mitigar a pressão de fungo.

1.3.2 PARES COMBINATÓRIOS PROMOTOR-REPÓRTER

[0025] Em uma variação, a planta de sensor pode ser geneticamente modificada para incluir uma rede de detecção de genes multiplexada representativa de um conjunto de pares promotor-repórter combinatório. A rede de detecção de genes multiplexada inclui vários promotores ligados a um ou mais repórteres. A planta de sensor pode, portanto, incluir um conjunto de promotores, cada promotor no conjunto de promotores emparelhado com um repórter em um conjunto de repórteres ou uma combinação desses repórteres. Por exemplo, a planta de sensor pode ser geneticamente modificada para incluir: um primeiro promotor emparelhado com um repórter fluorescente vermelho, o primeiro promotor ligado a um primeiro processo biológico associado a um estressor de água; um segundo promotor emparelhado com um repórter fluorescente amarelo, o segundo promotor ligado a um segundo processo biológico associado a um estressor fúngico; e um terceiro promotor emparelhado com o repórter fluorescente vermelho e o repórter fluorescente amarelo, o terceiro promotor ligado a um terceiro processo biológico associado a um estressor de calor. Em resposta à célula de planta exceder uma temperatura limite, a planta de sensor pode: iniciar o terceiro processo biológico e, portanto, expressar o terceiro promotor; expressar o repórter fluorescente vermelho e o repórter fluorescente amarelo; e sinalizar a presença de um estressor de calor na planta (por exemplo, sensor de temperatura da planta acima de uma temperatura limite).

[0026] Portanto, a planta de sensor pode ser geneticamente modificada para incluir esta rede de detecção de genes multiplexada para alavancar um conjunto de repórteres para detectar a expressão de um conjunto de promotores ligados a processos biológicos específicos que ocorrem na planta. Assim, a planta de sensor pode alavancar um pequeno número de repórteres (por exemplo, compostos fluorescentes) para monitorar e detectar um maior número de promotores e/ou processos biológicos e, portanto, simplificar o processo de detecção reduzindo o número de repórteres necessários, como os compostos fluorescentes exibem características espectrais amplas e podem ser difíceis de medir e distinguir simultaneamente entre um grande número desses compostos fluorescentes.

1.4 PARES PROMOTOR-REPÓRTER LIGADOS

[0027] Em uma variação, a planta de sensor inclui um conjunto de pares promotor-repórter, cada um: configurado para expressar um sinal único na presença de uma pressão primária única; e configurado para modificar a expressão de seu sinal único na presença de uma pressão secundária.

[0028] Em um exemplo, a planta de sensor pode ser geneticamente modificada para incluir: um primeiro par promotor-repórter que se expressa na presença de um estressor de água; e um segundo par promotor-repórter que se expressa na presença de um estressor fúngico. Assim, em resposta à presença do estressor fúngico, a planta de sensor pode: aumentar a expressão do segundo par promotor-repórter para sinalizar a presença do estressor fúngico. No entanto, a planta de sensor pode desativar o primeiro par promotor-repórter no decurso de uma resposta natural a esse estressor fúngico.

[0029] Portanto, nesse exemplo, o sistema de computador pode: acessar uma sequência de imagens dessa planta de sensores capturadas ao longo de um período de tempo;

detectar a presença do estressor fúngico na planta de sensor com base no aumento da intensidade de um segundo sinal associado à expressão do segundo par promotor-repórter sobre essa sequência de imagens; e confirmar a presença do estressor fúngico com base na diminuição da intensidade de um primeiro sinal associado à expressão do primeiro par promotor-repórter sobre essa sequência de imagens. Se, no entanto, o sistema de computador não detectar nenhuma mudança na magnitude da expressão do primeiro par promotor-repórter simultaneamente com um aumento na magnitude da expressão do segundo par promotor-repórter, então o sistema de computador pode interpretar um estressor diferente na planta de sensor. Por exemplo, se o segundo repórter na planta de sensor também está ligado a um terceiro promotor para um terceiro estressor (por exemplo, deficiência de nutrientes) que não afeta a expressão do primeiro par repórter-promotor, o sistema de computador pode interpretar a presença do terceiro estressor na planta de sensor em resposta a nenhuma mudança detectada na magnitude da expressão do primeiro par promotor-repórter simultaneamente com um aumento na magnitude da expressão do segundo par promotor-repórter.

[0030] Portanto, a planta de sensor pode ser configurada para incluir pares promotor-repórter que sinalizam a presença de estressores específicos na planta de sensor e, adicionalmente, alteram a expressão desse sinal na presença de um estressor diferente não associado a um par promotor- repórter particular. Assim, o sistema de computador pode: acessar imagens da planta de sensores; identificar a presença de um estressor particular na planta de sensor com base nas características das imagens; e confirmar a presença de estressor particular na planta de sensor com base em sinais produzidos por outros pares promotor-repórter na planta de sensor ou em plantas de sensor próximas que correspondem à expressão do par promotor-repórter previsto na presença do estressor particular.

1.5 LIGAÇÃO DE REPÓRTERES A CURSOS DE AÇÃO

[0031] Em outra variação, a planta de sensor pode incluir: um primeiro promotor que expressa na presença de um estressor de água emparelhado com um repórter de proteína de fluorescência vermelha para gerar um primeiro par promotor- repórter; e um segundo promotor que expressa na presença de um estressor de calor emparelhado com um repórter de proteína de fluorescência vermelha para gerar um segundo par promotor- repórter. Então, em resposta a uma concentração de água da planta de sensor que cai abaixo de um limite mínimo de concentração de água (por exemplo, devido a um dia quente e seco), a planta de sensor pode gerar um sinal fluorescente vermelho para detecção do estressor de água. Adicionalmente e/ou alternativamente, em resposta a uma temperatura da planta de sensor que excede uma temperatura limite máxima, a planta de sensor pode gerar o sinal fluorescente vermelho para detecção do estressor de calor. O sistema de computador pode: detectar um estressor por meio de imagens da planta de sensor; acessar um modelo repórter que liga recursos das imagens a fatores de estresse; identificar o estressor como um estressor de água ou um estressor de calor; e induzir o fazendeiro a irrigar a planta de sensor e as plantas ou culturas circundantes. Portanto, o sistema de computador pode alavancar a compreensão de que vários estressores podem ser mitigados ou tratados com o mesmo curso de ação para emparelhar promotores representativos de diferentes processos biológicos ou estressores para o mesmo repórter ou sinal.

[0032] Portanto, a planta de sensor pode incluir um repórter ligado a múltiplos promotores configurados para ativar na presença de diferentes estressores que podem ser endereçados e melhorados com o mesmo curso de ação. Além disso, o sistema de computador pode: detectar um sinal expresso pelo repórter na presença de qualquer pressão que ative um promotor ligado ao repórter; e emitir uma recomendação para um curso de ação ligado a esse repórter e que, portanto, pode endereçar qualquer um dos possíveis estressores presentes na planta de sensor.

1.6 DURAÇÃO DE SINALIZAÇÃO DE REPÓRTER

[0033] Em uma variação, a planta de sensor pode ser geneticamente modificada para incluir múltiplos promotores ligados a um determinado processo biológico (ou processos biológicos semelhantes) e emparelhados com um único repórter para aumentar a duração durante a qual o repórter é expresso. Por exemplo, uma planta de sensor pode ser geneticamente modificada para incluir um conjunto de promotores emparelhados a um repórter, cada promotor no conjunto de três promotores ligados a um processo biológico que ocorre nas células de planta em resposta à presença de um estressor hídrico. Cada um desses promotores pode ser selecionado e/ou configurado para expressar em momentos diferentes enquanto o processo biológico está ativo.

[0034] Por exemplo, em resposta a uma concentração de água da planta de sensor que cai abaixo de uma concentração de água mínima, a planta de sensor pode: em um primeiro momento, iniciar um processo biológico particular ligado à desidratação da célula da planta; expressar um primeiro promotor no conjunto de promotores; e expressar o repórter por uma primeira duração, que sinaliza baixa concentração de água na planta de sensor. Então, em um segundo momento imediatamente anterior ao término da primeira duração, a planta de sensor pode: continuar a ativação do processo biológico particular; expressar um segundo promotor no conjunto de promotores; e expressar o repórter por uma segunda duração. Portanto, ao emparelhar vários promotores ligados a um único processo biológico com um único repórter, a planta de sensor pode aumentar a duração total durante a qual um repórter é expresso, aumentando assim uma janela de detecção durante a qual a planta de sensor pode sinalizar a presença de um estressor na planta de sensor.

[0035] Em um exemplo semelhante, a planta de sensor é geneticamente modificada para incluir um conjunto de promotores, em que cada promotor exibe atividade promotora representativa do mesmo processo biológico nativo que ocorre na presença de uma pressão de inseto, mas é configurado para ativar dentro de um intervalo de tempo diferente do processo biológico nativo. Nesse exemplo, um primeiro promotor na planta de sensor pode ser configurado para exibir essa atividade do promotor para o primeiro dia de uma pressão de inseto acima de uma pressão constitutiva de inseto; e um segundo promotor na planta de sensor pode ser configurado para exibir essa atividade promotora para o segundo e terceiro dias de uma pressão de inseto acima da pressão constitutiva de inseto etc. Além disso, esse conjunto de promotores pode ser emparelhado com o repórter de proteína de fluorescência vermelha descrito acima. Portanto, na presença de uma pressão de inseto ao longo de um período de tempo, o conjunto de promotores pode ativar (aproximadamente) consecutivamente ao longo desse período de tempo, e o repórter de proteína de fluorescência vermelha pode continuar a se expressar - na forma de um sinal mensurável - durante esse período de tempo à medida que esses promotores (aproximadamente) ativam e desativam consecutivamente. Portanto, a planta de sensor pode exibir fluorescência vermelha responsiva a esta pressão do inseto durante um longo período de tempo, aumentando assim uma janela de tempo em que este sinal é mensurável na planta de sensor e, assim, estendendo uma janela de tempo em que um fazendeiro, agrônomo, ou outra entidade pode capturar uma imagem da planta de sensor que o sistema de computador pode então interpretar na presença dessa pressão de inseto. Em particular, o sistema de computador pode então: acessar uma imagem dessa planta de sensores; detectar esse sinal - produzido pela expressão desse repórter responsivo à ativação de um desses promotores - nessa imagem da planta de sensor; identificar a presença da pressão do inseto na planta com base na intensidade de sinal assim detectado nessa imagem; e alertar o fazendeiro ou agrônomo da pressão do inseto em conformidade. O sistema de computador pode, adicional ou alternativamente, servir uma indução para o fazendeiro ou agrônomo para executar um determinado curso de ação para mitigar a pressão do inseto, como se a intensidade do sinal detectado nessa imagem exceda uma intensidade limite.

1.7 MAGNITUDE DE ESTRESSOR

[0036] Em uma variação, a planta de sensor pode gerar sinais de diferentes magnitudes com base na magnitude das pressões do estressor correspondentes. Por exemplo, uma planta de sensor pode ser geneticamente modificada para incluir um par promotor-repórter configurado para expressar uma proteína fluorescente vermelha em resposta a uma presença de pressão fúngica na planta de sensor. Em resposta à pressão fúngica que excede um limite mínimo de pressão fúngica, a planta de sensor pode expressar a proteína de fluorescência para gerar um sinal fluorescente acima de uma intensidade limite. Em resposta a uma pressão fúngica que excede um limite mínimo de pressão fúngica e cai abaixo de um limite intermediário de pressão fúngica, a planta de sensor pode expressar a proteína de fluorescência para gerar um sinal de baixo nível. Alternativamente, em resposta à pressão do fungo que excede o limite de pressão do fungo intermediário, a planta de sensor pode expressar a proteína de fluorescência para gerar um sinal de alto nível.

[0037] O sistema de computador pode distinguir diferentes magnitudes de pressões do estressor com base no sinal gerado pela planta de sensor e, portanto, solicitar um determinado curso de ação com base na magnitude da pressão do estressor na planta de sensor. Em uma variação, o sistema de computador pode determinar se um sinal de planta sensor associado a um estressor específico excede um limite de sinal e, em seguida, induzir um fazendeiro a executar um determinado curso de ação associado ao estressor em uma magnitude particular. Por exemplo, o sistema de computador pode: detectar a expressão de um par promotor-repórter particular através de imagens de uma planta de sensor geneticamente modificada para incluir o par repórter-promotor particular; em resposta à expressão do par promotor-repórter particular, medir um comprimento de onda de fluorescência da planta de sensor correspondente a uma magnitude particular; e em resposta à magnitude particular que cai acima de uma magnitude limite, induzir um fazendeiro a realizar um curso de ação (por exemplo, "aplicar fungicida") para mitigar ou tratar uma pressão de estressor (por exemplo, uma pressão fúngica).

[0038] Em uma variação, a planta de sensor pode gerar sinais de diferentes magnitudes com base na magnitude das pressões do estressor correspondentes. Por exemplo, uma planta de sensor pode ser geneticamente modificada para incluir um par promotor-repórter configurado para expressar uma proteína fluorescente em resposta a uma presença de pressão fúngica na planta de sensor. Em resposta a uma pressão fúngica que excede um limite mínimo de pressão fúngica e cai abaixo de um limite intermediário de pressão fúngica, a planta de sensor pode expressar a proteína de fluorescência para gerar um sinal de baixo nível em um primeiro comprimento de onda. Alternativamente, em resposta à pressão do fungo que excede o limite de pressão do fungo intermediário e cai abaixo de um limite de pressão do fungo máximo, a planta de sensor pode expressar a proteína de fluorescência para gerar um sinal de nível intermediário em um segundo comprimento de onda. Alternativamente, em resposta à pressão do fungo que excede o limite máximo de pressão do fungo, a planta de sensor pode expressar a proteína de fluorescência para gerar um sinal de alto nível em um terceiro comprimento de onda.

[0039] O sistema de computador pode distinguir diferentes magnitudes de pressões do estressor com base no sinal gerado pela planta de sensor e, portanto, solicitar um determinado curso de ação com base na magnitude da pressão do estressor na planta de sensor. Por exemplo, o sistema de computador pode: em um primeiro momento, medir um primeiro comprimento de onda de uma planta de sensor por meio de imagens da planta de sensor; acessar um modelo repórter que liga comprimentos de onda de plantas de sensor a magnitudes de pressões de estressor; e calcular uma primeira magnitude de uma pressão de estressor no primeiro comprimento de onda. Então, em um segundo tempo, o sistema de computador pode medir um segundo comprimento de onda da planta de sensor e acessar o modelo repórter para calcular uma segunda magnitude da pressão do estressor no segundo comprimento de onda.

[0040] Em uma variação, o sistema de computador pode solicitar um determinado curso de ação em resposta à detecção de uma magnitude de pressão acima ou abaixo de uma magnitude de pressão limite. Por exemplo, o sistema de computador pode: em um primeiro momento, medir um primeiro comprimento de onda de uma planta de sensor por meio de imagens da planta de sensor; acessar um modelo repórter que liga comprimentos de onda de plantas de sensor a magnitudes de pressões de estressor; e calcular uma primeira magnitude de uma pressão de estressor no primeiro comprimento de onda. Então, em resposta à primeira magnitude que cai acima de uma magnitude de pressão do estressor, o sistema de computador pode informar um fazendeiro sobre a pressão do estressor e a magnitude correspondente, e induzir o fazendeiro a executar um determinado curso de ação (por exemplo, "irrigar a cultura").

1.8 REPÓRTER CONSTITUTIVO

[0041] Em uma variação, uma planta de sensor pode ser geneticamente modificada para incluir um par promotor- repórter constitutivo para contabilizar fatores externos (por exemplo, temperaturas, níveis de pH) que afetam a expressão do promotor e do repórter. Por exemplo, um aumento na temperatura da planta pode reduzir a magnitude de um sinal de fluorescência gerado por plantas de sensor. Para compensar essa diminuição na magnitude do sinal, uma planta de sensor pode ser geneticamente modificada para gerar uma planta de sensor constitutiva que pode gerar um sinal que não responde a mudanças no estressor, mas responde a fatores externos. Em uma implementação, a planta de sensor pode ser geneticamente modificada para incluir: um promotor constitutivo representativo de um processo biológico nativo que ocorre na planta de sensor continuamente, independentemente de qualquer estressor; e um repórter constitutivo emparelhado com o promotor para gerar um par promotor-repórter constitutivo. A planta de sensor pode expressar o promotor constitutivo e, portanto, o repórter constitutivo tanto na ausência quanto na presença de estressores. O sistema de computador pode então medir a magnitude de um sinal produzido pela planta de sensor e registrar a magnitude como uma magnitude constitutiva para esse repórter constitutivo particular.

[0042] Por exemplo, uma planta de sensor pode ser geneticamente modificada para incluir: um promotor constitutivo representativo de um processo biológico nativo que ocorre nas plantas em todos os momentos; e um repórter constitutivo que, quando expresso, gera um sinal fluorescente vermelho, o repórter constitutivo emparelhado com o promotor constitutivo para formar um par promotor-repórter constitutivo. Além disso, uma segunda planta de sensor pode ser geneticamente modificada para incluir: um promotor representativo de um processo biológico que ocorre em plantas na presença de uma pressão fúngica; e um repórter que, quando expresso, gera o sinal fluorescente vermelho, o repórter emparelhado com o promotor para formar um par promotor- repórter. A planta de sensor constitutivo pode gerar um sinal fluorescente vermelho contínuo que pode alterar em magnitude em resposta a vários fatores externos ou condições ambientais, mas não em resposta a uma pressão fúngica. Quando uma pressão fúngica está presente, a segunda planta de sensor pode expressar o par promotor-repórter e gerar um sinal com uma primeira magnitude. O sistema de computador pode então: acessar imagens da segunda planta de sensor e da planta de sensor constitutiva; medir os comprimentos de onda do primeiro sinal e do sinal constitutivo; calcular uma diferença entre o primeiro sinal e o sinal constitutivo para estimar uma magnitude relativa do primeiro sinal para a segunda planta de sensor.

[0043] Em seguida, o sistema de computador pode determinar um determinado curso de ação com base na magnitude relativa da pressão do fungo e induzir o fazendeiro a executar esse curso de ação. Portanto, o sistema de computador pode ser responsável por fatores externos (por exemplo, não relacionados ao estressor particular associado ao par promotor-repórter) que causam mudanças no sinal repórter ao identificar as magnitudes das pressões do estressor e determinar o curso de ação apropriado.

[0044] Em uma variação, as plantas de sensor podem incluir um par promotor-repórter constitutivo representativo de um processo biológico que ocorre em plantas naturalmente para identificar ervas daninhas e/ou outras espécies de plantas invasoras em uma cultura. Por exemplo, uma planta de sensor pode incluir um par promotor-repórter constitutivo que produz um sinal constitutivo (por exemplo, um sinal óptico) em todos os momentos. O sistema de computador pode detectar esse sinal constitutivo em uma imagem da cultura e identificar a planta de sensor e outras plantas que consequentemente produzem naturalmente esse sinal como plantas de cultivo. No entanto, em resposta à falha em detectar o sinal constitutivo e/ou em resposta à detecção do sinal constitutivo em uma intensidade inferior a uma intensidade de sinal de limite em uma imagem da cultura, o sistema de computador identifica uma erva daninha (ou ervas daninhas) na cultura e consequentemente alertar um fazendeiro sobre a presença de ervas daninhas na cultura.

1.9 AGRUPAMENTO DE PLANTAS DE SENSOR

[0045] As plantas de sensor podem ser plantadas em culturas de plantas (por exemplo, culturas de milho, culturas de soja etc.) para sinalizar as pressões de estressor presentes na cultura. Em uma variação, várias plantas de sensor podem ser plantadas em um agrupamento em regiões designadas de plantas de sensor no campo, como em linhas de cultura específicas (por exemplo, a cada 50ª linha de cultura) ou em segmentos alvo de linhas de cultura (por exemplo, três linhas agrupadas de largura e três metros de comprimento, com um mínimo de 20 linhas de cultivo ou 20 metros entre agrupamentos adjacentes de plantas de sensor). Ao plantar várias plantas de sensor em agrupamentos dentro de uma cultura, um agrupamento de plantas de sensor pode produzir um sinal cumulativo caracterizado por uma maior razão entre sinal e ruído do que uma planta de detecção solitária.

[0046] Em uma variação, as plantas de sensor vizinhas podem ser geneticamente modificadas para incluir os mesmos pares promotor-repórter para aumentar a magnitude de um sinal cumulativo das plantas de sensor. Por exemplo, uma primeira planta de sensor pode ser geneticamente modificada para incluir um par promotor-repórter configurado para sinalizar a presença de uma pressão de inseto dentro de uma cultura. A primeira planta de sensor pode ser plantada dentro de uma fileira de plantas de sensor - cada uma geneticamente modificada para incluir o mesmo par promotor-repórter - dentro de uma cultura. Em resposta à migração de uma pressão de inseto através da cultura, a fileira de plantas de sensor - incluindo a primeira planta de sensor - pode produzir um sinal cumulativo para indicar a presença da pressão de inseto. Portanto, ao plantar plantas de sensor em um agrupamento (por exemplo, linha), esse agrupamento de plantas de sensor também pode render maiores informações espaciais em relação à direção e escopo de uma pressão de estressor que se move pela cultura (por exemplo, uma pressão de inseto que migra através da cultura) do que uma planta de sensor solitária.

[0047] Em uma variação, uma planta de sensor pode ser geneticamente modificada para incluir um par promotor- repórter diferente de uma planta de sensor vizinha em um agrupamento de plantas de sensor. Por exemplo, um agrupamento de plantas de sensor pode incluir: uma primeira planta de sensor geneticamente modificada para incluir um primeiro par promotor-repórter, o primeiro par promotor-repórter configurado para sinalizar a presença de uma pressão de inseto na primeira planta de sensor; e uma segunda planta de sensor geneticamente modificada para incluir um segundo par promotor- repórter, o segundo par promotor-repórter configurado para sinalizar a presença de uma pressão de fungo na segunda planta de sensor. Em resposta à detecção de uma pressão de inseto, a primeira planta de sensor pode sinalizar a presença da pressão de inseto expressando-se o primeiro par promotor-repórter para gerar um sinal detectável (por exemplo, luz fluorescente). Adicional ou alternativamente, em resposta à detecção de uma pressão de fungo, a segunda planta de sensor pode sinalizar a presença da pressão de fungo expressando-se o promotor e repórteres para gerar um sinal detectável (por exemplo, luz fluorescente). O sistema de computador pode então: detectar esses sinais por meio de imagens previamente registradas ou quase em tempo real dessas plantas de sensores; acessar um modelo repórter que liga sinais de planta de sensor a pressões de estressor para identificar a pressão de estressor sinalizada por cada planta de sensor; e, em resposta à identificação da pressão de estressor, identificar um determinado curso de ação com base na pressão de estressor; e induzir um fazendeiro ou gerente de cultura a executar o curso de ação específico para mitigar a pressão do estressor. Portanto, ao plantar agrupamentos de plantas de sensor incluindo diferentes pares promotor-repórter, o sistema de computador pode: detectar sinais (por exemplo, presença) de pressões múltiplas; simplificar a identificação de pressões de estressor (por exemplo, se cada planta de sensor incluir um par promotor-repórter); e simplificar a coleta de imagens das plantas de sensor e, portanto, a detecção dessas pressões de estressor que agrupa plantas de sensor em regiões específicas de uma cultura.

1.10 PLANTAS DE SENSOR EM CULTURAS DE COBERTURA

[0048] Em uma implementação, as plantas de sensor podem ser geneticamente modificadas para incluir: Genes de plantas OGM dentro de uma pilha de OGM já presente em sementes

OGM; e pares promotor-repórter configurados para sinalizar a presença de estressores na cultura OGM.

Essas plantas de sensor podem então ser plantadas para produzir uma cultura inteira de plantas de sensor.

Em uma variação, as plantas de sensor podem ser plantadas como uma cultura de cobertura (por exemplo, gramíneas, centeio, trigo) que é plantada entre as rotações regulares de cultura.

As plantas de sensor podem ser geneticamente modificadas para incluir pares promotor-repórter configurados para monitorar a saúde do solo, detectando mudanças nos indicadores de saúde do solo, como: salinidade, pH, densidade de nutrientes, nematoides, matéria orgânica etc.

As plantas de sensor podem então ser plantadas entre rotações de culturas (por exemplo, durante o inverno) para produzir uma cultura de cobertura configurada para sinalizar a saúde do solo.

Por exemplo, as plantas de sensor em uma cultura de cobertura podem ser geneticamente modificadas para incluir pares promotor-repórter configurados para sinalizar um nível de pH abaixo de um nível de pH mínimo e/ou acima de um nível de pH máximo.

Em resposta à detecção de um nível de pH baixo abaixo de um nível de pH mínimo, as plantas de sensor podem sinalizar o nível de pH baixo expressando-se o promotor e repórteres para gerar um sinal detectável (por exemplo, luz fluorescente). O sistema de computador pode então detectar esses sinais por meio de imagens gravadas das plantas de sensores; acessar um modelo repórter que liga sinais de planta de sensor a pressões de estressor para identificar a pressão de estressor sinalizada por cada planta de sensor; e, em resposta à identificação de um sinal de pH baixo, identificar um curso de ação particular com base no nível de pH baixo; e solicitar que um fazendeiro ou gerente de cultura aplique cal agrícola no solo para aumentar o nível de pH do solo em preparação para a próxima rotação de cultura. Adicionalmente, o sistema de computador pode induzir o fazendeiro a executar um curso de ação adicional quando as culturas regulares forem plantadas, com base na saúde do solo conforme sinalizado pela cultura de cobertura antes do plantio da cultura regular. Portanto, as plantas de sensor podem ser plantadas durante as "entressafras" ou entre as culturas regulares para monitorar as condições do solo e levar os agricultores a executar cursos de ação específicos para melhorar as condições do solo na preparação para o plantio de culturas regulares com base nas condições do solo monitoradas pelas plantas de sensor.

2. SEGUNDO MÉTODO

[0049] Conforme mostrado na Figura 3A, um segundo método S200 para identificar estressores em culturas com base na fluorescência de plantas de sensor inclui: acessar um conjunto de imagens espectrais de uma planta de sensor semeada em uma cultura no Bloco S210, a planta de sensor de um tipo de planta sensorial incluindo um conjunto de promotores e um conjunto de repórteres configurados para sinalizar um conjunto de estressores presentes na planta de sensor, o conjunto de promotores e o conjunto de repórteres que formam um conjunto de pares promotor-repórter; acessar um modelo repórter que liga características extraídas da imagem espectral da planta de sensor ao conjunto de estressores com base em sinais gerados pelo conjunto de pares de promotor-repórter no tipo de planta de sensor no Bloco S220; e identificar um primeiro estressor, no conjunto de estressores, presente na planta de sensor com base no modelo repórter e nas características extraídas do conjunto de imagens espectrais no Bloco S230.

[0050] Em uma variação, conforme mostrado na Figura 3B, o segundo método S200 inclui ainda: estimar um espectro de luz de ressurgência nominal com base no espectro de luz de insurgência representado na primeira imagem espectral no Bloco S218, o espectro de luz de ressurgência nominal que representa refletância e fluorescência da planta de sensor, ausente o primeiro estressor, na presença de luz de acordo com o espectro de luz de insurgência no primeiro momento. Nessa variação, a identificação do primeiro estressor no Bloco S230 inclui: extrair uma primeira intensidade, em um primeiro comprimento de onda, no espectro de luz de ressurgência representado na segunda imagem espectral no Bloco S232; extrair uma primeira intensidade nominal, no primeiro comprimento de onda, no espectro de luz de ressurgência nominal no Bloco S234; calcular um primeiro desvio entre a primeira intensidade e a primeira intensidade nominal no primeiro comprimento de onda no Bloco S236; e, em resposta ao primeiro desvio que excede um desvio de limite, prever a presença do primeiro estressor na planta de sensor no Bloco S238.

[0051] Em uma variação, conforme mostrado na Figura 3A, o segundo método S200 inclui ainda: isolar uma primeira ação, em um conjunto de ações definidas para o tipo de planta de sensor, ligado ao primeiro estressor no Bloco S240; e em resposta à identificação do primeiro estressor, o que induz um fazendeiro a realizar a primeira ação na cultura para mitigar o primeiro estressor no Bloco S250.

[0052] Em uma variação, o segundo método S200 inclui: acessar uma primeira imagem espectral de uma planta de sensor semeada em uma cultura no Bloco S212, sendo que a primeira imagem espectral representa um espectro de luz de insurgência e capturada, em um primeiro momento, por um espectrômetro óptico que define um campo de visão voltado para a planta de sensor, a planta de sensor de um tipo de planta de sensor configurada para sinalizar um conjunto de estressores presentes na planta de sensor; acessar uma segunda imagem espectral de uma planta de sensor semeada em uma cultura no Bloco S214, em que a segunda imagem espectral representa um espectro de luz de ressurgência capturado aproximadamente no primeiro tempo, pelo espectrômetro óptico que define o campo de visão voltado para a planta de sensor; acessar um modelo repórter que liga medições de fluorescência induzida pelo sol, extraída do espectro de luz de ressurgência e do espectro de luz de ressurgência da planta de sensor, ao conjunto de estressores para plantas de um tipo de planta de sensor no Bloco S220; e identificar um primeiro estressor, no conjunto de estressores, presente na planta de sensor com base no modelo repórter e medições de fluorescência induzida pelo sol no Bloco S230.

2.1 APLICAÇÕES

[0053] De modo geral, um sistema - como um sistema de computador local ou remoto em conjunto com um usuário (por exemplo, técnico, cientista, laboratório) - pode executar blocos do segundo método S200 para identificar um estressor presente em uma planta de sensor (e, portanto, presente dentro uma cultura plantada maior, de forma mais geral) com base em sinais (por exemplo, fluorescência no espectro eletromagnético) produzidos pela planta de sensor, que é geneticamente modificada para incluir um par promotor-repórter configurado para ativar e exibir um sinal (por exemplo, fluorescência) na presença de um determinado estressor. Mais especificamente, o sistema de computador pode: acessar imagens hiperespectrais - de uma área foliar de uma planta de sensor, uma planta de sensor inteira, um agrupamento de plantas de sensor semelhantes, uma cultura inteira de plantas de sensor ou muitos campos de plantas de sensor - registradas por um sistema de detecção remoto (por exemplo, em um dispositivo portátil, em uma barreira ou poste instalado no campo, em equipamento de campo tripulado ou não, em uma aeronave ou em um satélite); extrair características espectrais para essas imagens hiperespectrais; e interpretar a presença e/ou magnitude de um determinado estressor (ou estressores) presente na planta de sensor, agrupamento de plantas, cultura ou campos com base em correlações entre as características espectrais extraídas dessas imagens hiperespectrais e características conhecidas (por exemplo, fluorescência) expressas por um par promotor-repórter genérico particular nessa planta de sensor.

[0054] Por exemplo, o sistema de computador pode acessar uma imagem hiperespectral de ressurgência que representa um espectro de luz de ressurgência (isto é, radiação solar irradiada para baixo na terra) e uma imagem hiperespectral de ressurgência que representa um espectro de luz de ressurgência (isto é, radiação eletromagnética refletida para cima e radiação eletromagnética fluorescente pela terra, plantas e outra biomassa), ambos registrados aproximadamente simultaneamente por: um dispositivo portátil móvel que inclui um sensor hiperespectral; um sensor hiperespectral fixo ou móvel com base no solo (por exemplo, montado em uma barreira ou poste instalado em um campo); um sensor hiperespectral disposto em uma aeronave; ou um satélite que inclui um sensor hiperespectral. Em uma implementação semelhante, um sistema de imageamento (por exemplo, uma câmera RGB, um sistema de imageamento multiespectral ou hiperespectral) pode capturar imagens digitais (por exemplo, imagens RGB, imagens espectrais, imagens hiperespectrais, imagens multiespectrais) de um dossel de uma planta, que inclui exclusivamente plantas de sensores ou uma combinação de ambas as plantas de sensores e plantas próximas sem detecção. Por exemplo, o sistema de imageamento pode incluir: uma óptica frontal optomecânica que sustenta a medição de alvos fluorescentes e não fluorescentes; e um sensor de espectrômetro digital ou sensor de câmera digital que registra imagens por meio da óptica frontal optomecânica, conforme mostrado na Figura 6. O sistema de imageamento também pode: capturar a radiação eletromagnética de entrada de direções opostas (por exemplo, para cima para capturar a radiação solar da insurgência e para baixo para capturar a radiação refletida e fluorescente da ressurgência) em uma imagem hiperespectral; e então dividir essa imagem hiperespectral em imagens hiperespectrais discretas e simultâneas. Alternativamente, o sistema de imageamento: pode incluir um sistema de movimento eletromecânico configurado para mudar rapidamente o campo de visão do sensor do espectrômetro digital; pode capturar uma imagem hiperespectral de insurgência; e pode então acionar o sistema de movimento eletromecânico para capturar uma imagem hiperespectral de ressurgência logo após capturar a imagem hiperespectral de insurgência.

[0055] O sistema de computador pode então: extrair características espectrais de insurgência e ressurgência dessas imagens hiperespectrais; prever um espectro de fluorescência nominal de terra, plantas e biomassa com base em modelos de fluorescência de biologia; e subtrair as características espectrais de ressurgência e o espectro de fluorescência nominal das características espectrais de ressurgência para calcular um espectro composto que representa intensidades de comprimentos de onda de luz provavelmente fluorescentes por uma planta de sensor (ou plantas de sensor) representada na imagem hiperespectral de ressurgência. O sistema de computador pode, então: recuperar um modelo repórter que prevê um determinado comprimento de onda (ou uma faixa estreita de comprimentos de onda) de radiação eletromagnética fluorescente pela planta de sensor quando um gene repórter na planta de sensor expressa responsivo à ativação de um gene promotor ligado no presença de um determinado estressor; extrair uma intensidade de radiação eletromagnética no comprimento de onda particular (ou uma faixa estreita de comprimentos de onda) - de radiação eletromagnética fluorescente predita pelo modelo repórter - a partir do modelo repórter; e, em seguida, transformar essa intensidade extraída em uma previsão de presença da planta de sensor representada na imagem hiperespectral de ressurgência com base em parâmetros no modelo repórter (por exemplo, se a intensidade extraída exceder uma intensidade limite definida pelo modelo repórter). Adicional ou alternativamente, o sistema de computador pode transformar essa intensidade extraída em uma magnitude prevista de presença da planta de sensor com base nesse modelo repórter.

[0056] Assim, o sistema de computador (por exemplo, um servidor remoto, um dispositivo local, uma rede de computador) pode executar Blocos do segundo método S200 para:

acessar imagens hiperespectrais (ou espectrais) de uma planta de sensor gravada por um sistema de imageamento; processar essas imagens hiperespectrais para detectar um sinal expresso por um gene repórter na planta de sensor - mas não visualmente discernível por um humano - quando acionado por um gene promotor correspondente ativado por um estressor particular que afeta a planta; e então interpretar esse sinal como presença (e/ou magnitude, duração) ou ausência desse estressor particular nessa planta de sensor, um agrupamento de plantas; um corte; ou uma área maior de terra ou região geográfica. O sistema de computador pode então notificar o usuário da presença (e/ou magnitude, duração) de um estressor detectado e/ou induzir o usuário a executar uma ação particular para reduzir ou eliminar o estressor bem antes (por exemplo, semanas antes) do estressor danificar a planta de sensor (e plantas próximas) a um grau visualmente discernível por um humano, momento em que tal dano pode ser irrecuperável e reduzir ou eliminar o rendimento dessa planta de sensor (e/ou plantas próximas). Por exemplo, o sistema de computador pode transmitir notificações ou induções diretamente para o dispositivo móvel do usuário (por exemplo, telefone inteligente) ou escrever notificações ou induções para um feed de alerta acessível ao usuário.

[0057] Portanto, o sistema de computador pode executar blocos do segundo método S200: para detectar remotamente a presença precoce (e/ou magnitude, duração) de um estressor em uma planta de sensor particular ou em um agrupamento de plantas, em uma cultura ou campo, em um área de terreno ou região geográfica, que inclui uma ou mais plantas de sensores; e notificar um usuário da presença desse estressor antes que reduza substancialmente a viabilidade ou o rendimento dessa planta de sensor, agrupamento, cultura ou área de terreno.

2.2 PAR PROMOTOR-REPÓRTER

[0058] Uma planta de sensor pode ser geneticamente modificada para incluir pares de promotor e repórter que indicam a presença de estressores na planta de sensor. Para detectar a presença desses estressores, um repórter que expressa um determinado sinal pode ser acoplado ao promotor de escolha, cada promotor ligado a um estressor específico. Mais especificamente, o repórter pode iniciar uma alteração metabólica na planta de sensor de modo que um sinal detectável seja produzido (por exemplo, fluorescência). Portanto, quando as células da planta de sensor expressam o promotor associado a um estressor particular, o repórter marcado para o promotor também é expresso e produz um sinal detectável. Por exemplo, a planta de detecção pode ser geneticamente modificada para apresentar fluorescência (isto é, absorver fótons em uma frequência e emitir fótons em uma frequência diferente) na presença de (e proporcional a) uma doença ou estressor. Nesse exemplo, a planta de detecção pode ser modificada para apresentar fluorescência na presença de uma ou mais doenças ou outras pressões de estresse, como: fungos; bactérias; nematoides; parasitas; vírus; insetos; calor; estresse hídrico; estresse nutricional; ou doença fitoplasmática.

[0059] O par promotor-repórter pode ser configurado de acordo com o terceiro método S300 descrito abaixo para produzir um sinal mensurável que emparelha o repórter com o promotor, de modo que quando o promotor expressa, o repórter também expressa.

Mais especificamente, na presença de um estressor particular, o gene promotor pode ativar, desse modo desencadeando o repórter correspondente para expressar um sinal mensurável (por exemplo, fluorescência) que é distinguível pelo sistema de computador com base em uma comparação de espectros de radiação solar de insurgência e ressurgência espectros de radiação eletromagnética refletidos pela planta de sensor e outra biomassa próxima.

Com base nesse sinal mensurável, o sistema de computador pode prever estressores presentes nas plantas de sensores, incluindo o par promotor-repórter.

Por exemplo, o par promotor-repórter pode ser configurado para gerar um sinal de fluorescência que exibe uma alta razão entre sinal e ruído para reduzir os efeitos das variações na radiação solar de insurgência (por exemplo, devido às nuvens) e variações da refletância da biomassa nas previsões do estressor.

O sistema de computador pode, assim, acessar um conjunto de imagens hiperespectrais - que representa espectros solares (por exemplo, espectros de luz de insurgência) e espectros de luz refletida e fluorescente (por exemplo, espectros de luz de ressurgência) - da planta de sensor, extrair este sinal (por exemplo, intensidade de um comprimento de onda particular ou banda de comprimento de onda no espectro eletromagnético) a partir dessa imagem hiperespectral e interpretar a presença desse estressor com base nesse sinal.

Por exemplo, o sistema de computador pode extrair a fluorescência gerada pelo par promotor-repórter a partir de imagens hiperespectrais (por exemplo, espectros de luz de insurgência e espectros de luz de ressurgência) da planta de sensor.

Com base no sinal de fluorescência gerado pela planta de sensor (por exemplo,

comprimento de onda e intensidade de fluorescência), o sistema de computador pode identificar um repórter particular associado ao sinal de fluorescência e, portanto, identificar um par promotor-repórter particular. Como o promotor está associado a um estressor específico, o sistema de computador pode identificar um estressor específico presente na planta de sensor conforme sinalizado pela planta de sensor.

[0060] Em um exemplo, o sistema de computador pode acessar (por exemplo, através de um dispositivo de computação associado ao usuário) um conjunto de imagens hiperespectrais de uma planta de sensor geneticamente modificada para incluir: um primeiro par promotor-repórter, em um conjunto de pares promotor-repórter, configurado para apresentar fluorescência, em uma primeira intensidade, em um primeiro comprimento de onda, em resposta à presença do primeiro estressor na planta de sensor; e um segundo par promotor-repórter, no conjunto de pares promotor-repórter, configurado para fluorescência, em uma segunda intensidade, em um segundo comprimento de onda, em resposta à presença do segundo estressor na planta de sensor. Nesse exemplo, o sistema de computador pode identificar o primeiro estressor presente na planta de sensor com base na fluorescência da planta de sensor, na primeira intensidade, no primeiro comprimento de onda.

2.3 FLUORESCÊNCIA INDUZIDA PELO SOL

[0061] Um usuário (por exemplo, técnico, cientista, laboratório) pode modificar geneticamente uma planta de sensor para gerar fluorescência induzida pelo sol na presença de estressores particulares, modificando-se geneticamente a planta de sensor para incluir pares promotor- repórter. A fluorescência é um processo no qual os fótons são absorvidos por moléculas em uma frequência e emitidos por essas moléculas em uma frequência diferente. Em particular, a fluorescência induzida pelo sol (ou "SIF") em plantas é a nova emissão, em um comprimento de onda mais longo, de fótons solares absorvidos por pigmentos em uma planta. Um usuário pode isolar a fluorescência induzida pelo sol produzida por uma planta de sensor em uma cultura de plantas, para identificar estressores presentes na planta de sensor.

[0062] Para medir a fluorescência de uma planta de sensor, um usuário pode extrair medições de fluorescência induzida pelo sol de imagens hiperespectrais capturadas por um espectrômetro óptico. Imagens hiperespectrais podem representar espectros de luz de ressurgência e/ou espectros de luz de insurgência. O sistema de computador pode extrair recursos desses espectros para determinar a fluorescência da planta de sensor e, portanto, para determinar se existe um estressor na planta de sensor.

[0063] As linhas de Fraunhofer representam comprimentos de onda ou faixas estreitas de comprimentos de onda em que o espectro solar exibe diminuições acentuadas de intensidade no espectro eletromagnético, conforme mostrado nas Figuras 7A e 7B. Em uma variação, o sistema de computador pode identificar estressores presentes na planta de sensor com base nas mudanças de intensidade nessas linhas de Fraunhofer. Alternativamente, o sistema de computador pode medir as mudanças de intensidade nas linhas Telluric. Portanto, nesses comprimentos de onda ou bandas de comprimento de onda (por exemplo, faixa de comprimentos de onda), o sistema de computador pode distinguir entre a fluorescência gerada pela planta de sensor e outros componentes da luz de ressurgência.

2.3.1 LUZ DE INSURGÊNCIA E LUZ DE RESSURGÊNCIA

[0064] Um usuário pode acessar imagens hiperespectrais de uma planta de sensor, para identificar estressores presentes na planta de sensor. Em particular, o sistema de computador pode acessar imagens hiperespectrais que retratam espectros de luz de insurgência e espectros de luz de ressurgência da planta de sensor e extrair as características desses espectros, para identificar estressores presentes na planta de sensor. Um sistema de detecção remoto pode capturar essas imagens hiperespectrais que retratam a luz de insurgência e a luz de ressurgência na planta de sensor de modo que o sistema de computador possa acessar remotamente essas imagens hiperespectrais por meio de um dispositivo de computação associado ao usuário para interpretação. Por exemplo, o sistema de computador pode acessar: uma primeira imagem hiperespectral que descreve um espectro de luz de insurgência e capturada, em um primeiro momento, por um espectrômetro óptico que define um campo de visão oposto à planta de sensor; e uma segunda imagem hiperespectral que representa um espectro de luz de ressurgência capturado, aproximadamente na primeira vez, pelo espectrômetro óptico definindo o campo de visão voltado para a planta de sensor.

[0065] Os espectros de luz de insurgência capturados acima da planta de sensor são representativos da luz solar incidente na planta de sensor. Conforme mostrado na Figura 5A, os espectros de luz de insurgência (ou "espectros solares") exibem uma estrutura espectral fina. A luz de ressurgência inclui tanto a luz refletida quanto a emitida pela planta de sensor. Assim, a luz de ressurgência é responsável pela luz refletida e pela luz fluorescente.

Conforme mostrado na Figura 5B, os espectros de luz de ressurgência exibem uma estrutura espectral fina, semelhante à estrutura do espectro de luz de insurgência.

[0066] A luz de ressurgência inclui luz refletida e luz fluorescente. Enquanto os espectros de luz refletida exibem a estrutura espectral fina da luz de insurgência, os espectros de luz fluorescente são espectralmente lisos. A luz refletida é proporcional à luz de insurgência. Portanto, os espectros de luz refletida exibem uma forma semelhante aos espectros de luz de insurgência. No entanto, a luz fluorescente exibe uma forma espectralmente suave, diferindo da forma dos espectros de luz de insurgência e dos espectros de luz refletida. Portanto, o sistema de computador pode identificar estressores presentes na planta de sensor com base nas diferenças nos formatos do espectro de luz de insurgência e no espectro de luz de ressurgência. O sistema de computador pode identificar mudanças entre a estrutura espectral fina de um espectro de luz de insurgência particular e espectros de luz de ressurgência para identificar a presença de um estressor na planta de sensor. Por exemplo, o sistema de computador pode: acessar uma primeira imagem hiperespectral que descreve um espectro de luz de insurgência e capturada, em um primeiro momento, por um espectrômetro óptico que define um campo de visão voltado para uma planta de sensor; acessar uma segunda imagem hiperespectral que descreve um espectro de luz de ressurgência capturado, aproximadamente no primeiro tempo (por exemplo, dentro de um segundo, cinco segundos, um minuto etc.), pelo espectrômetro óptico que define o campo de visão voltado para a planta de sensor; acessar um modelo repórter que liga medições de fluorescência induzida pelo sol - extraída de espectros de luz de insurgência e de espectros de luz de ressurgência - ao conjunto de estressores para plantas de um tipo de planta de sensor; e identificar um primeiro estressor presente na planta de sensor com base no modelo repórter e nas características do conjunto de imagens hiperespectrais. Assim, o sistema de computador pode identificar a fluorescência da planta de sensor com base nas diferenças entre o espectro de luz de insurgência e o espectro de luz de ressurgência e, portanto, identificar um estressor presente na planta de sensor com base nessas diferenças.

[0067] Adicional e/ou alternativamente, o sistema de insurgência e os espectros de luz de ressurgência capturados pelo sistema de sensor remoto e, portanto, extrair recursos normalizados (por exemplo, intensidades normalizadas em faixas de comprimento de onda particulares) desses espectros para identificar estressores na planta de sensor, com base nesses recursos normalizados.

[0068] Em uma variação, o usuário pode identificar mudanças no espectro de luz de ressurgência a partir do espectro de luz de insurgência, examinando-se as intensidades de comprimento de onda dos espectros nas linhas de Fraunhofer, para identificar um estressor presente na planta de sensor. Por exemplo, o sistema de computador pode: extrair uma intensidade de insurgência normalizada, em um comprimento de onda (ou banda de comprimento de onda) correspondente a uma linha de Fraunhofer, de um espectro de insurgência representado em uma primeira imagem hiperespectral; extrair uma intensidade de ressurgência normalizada, no comprimento de onda (ou dentro da faixa de comprimentos de onda) correspondente à linha de Fraunhofer no espectro eletromagnético, de um espectro de ressurgência representado em uma segunda imagem hiperespectral; calcular uma diferença ou razão entre a intensidade da insurgência e a intensidade da ressurgência; e, em resposta à diferença que excede uma diferença de limite, identificar um primeiro estressor presente na planta de sensor. [0070] Em uma implementação, o sistema de computador pode acessar um espectro de luz de insurgência médio representativo de um conjunto de espectros de luz de insurgência capturado ao longo de uma primeira duração definida (por exemplo, uma hora, seis horas, doze horas) e um espectro de luz de ressurgência médio representativo de um conjunto de espectros de luz de ressurgência capturados ao longo da duração definida. O sistema de detecção remoto pode capturar imagens da planta de sensor em diferentes ângulos e em diferentes momentos ao longo do dia. Em uma implementação, o sistema de detecção remoto captura imagens da planta de sensor entre 10h00 e 14h00 (por exemplo, quando a luz solar direta é maximizada).

2.3.2 LUZ DE RESSURGÊNCIA NOMINAL

[0069] A luz de ressurgência inclui luz refletida e emissões de fluorescência. Na ausência de emissões de fluorescência (por exemplo, ausência de uma planta de sensor de sinalização), a luz de ressurgência representa a luz refletida. A luz refletida pode ser estimada como uma fração da luz de insurgência (por exemplo, 50%, 70%, 90%) em comprimentos de onda específicos com base na refletância da planta de sensor. Assim, na ausência de fluorescência, um espectro de luz de ressurgência exibe aproximadamente a mesma estrutura que um espectro de luz de insurgência correspondente (por exemplo, mesmo local, hora, dia), mas com intensidades reduzidas em função do comprimento de onda, contabilizando a luz absorvida e transmitida (por exemplo, luz que não é refletida).

[0070] Um usuário pode desenvolver um modelo de luz de ressurgência para modelar luz de ressurgência na ausência de fluorescência com base em medições de luz de ressurgência (por exemplo, intensidade da luz em vários comprimentos de onda). Por exemplo, um usuário pode: acessar uma primeira imagem hiperespectral que descreve um espectro de luz de insurgência em uma planta de sensor e acessar uma segunda imagem hiperespectral que descreve um espectro de luz de ressurgência registrado por um espectrômetro de alta resolução em uma planta sem detecção de um primeiro tipo; extrair um espectro de luz refletido e um espectro de luz fluorescente de linha de base com base no espectro de luz de insurgência; calcular um fator de refletância com base no espectro de luz refletido e no espectro de luz de insurgência; e gerar um modelo de luz de ressurgência com base no fator de refletância e no espectro de luz fluorescente de linha de base. O sistema de computador pode refinar o modelo de luz de ressurgência repetindo-se este processo para múltiplos espectros de luz de ressurgência e espectros de luz de ressurgência para calcular um fator de refletância médio e/ou medições de fluorescência de linha de base média. Posteriormente, o sistema de computador pode acessar esse modelo de luz de ressurgência para gerar espectros de luz de ressurgência nominais (por exemplo, espectros de luz de ressurgência esperados na ausência de estressores) de acordo com espectros de luz de ressurgência medidos. Portanto, o sistema de computador pode comparar espectros de luz de ressurgência com espectros de luz de ressurgência nominal (por exemplo, conforme estimado pelo modelo de luz de ressurgência) para identificar estressores presentes na planta de sensor.

[0071] Em uma implementação, o sistema de computador pode estimar espectros de luz de ressurgência nominal de acordo com o seguinte modelo de luz de ressurgência:

[0072] O sistema de computador pode estimar a luz de ressurgência nominal y(λ) de acordo com a Equação 1, em que γ(λ) representa a luz de ressurgência nominal (ou "luz de ressurgência esperada") prevista na planta de sensor na ausência de estressores, r(λ) representa a refletância da cobertura (por exemplo, refletância da planta de sensor e vizinhança), s(λ) representa a luz de insurgência medida, ƒ(λ) representa a fluorescência da cobertura (por exemplo, fluorescência da planta de sensor e vizinhança) e a e b são fatores de intensidade.

[0073] Em uma variação, o sistema de computador pode gerar um modelo de luz de ressurgência levando em consideração fatores externos incluídos nas imagens da planta de sensor, como outros tipos de plantas, solo, rochas etc. Por exemplo, o sistema de computador pode acessar um conjunto de imagens hiperespectrais gravado a partir de um satélite. Nesse exemplo, as imagens hiperespectrais podem corresponder a uma cultura inteira em vez de apenas a planta de sensor. Assim, o sistema de computador pode estimar a luz de ressurgência nominal, na ausência do estressor, para toda a cultura, com base nos tipos de plantas, solo e/ou outras características representadas nas imagens hiperespectrais.

[0074] Geralmente, o sistema de computador pode,

em um primeiro momento, gerar um modelo de luz de ressurgência. Posteriormente, o sistema de computador pode acessar o modelo de luz de ressurgência para verificar as diferenças entre um espectro de luz de ressurgência registrado na planta de sensor e espectros de luz de ressurgência nominal, estimados pelo modelo de luz de ressurgência e com base em espectros de luz de insurgência, para determinar a possibilidade de uma pressão estar presente em uma planta de sensor do primeiro tipo. Por exemplo, o sistema de computador pode: acessar um espectro de luz de insurgência e um espectro de luz de ressurgência de uma planta de sensor registrado por um espectrômetro de alta resolução; acessar o modelo de luz de ressurgência; estimar um espectro de luz de ressurgência nominal com base no modelo de luz de ressurgência e o espectro de luz de insurgência; calcular um desvio entre uma área do espectro de luz emergente entre um primeiro comprimento de onda e um segundo comprimento de onda (por exemplo, dentro de uma faixa estreita de comprimentos de onda) e uma área do espectro de luz de ressurgência modelo entre o primeiro comprimento de onda e o segundo comprimento de onda; e, em resposta ao desvio que excede um desvio de limite, identificar um estressor particular presente na planta de sensor.

2.3.3 EXTRAIR FLUORESCÊNCIA REPÓRTER

[0075] Em uma variação, o sistema de computador pode extrair um espectro de fluorescência induzida pelo sol de uma planta de sensor de um espectro de luz de insurgência e um espectro de luz de ressurgência registrado na planta de sensor, para identificar um estressor particular presente na planta de sensor. Por exemplo, o sistema de computador pode: acessar um espectro de luz crescente registrado na planta de sensor, o espectro de luz emergente uma combinação de um espectro de luz refletido e um espectro de luz fluorescente medido; e extrair um espectro de luz fluorescente repórter com base no espectro de luz de ressurgência e no espectro de luz de insurgência. Nesse exemplo, o sistema de computador pode extrair o espectro de luz fluorescente repórter, incluindo: estimar o espectro de luz refletida multiplicando-se o espectro de insurgência por um fator de refletância; e estimar o espectro de luz fluorescente medido como uma primeira diferença entre o espectro de luz de ressurgência e o espectro de luz refletido; e estimar o espectro de luz fluorescente repórter como equivalente ao espectro de luz fluorescente medido.

[0076] O sistema de computador pode refinar ainda mais esse espectro de luz fluorescente repórter levando em consideração a fluorescência não produzida pela planta de sensor (por exemplo, fluorescência produzida por outras plantas, solo etc.). Por exemplo, o sistema de computador pode: acessar um espectro de luz fluorescente modelo correspondente à fluorescência total dentro de uma área da planta de sensor; calcular uma segunda diferença entre o espectro de luz fluorescente medido e o espectro de luz fluorescente modelo; e estimar o espectro de luz fluorescente repórter para a planta de sensor com base na diferença.

[0077] Uma vez que o usuário extraiu o espectro de luz fluorescente repórter, o sistema de computador pode identificar um repórter particular associado ao espectro de luz fluorescente repórter e, portanto, identificar um par promotor-repórter particular e um estressor particular associado ao sinal de fluorescência produzido pela planta de sensor.

[0078] Em uma variação, o sistema de computador pode estimar a fluorescência do repórter da luz de ressurgência e da luz de insurgência capturada, aproximadamente simultaneamente, da planta de sensor, com base nas Linhas Fraunhofer, para prever a presença do estressor. O sistema de computador pode estimar a fluorescência do repórter como uma diferença entre a luz da insurgência medida e a luz da ressurgência medida. Por exemplo, o sistema de computador pode: extrair uma intensidade de insurgência de uma primeira imagem hiperespectral que descreve um espectro de luz de insurgência, no comprimento de onda associado à linha de Fraunhofer no espectro eletromagnético; extrair uma intensidade de insurgência (por exemplo, uma intensidade de ressurgência normalizada) de uma segunda imagem hiperespectral que descreve um espectro de luz de ressurgência (por exemplo, um espectro de luz de ressurgência normalizado), no comprimento de onda associado à linha de Fraunhofer no espectro eletromagnético; calcular a diferença entre a intensidade da ressurgência e a intensidade da insurgência; e, em resposta à diferença que excede uma diferença de limite, identificar o primeiro estressor presente na planta de sensor. Nesse exemplo, o sistema de computador pode estimar a fluorescência do repórter como equivalente à diferença entre a intensidade da ressurgência e a intensidade da insurgência.

[0079] Em uma variação, o sistema de computador pode estimar um espectro de luz fluorescente repórter a partir do espectro de luz de ressurgência e do espectro de luz de insurgência. Por exemplo, o sistema de computador pode: acessar um espectro de luz de insurgência e um espectro de luz de ressurgência, o espectro de luz de ressurgência que representa um somatório de um espectro de luz refletida e um espectro de luz fluorescente; e extrair um espectro de luz fluorescente repórter do espectro de luz de ressurgência.

Nesse exemplo, para extrair o espectro de luz fluorescente repórter, o sistema de computador pode: estimar o espectro de luz refletido com base em fatores de refletância da planta de sensor, na presença de luz de acordo com o espectro de luz de insurgência no primeiro tempo; estimar o espectro de luz fluorescente com base em uma primeira diferença entre o espectro de luz de ressurgência e o espectro de luz refletida; e estimar o espectro de luz fluorescente repórter como o espectro de luz fluorescente.

Alternativamente, para refinar o espectro de luz fluorescente repórter, o sistema de computador pode: acessar um espectro de luz fluorescente nominal representativo de fluorescência dentro da área da planta de sensor ausente do primeiro estressor, na presença de luz de acordo com o espectro de luz de insurgência no primeiro momento; calcular uma segunda diferença entre o espectro de luz fluorescente e o espectro de luz fluorescente nominal; e estimar o espectro de luz fluorescente repórter para a planta de sensor com base na diferença.

Nesse exemplo, o sistema de computador pode ser responsável pela fluorescência, capturada no espectro de ressurgência representado nas imagens hiperespectrais, geradas por fatores externos, como outras plantas fluorescentes e solo.

Portanto, o sistema de computador pode extrair o espectro de luz fluorescente (por exemplo, fluorescência total) do espectro de luz de ressurgência e, em seguida, extrair ainda mais o espectro de luz fluorescente repórter (por exemplo, fluorescência iniciada pelo repórter na planta de sensor).

[0080] O sistema de computador pode acessar um modelo repórter ligando medições de fluorescência da planta de sensor extraída do conjunto de imagens hiperespectrais a um estressor específico.

Por exemplo, o usuário pode extrair uma primeira intensidade, em um primeiro comprimento de onda, em um espectro de luz de ressurgência representado em uma primeira imagem hiperespectral.

O usuário pode então acessar um modelo repórter que liga a primeira intensidade, no primeiro comprimento de onda, à presença de um primeiro estressor.

Nesse exemplo, o usuário pode acessar o modelo repórter que liga intensidades de comprimento de onda a um estressor particular.

Em outro exemplo, o usuário pode: extrair uma primeira intensidade, em um primeiro comprimento de onda, em um espectro de luz de ressurgência representado em uma primeira imagem hiperespectral; extrair uma primeira intensidade nominal, no primeiro comprimento de onda, em um espectro de luz de ressurgência nominal que representa a refletância e a fluorescência da planta de sensor, na ausência do primeiro estressor, na presença de luz; calcular um primeiro desvio entre a primeira intensidade e a primeira intensidade nominal no primeiro comprimento de onda a vinculação do modelo repórter; e, em resposta ao primeiro desvio que excede um desvio de limite, prever a presença de um estressor na planta de sensor.

O usuário pode acessar o modelo repórter que liga o primeiro desvio a um estressor particular presente na planta de sensor, com base nas características (intensidades de comprimento de onda) de fluorescência do repórter.

Portanto, o usuário pode primeiro determinar a presença de um estressor e determinar o estressor particular presente com base no modelo repórter.

2.4 PREVER ESTRESSORES

[0081] O sistema de computador pode extrair características do conjunto de imagens hiperespectrais para prever a presença de estressores na planta de sensor. Por exemplo, o sistema de computador pode acessar uma primeira imagem hiperespectral que descreve um espectro de luz de insurgência e uma segunda imagem hiperespectral que descreve um espectro de luz de ressurgência. Então, o sistema de computador pode: estimar um espectro de luz de ressurgência nominal com base no espectro de luz de insurgência representado na primeira imagem hiperespectral, o espectro de luz de ressurgência nominal que representa refletância e fluorescência da planta de sensor, na ausência do primeiro estressor, na presença de luz de acordo com o espectro de luz de insurgência na primeira vez; extrair uma primeira intensidade, em um primeiro comprimento de onda, no espectro de luz de ressurgência representado na segunda imagem hiperespectral; extrair uma primeira intensidade nominal, no primeiro comprimento de onda, no espectro de luz de ressurgência nominal; calcular um primeiro desvio entre a primeira intensidade e a primeira intensidade nominal no primeiro comprimento de onda; e, em resposta ao primeiro desvio que excede um desvio de limite, prever a presença do primeiro estressor na planta de sensor. Adicionalmente, conforme mostrado na Figura 3C, o sistema de computador pode: extrair uma segunda intensidade, em um segundo comprimento de onda, no espectro de luz de ressurgência representado na segunda imagem hiperespectral; extrair uma segunda intensidade nominal no segundo comprimento de onda, no espectro de luz de ressurgência nominal; calcular um segundo desvio entre a segunda intensidade e a segunda intensidade nominal no segundo comprimento de onda; e, em resposta ao segundo desvio que excede o desvio de limite, prever a presença do primeiro estressor na planta de sensor. Portanto, o sistema de computador pode prever a presença de um estressor em uma planta de sensor com base no espectro de luz de ressurgência, o espectro de luz de insurgência e o espectro de luz de ressurgência nominal (por exemplo, conforme definido pelo modelo de luz de ressurgência).

[0082] Em uma variação, conforme mostrado nas Figuras 3B e 3C, o sistema de computador pode calcular uma classificação de confiança para um determinado estressor representativo da confiança do usuário de que o estressor particular está presente na planta de sensor. Por exemplo, o sistema de computador pode: calcular um primeiro desvio entre uma primeira intensidade em um primeiro comprimento de onda em um espectro de luz em ascensão e uma primeira intensidade nominal no primeiro comprimento de onda em um espectro de luz em ascensão nominal; e calcular uma primeira classificação de confiança com base no primeiro desvio. Então, em resposta à previsão da presença de um primeiro estressor com base no primeiro desvio, o sistema de computador pode: calcular um segundo desvio entre uma segunda intensidade em um segundo comprimento de onda no espectro de luz de ressurgência e uma segunda intensidade nominal no segundo comprimento de onda no espectro de luz de ressurgência nominal; calcular uma segunda classificação de confiança com base no primeiro desvio e no segundo desvio, a segunda classificação de confiança maior que a primeira classificação de confiança; e, em resposta ao segundo classificação de confiança que excede um classificação de confiança limite, preveja a presença do primeiro estressor. Alternativamente, em resposta ao segundo desvio que cai abaixo do desvio de limite, o sistema de computador pode: calcular uma terceira classificação de confiança com base no primeiro desvio e no segundo desvio, a terceira classificação de confiança menor que a primeira classificação de confiança; e, em resposta à terceira classificação de confiança que cai abaixo de uma classificação de confiança limite, preveja a ausência do primeiro estressor na planta de sensor.

[0083] Em um exemplo, o sistema de computador pode calcular um primeiro desvio de 10% entre uma primeira intensidade em um primeiro comprimento de onda em um espectro de luz de ressurgência e uma primeira intensidade nominal no primeiro comprimento de onda em um espectro de luz de ressurgência nominal. Então, em resposta ao desvio que excede um desvio de limite, o sistema de computador pode: calcular uma primeira classificação de confiança de 50% com base no primeiro desvio; calcular um segundo desvio de 10% entre uma segunda intensidade em um segundo comprimento de onda no espectro de luz de ressurgência medido e uma segunda intensidade nominal no segundo comprimento de onda no espectro de luz de ressurgência nominal; calcular uma segunda classificação de confiança de 90% com base no primeiro desvio e no segundo desvio; e, em resposta à classificação de confiança que excede uma classificação de confiança de limite, prever a presença do primeiro estressor na planta de sensor.

[0084] Em uma variação, em resposta à previsão da presença de um estressor, o sistema de computador pode isolar uma ação que pode mitigar o estressor e sugerir essa ação a um usuário associado à cultura, incluindo a planta de sensor. Por exemplo, em resposta à identificação de um primeiro estressor presente na planta de sensor, o sistema de computador pode: isolar uma primeira ação, em um conjunto de ações definidas para o tipo de planta de sensor, ligado ao primeiro estressor; e transmitir uma notificação para realizar a primeira ação na cultura para mitigar o primeiro estressor para um dispositivo de computação de um usuário associado à cultura. Portanto, o sistema de computador pode alertar o usuário sobre os estressores presentes na cultura e sugerir ações específicas para mitigar esses estressores.

2.4.1 MAGNITUDE DE ESTRESSOR

[0085] Em uma variação, o sistema de computador pode identificar uma magnitude de um estressor particular com base na intensidade do espectro de luz de ressurgência em um comprimento de onda particular. Nessa variação, o sistema de computador pode identificar um determinado comprimento de onda (ou faixa de comprimentos de onda) em que um par promotor- repórter particular produz um sinal detectável. O sistema de computador pode, então, medir a intensidade da luz de ressurgência nessas frequências para determinar a presença de um estressor na planta de sensor e para determinar a magnitude do estressor (por exemplo, uma extensão em que está presente). Por exemplo, o usuário pode modificar geneticamente uma planta de sensor para incluir um primeiro par promotor-repórter configurado para sinalizar a presença de um primeiro estressor e para gerar fluorescência vermelha máxima em aproximadamente 580 nanômetros na presença do primeiro estressor. Ao prever a presença do primeiro estressor na planta de sensor, com base em um conjunto de imagens hiperespectrais que representam um espectro de luz de insurgência e um espectro de luz de ressurgência, o sistema de computador pode medir uma intensidade do espectro de luz de ressurgência em 580 nm. Em resposta à medição de uma intensidade relativamente alta, o sistema de computador pode prever uma magnitude relativamente alta do primeiro estressor na planta de sensor. Alternativamente, em resposta à medição de uma intensidade relativamente baixa, o sistema de computador pode prever uma magnitude relativamente baixa do primeiro estressor na planta de sensor. Portanto, o sistema de computador pode estimar a magnitude de um estressor específico na planta de sensor com base na força (por exemplo, intensidade) do sinal produzido pela planta de sensor.

[0086] Em uma implementação, o sistema de computador pode determinar a magnitude do estressor com base nas mudanças de intensidade dentro de uma faixa estreita de comprimentos de onda na luz de ressurgência. Por exemplo, o sistema de computador pode, em um primeiro momento: extrair uma primeira intensidade, em um primeiro comprimento de onda e uma segunda intensidade, em um segundo comprimento de onda em um espectro de luz de ressurgência representado em uma imagem hiperespectral de uma planta de sensor; e extrair uma primeira intensidade nominal, no primeiro comprimento de onda, e uma segunda intensidade nominal, no segundo comprimento de onda, em um espectro de luz de ressurgência nominal. Então, o sistema de computador pode: extrair uma primeira área no espectro de luz de ressurgência entre o primeiro comprimento de onda e o segundo comprimento de onda, com base na primeira intensidade e na segunda intensidade; extrair uma área nominal no espectro de luz de ressurgência nominal entre o primeiro comprimento de onda e o segundo comprimento de onda, com base na primeira intensidade nominal e na segunda intensidade nominal; calcular a diferença entre a primeira área e a área nominal; e estimar a magnitude do primeiro estressor presente na planta de sensor proporcional à diferença. O sistema de computador pode selecionar o primeiro comprimento de onda e o segundo comprimento de onda com base nos comprimentos de onda nos quais se espera que o repórter particular da planta de sensor gere fluorescência. Portanto, o sistema de computador pode estimar a magnitude de um estressor particular presente na planta de sensor com base na força (por exemplo, intensidade) do sinal produzido pela planta de sensor ao longo de uma faixa estreita de comprimentos de onda correspondentes à fluorescência de um repórter particular associado com o estressor particular.

2.4.2 DETECÇÃO DE SINAIS DE PAR PROMOTOR-REPÓRTER

[0087] Em uma variação, o sistema de computador pode detectar sinais fluorescentes induzidos pelo sol, implementando medições de comprimento de onda estreito perto de recursos espectrais escuros na radiação solar incidente. Técnicas de banda estreita associadas às linhas de Fraunhofer (de absorção na atmosfera solar) e linhas Telluric (que se originam da absorção de moléculas na atmosfera da Terra) permitem a medição dos sinais ópticos à luz do dia, sem implementar iluminação externa. O sistema de computador pode extrair medições de comprimento de onda estreito (por exemplo, nessas linhas de Fraunhofer e/ou linhas Telluric) de imagens hiperespectrais da planta de sensor para identificar sinais fluorescentes produzidos pela planta de sensor. Ao extrair essas medições de comprimento de onda estreito, o sistema de computador pode detectar sinais pequenos e obscuros com especificidade e precisão e detectar esses sinais de imagens hiperespectrais coletadas no solo e no ar. Portanto, o sistema de computador pode detectar sinais produzidos por plantas de sensores em imagens hiperespectrais coletadas de uma grande variedade de distâncias.

[0088] O sistema de computador pode acessar imagens hiperespectrais da planta de sensor coletadas de faixas próximas. Por exemplo, o sistema de computador pode acessar imagens hiperespectrais de uma planta de sensor coletadas de ferramentas montadas em cima de equipamento autopropelido, como um poste colocado em uma cultura montada com um dispositivo para coletar imagens das plantas de detecção, conforme mostrado na Figura 6. Em outro exemplo, o sistema de computador pode acessar imagens hiperespectrais da planta de sensor capturadas manualmente por um fazendeiro que opera um drone (ou "VANT") ou que despacha um drone autônomo para escanear regiões de uma cultura em que as plantas de detecção estão localizadas para coletar imagens dessas plantas de detecção. Em uma implementação, o sistema de computador pode acessar imagens hiperespectrais da planta de sensor capturadas por um dispositivo de detecção configurado para instalar (por exemplo, grampo) em uma folha ou caule da planta de detecção e para capturar imagens de perto de superfícies fluorescentes no sensor planta em alta frequência (por exemplo, uma vez por minuto, uma vez por hora). Nesses exemplos, o sistema de computador pode acessar essas imagens hiperespectrais de um banco de dados remoto, as imagens hiperespectrais carregadas para o banco de dados remoto por meio de uma rede celular ou baixadas para um dispositivo móvel ou veículo através de uma rede sem fio ad hoc local quando um dispositivo móvel ou veículo está próximo e, em seguida, carregado do dispositivo móvel ou veículo para o banco de dados remoto. Em outra implementação, o sistema de computador pode acessar imagens hiperespectrais coletadas manualmente por um fazendeiro em um dispositivo móvel. Nessa implementação, o sistema de computador pode acessar as imagens hiperespectrais coletadas no dispositivo móvel, as imagens hiperespectrais carregadas eletronicamente para armazenamento remoto ou carregadas automaticamente por meio de um aplicativo agrícola nativo ou baseado na web em execução no dispositivo móvel. O sistema de computador pode interpretar as pressões nessa planta diretamente dos recursos extraídos dessas imagens de curto alcance para gerar uma representação da série do tempo de alta resolução e intervalo curto da saúde dessa planta de detecção. O sistema de computador pode então combinar essa representação de série do tempo de alta resolução e curto intervalo da saúde dessa planta de detecção com recursos extraídos de imagens de baixa frequência e campo de visão mais amplo de agrupamentos de plantas ou um campo inteiro que contém essa planta de detecção para prever a saúde de várias ou todas as plantas nesse campo.

[0089] Alternativamente, o sistema de computador pode acessar imagens hiperespectrais de plantas de sensores coletadas de distâncias de médio alcance para coletar medições de comprimento de onda, as imagens hiperespectrais capturadas de veículos tripulados ou não. Em uma implementação, o sistema de computador pode acessar imagens hiperespectrais de uma planta de sensor capturada por um fazendeiro que aciona um veículo ao longo de uma borda de uma cultura ou uma região específica da cultura que contém plantas de detecção e coleta de imagens por meio de um dispositivo portátil ou um dispositivo montado no veículo do fazendeiro. O sistema de computador pode então acessar essas imagens hiperespectrais do banco de dados remoto, com carimbo de data/hora e georreferenciado, durante a transferência por upload ou em um momento posterior.

[0090] Em outra variação, o sistema de computador pode acessar imagens hiperespectrais capturadas de distâncias de longo alcance para coletar medições de comprimento de onda. O sistema de computador pode acessar imagens hiperespectrais dos campos agrícolas capturadas por veículos aéreos de longa duração, tripulados ou não tripulados de alta altitude, ou por satélites como 0C0-2 ou GOSAT. Por exemplo, o sistema de computador pode acessar imagens de satélite de campos agrícolas inteiros, incluindo vários agrupamentos de plantas de detecção. Essas imagens hiperespectrais podem ser acessadas com uma frequência e resolução mais baixas do que as imagens acessadas a partir de um sensor óptico de curto alcance, como um dispositivo móvel. Portanto, o sistema de computador pode acessar imagens hiperespectrais coletadas de distâncias de longo e curto alcance.

[0091] O sistema de computador pode acessar imagens hiperespectrais capturadas por esses vários métodos de coleta de imagens hiperespectrais de plantas de sensor de uma faixa de distâncias e em várias resoluções de imagem e extrair medições de comprimento de onda para coletar dados de alta qualidade que permitem respostas rápidas e direcionadas a certos estressores de plantas, portanto, aumenta o rendimento das plantas próximas no mesmo campo agrícola. Em uma implementação, o sistema de computador pode acessar imagens hiperespectrais capturadas em um poste montado com um sensor óptico de alta resolução (por exemplo, uma câmera RGB, uma câmera multiespectral ou espectrômetro, uma câmera térmica ou IR) e localizadas no centro de um primeiro agrupamento de plantas de detecção em uma cultura, o sensor óptico configurado para capturar imagens de alta resolução das plantas de detecção em vários momentos por dia e fazer upload das imagens hiperespectrais para um banco de dados remoto.

O sistema de computador pode acessar essas imagens de alta resolução do banco de dados remoto para coletar dados estressores para o agrupamento específico de plantas de detecção.

Adicionalmente, o sistema de computador pode acessar imagens hiperespectrais coletadas por um satélite configurado para capturar imagens de baixa resolução de toda a cultura, que pode incluir múltiplos agrupamentos de plantas de detecção, como uma vez a cada intervalo de duas semanas.

O sistema de computador pode então: acessar essas imagens hiperespectrais de um banco de dados de imagens de satélite; gerar um modelo para vincular comportamentos do primeiro agrupamento de plantas sensoriais aos outros agrupamentos na cultura com base no comportamento diário do primeiro agrupamento e no comportamento quinzenal de todos os agrupamentos de plantas sensoriais na cultura; e interpolar o comportamento da cultura como um todo em regiões com ou sem plantas de detecção.

Em outro exemplo, quando o sistema de computador calcula uma certa pressão no primeiro agrupamento de planta de detecção, também sinaliza ao fazendeiro ou agrônomo para coletar uma amostra de folha ou solo de uma região da cultura que contém o agrupamento de planta de detecção e testar a amostra para uma leitura exata da pressão.

O sistema de computador pode então acessar essa medição para conectar os dados e os estressores detectados pelas plantas de detecção à magnitude da pressão nas plantas.

[0092] O sistema de computador pode acessar imagens hiperespectrais de plantas de sensores coletadas de uma variedade de dispositivos, como de uma câmera portátil, um espectrômetro portátil, um telefone celular ou de qualquer outro dispositivo que inclui um espectrômetro de alta resolução, inclui revestimentos específicos de banda, ou de outra forma configurada para detectar comprimentos de onda de radiação eletromagnética fluorescente, luminescente ou passada pela planta de detecção na presença de um estressor específico. Em uma variação, o sistema de computador pode acessar imagens hiperespectrais coletadas de uma variedade de instrumentação, uma vez que diferentes instrumentações podem ser usadas dependendo do composto de interesse, já que os comprimentos de onda de diferentes compostos são, cada um, melhor observados em diferentes condições e podem exigir modos distintos de detecção.

3. TERCEIRO MÉTODO

[0093] Conforme mostrado na Figura 4A, um terceiro método S300 para método para selecionar repórteres para detecção de estressores em culturas com base na fluorescência de plantas de sensor inclui: acessar um espectro de luz de ressurgência nominal representativo de refletância e fluorescência dentro de uma área de uma cultura no Bloco S310; extrair uma intensidade de pico nominal, em um primeiro comprimento de onda, no espectro de luz de ressurgência nominal para a área da cultura no Bloco S312; acessar um primeiro espectro de luz fluorescente que descreve a fluorescência de um primeiro gene repórter, em um conjunto de repórteres, quando expresso no Bloco S320; extrair um primeiro pico de intensidade, no primeiro comprimento de onda, no primeiro espectro de luz fluorescente do primeiro gene repórter no Bloco S322; calcular uma primeira razão entre sinal e ruído da primeira intensidade de pico do primeiro repórter para a intensidade nominal para a área da cultura no Bloco S330; e, em resposta à primeira razão entre sinal e ruído que excede uma razão entre sinal e ruído de limite, selecionar o primeiro gene repórter no Bloco S340. O terceiro método S300 inclui ainda: emparelhar um primeiro gene promotor, a partir de um conjunto de genes promotores, ligado a um primeiro estressor, em um conjunto de estressores, com o primeiro gene repórter para formar um primeiro par promotor-repórter configurado para acionar fluorescência em a presença do primeiro estressor no Bloco S350; e modificar geneticamente uma planta de sensor para incluir o primeiro par promotor-repórter para configurar a planta de sensor para sinalizar a presença do primeiro estressor no Bloco S360.

3.1 APLICAÇÕES

[0094] De modo geral, um sistema - como um sistema de computador local ou remoto em conjunto com um usuário (por exemplo, um técnico de laboratório, um operador) - pode executar blocos do terceiro método S300 para projetar uma planta de sensor para incluir um par promotor-repórter configurado para detectar um estressor particular presente na planta de sensor e produzir um sinal detectável (por exemplo, no espectro eletromagnético) após a detecção do estressor particular. Em particular, um usuário pode modificar geneticamente uma planta de sensor para incluir um promotor configurado para ativar na presença de (por exemplo, "ligado a") um estressor específico; e um repórter emparelhado com o promotor e configurado para exibir (ou "expressar") um sinal quando o promotor está ativo na planta de sensor. Por exemplo, o sistema de computador pode cooperar com o usuário para modificar geneticamente uma planta de sensor para produzir ativamente um sinal (por exemplo, fluorescência ativa) - sem excitação da planta de sensor - na presença de um estressor, o sinal configurado para detecção através de detecção remota passiva. Portanto, o sistema de computador pode cooperar com o usuário para modificar geneticamente as plantas de sensor para incluir pares promotor-repórter que geram sinais prontamente detectáveisna presença desses estressores.

[0095] O sistema de computador pode selecionar (ou guiar o usuário para selecionar) um repórter para um par promotor-repórter particular com base em comprimentos de onda ou faixas de comprimentos de onda particulares (por exemplo, bandas estreitas) em que o repórter produz um sinal detectável em uma planta de sensor. Mais especificamente, o sistema de computador (ou o usuário, sob a orientação do sistema de computador) pode selecionar um repórter que gera uma diferença mensurável em um espectro de luz de ressurgência da planta de sensor na presença de um estressor, quando comparado a um modelo de luz de ressurgência espectro representativo da planta de sensor na ausência do estressor. Por exemplo, o sistema de computador pode selecionar (ou sugerir a um usuário) um primeiro repórter que gera fluorescência da planta de sensor entre 540 nanômetros e 660 nanômetros no espectro eletromagnético. Para aumentar a detectabilidade dos sinais produzidos pela planta de sensor (por exemplo, através do repórter), o sistema de computador pode selecionar um repórter que gera fluorescência em comprimentos de onda particulares nos quais os espectros solares exibem diminuições acentuadas na intensidade do comprimento de onda. Por exemplo, conforme mostrado nas Figuras 7A e 7B, o sistema de computador pode selecionar um repórter que gera fluorescência da planta de sensor sobre Linhas Fraunhofer presentes no espectro solar. Alternativamente, o sistema de computador pode selecionar um repórter que gera fluorescência da planta de sensor sobre as linhas Telluric presentes nos espectros solares.

[0096] Em uma implementação, o sistema de computador pode selecionar repórteres com base em uma razão entre sinal e ruído de um sinal de fluorescência gerado por uma planta de sensor na presença de estressor para luz de ressurgência capturada na planta de sensor na ausência do estressor. Por exemplo, o sistema de computador pode: calcular uma razão entre sinal e ruído (por exemplo, em um determinado comprimento de onda, ao longo de uma faixa de comprimentos de onda) de fluorescência gerada pela planta de sensor na presença do estressor, em que a planta de sensor inclui um determinado par promotor-repórter, à luz de ressurgência capturada na planta de sensor na ausência do estressor; e, em resposta à razão entre sinal e ruído que excede uma razão entre sinal e ruído limite, selecionar o repórter particular para inclusão em um primeiro par promotor-repórter. Assim, ao selecionar repórteres que geram uma razão entre sinal e ruído relativamente alta, o sistema de computador pode permitir a detecção do sinal gerado pela planta de sensor na presença de um estressor.

[0097] Após a seleção de um primeiro repórter, o sistema de computador pode emparelhar o primeiro repórter com um primeiro promotor (ou sugerir emparelhar o primeiro repórter com um primeiro promotor para um usuário) para formar um primeiro par promotor-repórter configurado para detectar e sinalizar a presença de um primeiro estressor. O sistema de computador pode selecionar (ou sugerir) o primeiro promotor com base em um tipo de estressor ligado ao primeiro promotor. Uma vez emparelhado com o promotor, o sistema de computador pode modificar geneticamente uma planta de sensor para incluir o primeiro par promotor-repórter, a planta de sensor configurada para sinalizar a presença do primeiro estressor na planta de sensor. Adicionalmente, o sistema de computador pode modificar geneticamente a planta de sensor para incluir vários pares promotor-repórter.

3.2 PAR PROMOTOR-REPÓRTER

[0098] Um usuário pode modificar geneticamente uma planta de sensor para incluir um par promotor-repórter configurado para sinalizar a presença de um estressor na planta de sensor. O sistema de computador pode: selecionar um promotor ligado a um estressor específico para um par promotor- repórter; selecionar um repórter correspondente a um espectro de fluorescência induzido pelo sol particular (doravante "espectro de fluorescência"); e emparelhar o promotor e o repórter (por exemplo, sugerir emparelhar o promotor e o repórter com um usuário) para formar um par promotor-repórter. Assim, o sistema de computador pode selecionar um par promotor- repórter (por exemplo, sugerir um par promotor-repórter para um usuário) para modificar geneticamente uma planta de sensor para incluir o par de promotor-repórter, a planta de sensor configurada para fluorescência na presença do estressor.

[0099] A planta de sensor pode incluir um par promotor-repórter configurado para sinalizar a presença de pressões bióticas e/ou abióticas particulares experimentadas pela planta de sensor, como praga, doença, água, calor, saúde de solo e/ou tensões ou deficiências nutricionais. Por exemplo, a planta de sensor pode ser geneticamente modificada para incluir um promotor com atividade ligada à presença de um estressor na planta, como um fungo, praga, calor, água, doença ou estresse nutricional. A planta de sensor também pode ser geneticamente modificada para incluir um repórter emparelhado com o promotor e configurado para produzir um sinal detectável - como um sinal eletromagnético na luz visível ou espectro infravermelho - quando o promotor correspondente é ativado. Por exemplo, o repórter na planta de sensor pode ser configurado para emitir fluorescência (isto é, produzir um sinal no espectro visível) quando o promotor correspondente está ativo na planta de sensor. Mais especificamente, um par promotor-repórter pode ser incorporado na planta de sensor através de ligação molecular e técnicas de engenharia metabólica que associam a expressão de um promotor responsivo a um determinado estresse biológico com um repórter que produz um sinal mensurável quando o promotor se expressa. O par promotor-repórter pode ser configurado para produzir um sinal mensurável emparelhando o repórter com o promotor, de modo que, quando o promotor expressa, o repórter também expressa. Portanto, através da expressão do repórter, o par promotor- repórter pode produzir um sinal mensurável de um determinado estresse biológico ou característica na planta de sensor.

[00100] O sistema de computador pode emparelhar promotores e repórteres para formar um conjunto de pares promotor-repórter. O sistema de computador pode selecionar pares promotor-repórter com base na detectabilidade de sinais gerados por repórteres e sugerir esses pares promotor-repórter a um usuário para inclusão em plantas de sensor geneticamente modificadas. Para selecionar repórteres, o sistema de computador pode comparar a fluorescência gerada por repórteres à luz de ressurgência nominal. Em um exemplo, o sistema de computador pode: acessar um espectro de luz de ressurgência nominal representativo de refletância e fluorescência dentro de uma área de uma cultura; extrair uma intensidade de pico nominal, em um primeiro comprimento de onda, no espectro de luz de ressurgência nominal para a área da cultura; acessar um espectro de luz fluorescente correspondente a uma proteína de fluorescência vermelha; extrair um primeiro espectro de luz fluorescente que descreve a fluorescência da proteína de fluorescência vermelha, quando expressa; e, em resposta a uma primeira razão entre sinal e ruído entre a primeira intensidade de pico e a primeira intensidade nominal que excede uma razão entre sinal e ruído de limite, selecione o primeiro gene repórter. Então, o sistema de computador pode: emparelhar um primeiro promotor ligado à desidratação da planta à proteína de fluorescência vermelha para formar o primeiro par promotor- repórter; e modificar geneticamente a planta de sensor para incluir o primeiro par promotor-repórter, a planta de sensor configurada para fluorescência na primeira intensidade no primeiro comprimento de onda em resposta à desidratação da planta de sensor.

3.3 RESSURGÊNCIA DE LUZ NOMINAL

[00101] O sistema de computador pode acessar um espectro de luz de ressurgência nominal para permitir a seleção de repórteres para pares promotor-repórter, o espectro de luz de ressurgência nominal representativo da luz de ressurgência em uma planta de sensor ou dentro de uma área ao redor de uma planta de sensor, estressores ausentes. Em uma variação, o sistema de computador pode acessar o espectro de luz de ressurgência nominal para encontrar regiões do espectro eletromagnético nas quais um sinal de fluorescência gerado por repórter na presença de um estressor pode exibir uma alta razão entre sinal e ruído em comparação com a luz de ressurgência nominal na ausência do estressor.

[00102] O sistema de computador pode gerar um espectro de luz de ressurgência nominal que é responsável pela luz refletida (por exemplo, como uma função da luz de insurgência), fluorescência da planta (por exemplo, na ausência de um estressor) e fluorescência de outros fatores ambientais (por exemplo, outras plantas, solo). Portanto, o sistema de computador pode gerar um conjunto de espectros de luz de ressurgência nominal, sendo que cada um corresponde a um ambiente único (por exemplo, região geográfica, área dentro de uma cultura etc.)

[00103] O sistema de computador pode acessar o espectro de luz de ressurgência nominal ao selecionar repórteres para detecção de estressores na planta de sensor. Por exemplo, o sistema de computador pode: acessar um espectro de luz de ressurgência nominal representativo de refletância e fluorescência dentro de uma área de uma cultura; extrair uma intensidade de pico nominal, em um primeiro comprimento de onda, no espectro de luz de ressurgência nominal para a área da cultura; acessar um primeiro espectro de luz fluorescente que descreve a fluorescência de um primeiro gene repórter, em um conjunto de repórteres, quando expresso; extrair um primeiro pico de intensidade, no primeiro comprimento de onda, no primeiro espectro de luz fluorescente do primeiro gene repórter; calcular uma razão entre sinal e ruído da primeira intensidade de pico do primeiro repórter para a intensidade nominal para a área da cultura; e, em resposta à primeira razão entre sinal e ruído que excede uma razão entre sinal e ruído de limite, selecione o primeiro gene repórter. Portanto, o sistema de computador pode acessar o espectro de luz de ressurgência nominal para verificar a detectabilidade de um repórter particular.

3.4 ESPECTRO DE LUZ FLUORESCENTE

[00104] O sistema de computador pode acessar espectros de luz fluorescente correspondentes a repórteres específicos, para selecionar repórteres para pares promotor- repórter. Por exemplo, o sistema de computador pode acessar: um primeiro espectro de luz fluorescente que descreve a fluorescência de um primeiro gene repórter, em um conjunto de repórteres, quando expresso; um segundo espectro de luz fluorescente que representa fluorescência de um segundo gene repórter, no conjunto de repórteres, quando expresso; e um terceiro espectro de luz fluorescente que representa a fluorescência de um terceiro gene repórter, em um conjunto de repórteres, quando expresso. O sistema de computador pode extrair características desses espectros de luz fluorescente para determinar se um repórter particular é detectável.

[00105] O sistema de computador pode comparar as características detectáveis de um espectro de luz fluorescente de um repórter particular com as características detectáveis de um espectro de luz de ressurgência nominal para determinar a detectabilidade de um repórter particular. Por exemplo, o sistema de computador pode: acessar um primeiro espectro de luz fluorescente que descreve a fluorescência de um primeiro gene repórter, em um conjunto de repórteres, quando expresso; e extrair um primeiro pico de intensidade, em um primeiro comprimento de onda, no primeiro espectro de luz fluorescente do primeiro gene repórter. O sistema de computador pode então selecionar o primeiro repórter com base na intensidade do primeiro pico no primeiro comprimento de onda. Adicionalmente, o sistema de computador pode selecionar um determinado comprimento de onda ou bandas de comprimentos de onda (por exemplo, faixa de comprimentos de onda) em que extrai a intensidade de pico do espectro de luz fluorescente. Por exemplo, o sistema de computador pode extrair um primeiro pico de intensidade, em um primeiro comprimento de onda correspondente a uma linha Telluric em um espectro de luz de ressurgência nominal, no primeiro espectro de luz fluorescente do primeiro gene repórter. Portanto, o sistema de computador pode selecionar repórteres para pares promotor-repórter com base na detectabilidade de um sinal gerado pelo repórter em comparação com a luz de ressurgência nominal.

3.5.1 RAZÃO ENTRE SINAL E RUÍDO

[00106] Um usuário (por exemplo, técnico, cientista, laboratório etc.) pode selecionar um repórter com base nos comprimentos de onda em que a planta de sensor irá emitir fluorescência na presença de uma pressão particular. Mais especificamente, o usuário pode selecionar um repórter que produz fluorescência em um determinado comprimento de onda (ou uma determinada faixa de comprimentos de onda) e em uma determinada intensidade na presença de um estressor, de modo que a fluorescência gerada pela planta de sensor incluindo o repórter seja distinguível da fluorescência gerada por outros fatores ambientais (por exemplo, outras plantas, solo, rochas).

[00107] Em uma implementação, o usuário pode comparar intensidades entre picos do mesmo comprimento de onda em um espectro de luz fluorescente de um repórter e em um espectro de luz de ressurgência nominal representativo da luz de ressurgência na planta de sensor na ausência de um estressor. Nessa implementação, o usuário pode selecionar o repórter para uma planta de sensor com base em uma alta razão entre sinal e ruído entre a intensidade de um primeiro pico no espectro de luz fluorescente do repórter e a intensidade de um pico nominal na ressurgência nominal espectro de luz, o primeiro pico e o pico nominal no mesmo comprimento de onda. Por exemplo, o sistema de computador pode: acessar um espectro de luz de ressurgência nominal representativo de refletância e fluorescência dentro de uma área de uma cultura; extrair uma intensidade de pico nominal, em um primeiro comprimento de onda, no espectro de luz de ressurgência nominal para a área da cultura; acessar um primeiro espectro de luz fluorescente que descreve a fluorescência de um primeiro gene repórter, em um conjunto de repórteres, quando expresso; extrair um primeiro pico de intensidade, no primeiro comprimento de onda, no primeiro espectro de luz fluorescente do primeiro gene repórter; calcular uma primeira razão entre sinal e ruído da primeira intensidade de pico do primeiro repórter para a intensidade nominal para a área da cultura; e, em resposta à primeira razão entre sinal e ruído que excede uma razão entre sinal e ruído de limite, selecione o primeiro gene repórter. O sistema de computador pode então emparelhar (por exemplo,

sugerir emparelhamento ao usuário) o primeiro repórter com um primeiro promotor ligado a um primeiro estressor (por exemplo, desidratação da planta) para formar um primeiro par promotor- repórter configurado para sinalizar a presença do primeiro estressor e permitir que um usuário modifique geneticamente uma planta de sensor para incluir o primeiro par promotor- repórter. Assim, ao selecionar o primeiro par promotor- repórter, o sistema de computador pode permitir que um usuário modifique geneticamente a planta de sensor para sinalizar a presença do primeiro estressor.

[00108] Adicionalmente, em uma variação, conforme mostrado na Figura 4A, o sistema de computador pode verificar a razão entre sinal e ruído dentro de uma banda estreita de comprimentos de onda, calculando-se a razão entre sinal e ruído em comprimentos de onda adicionais (por exemplo, em um segundo comprimento de onda). Por exemplo, em resposta à primeira razão entre sinal e ruído que excede uma razão entre sinal e ruído de limite, o sistema de computador pode: extrair uma segunda intensidade de pico nominal no Bloco S314, em um segundo comprimento de onda, no espectro de luz de ressurgência nominal para a área da cultura; extrair um segundo pico de intensidade no Bloco S3 24, no segundo comprimento de onda, no primeiro espectro de luz fluorescente do primeiro gene repórter; calcular uma segunda razão entre sinal e ruído da segunda intensidade do primeiro gene repórter para a intensidade nominal para a área da cultura no Bloco S332; e, em resposta à segunda razão entre sinal e ruído que excede a razão entre sinal e ruído de limite, selecione o primeiro gene repórter. Portanto, o sistema de computador pode verificar se o repórter gera um sinal detectável em uma faixa de comprimentos de onda.

3.7 MÚLTIPLOS PARES PROMOTOR-REPÓRTER

[00109] Em uma implementação, o sistema de computador pode selecionar vários pares promotor-repórter para inclusão em uma planta de sensor particular. Por exemplo, o sistema de computador pode selecionar inicialmente um primeiro repórter, em um conjunto de repórteres, para inclusão em uma planta de sensor com base em uma primeira razão entre sinal e ruído entre a luz de ressurgência na presença de um primeiro estressor (por exemplo, incluindo fluorescência gerada pelo repórter) e luz de ressurgência na ausência do primeiro estressor, o primeiro repórter emparelhado com um primeiro promotor para formar um primeiro par promotor-repórter configurado para sinalizar a presença do primeiro estressor. Então, o sistema de computador pode: selecionar um segundo repórter; combinar o segundo promotor ligado a um segundo estressor com o segundo repórter para formar um segundo par promotor-repórter configurado para sinalizar a presença do segundo estressor; e modificar geneticamente o primeiro par promotor-repórter e o segundo par promotor-repórter, a planta de sensor configurada para sinalizar a presença do primeiro estressor e do segundo estressor na planta de sensor.

[00110] O sistema de computador pode selecionar vários repórteres com base em uma razão entre sinal e ruído calculada com o espectro de luz de ressurgência do modelo como descrito acima e/ou com base na minimização de sinais de sobreposição entre repórteres. Por exemplo, conforme mostrado na Figura 4B, em resposta à seleção de um primeiro repórter que exibe uma razão entre sinal e ruído máxima em um primeiro comprimento de onda, o sistema de computador pode acessar um espectro de luz fluorescente correspondente a um segundo repórter. Então, em resposta ao espectro de luz fluorescente que exibe um pico em um segundo comprimento de onda, o segundo comprimento de onda a uma distância mínima do primeiro comprimento de onda, o sistema de computador pode: calcular uma razão entre sinal e ruído de uma intensidade do pico no fluorescente espectro de luz em um segundo comprimento de onda a uma intensidade nominal de um espectro de luz de ressurgência nominal no segundo comprimento de onda (por exemplo, na ausência de qualquer estressor); e, em resposta à segunda razão entre sinal e ruído que excede a razão entre sinal e ruído de limite, selecionar o segundo repórter.

[00111] Em um exemplo, o sistema de computador pode modificar geneticamente a planta de sensor para incluir: um primeiro par promotor-repórter configurado para fluorescência em um primeiro comprimento de onda em uma primeira intensidade em resposta à presença de um primeiro estressor; e um segundo par promotor-repórter configurado para apresentar fluorescência em um segundo comprimento de onda em uma segunda intensidade em resposta à presença de um segundo estressor.

[00112] O sistema de computador pode emparelhar cada repórter selecionado com um promotor particular para formar pares promotor-repórter configurados para detectar e sinalizar a presença de um conjunto de estressores. Em uma variação, o sistema de computador pode: selecionar um primeiro promotor ligado a um primeiro estressor para emparelhar com um primeiro repórter para formar um primeiro par promotor- repórter; selecionar um segundo promotor ligado a um segundo estressor para emparelhar com um segundo repórter para formar um segundo par promotor-repórter; e modificar geneticamente uma planta de sensor para incluir o primeiro par promotor-

repórter e o segundo par promotor-repórter, a planta de sensor configurada para sinalizar a presença do primeiro estressor e do segundo estressor na planta de sensor. Por exemplo, o sistema de computador pode: selecionar um primeiro promotor ligado a uma pressão de doença e emparelhar o primeiro promotor com o primeiro repórter para formar um primeiro par promotor- repórter; selecionar um segundo promotor ligado a uma pressão bacteriana e emparelhar o segundo promotor com um segundo repórter para formar um segundo par promotor-repórter; e modificar geneticamente a planta de sensor para incluir o primeiro par promotor-repórter e o segundo par promotor- repórter, a planta de sensor configurada para sinalizar a presença da pressão da doença e da pressão bacteriana na planta de sensor.

[00113] Os sistemas e métodos de computador descritos no presente documento podem ser incorporados e/ou implementados, pelo menos em parte, como uma máquina configurada para receber uma mídia legível por computador que armazena instruções legíveis por computador. As instruções podem ser executadas por componentes executáveis por computador integrados à aplicação, aplicativo, hospedeiro, servidor, rede, sítio da web, serviço de comunicação, interface de comunicação, elementos de hardware/firmware/software de um computador de usuário ou dispositivo móvel, pulseira, telefone inteligente ou qualquer combinação adequada dos mesmos. Outros sistemas e métodos da modalidade podem ser incorporados e/ou implantados em menos parte como uma máquina configurada para receber um meio legível por computador que armazena instruções legíveis por computador. As instruções podem ser executadas por componentes executáveis por computador integrados por componentes executáveis por computador integrados com aparelhos e redes do tipo descrito acima. O meio legível por computador pode ser armazenado em qualquer mídia legível por computador adequada, como RAMs, ROMs, memória flash, EEPROMs, dispositivos ópticos (CD ou DVD), discos rígidos, unidades de disquete ou qualquer dispositivo adequado. O componente executável por computador pode ser um processador, mas qualquer dispositivo de hardware dedicado adequado pode executar (alternativa ou adicionalmente) as instruções.

[00114] Como uma pessoa versada na técnica reconhecerá a partir da descrição detalhada anterior e das Figuras e reivindicações, as modificações e mudanças podem ser feitas nas modalidades da invenção sem se afastarem do escopo dessa invenção, conforme definido nas reivindicações a seguir.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. MÉTODO PARA IDENTIFICAR ESTRESSORES EM CULTURAS COM BASE EM FLUORESCÊNCIA DE PLANTAS DE SENSOR, caracterizado por compreender: ● acessar um conjunto de imagens espectrais de uma planta de sensor semeada em uma cultura, sendo que a planta de sensor de um tipo de planta de sensor inclui um conjunto de promotores e um conjunto de repórteres configurados para sinalizar um conjunto de estressores presente na planta de sensor, em que o conjunto de promotores e o conjunto de repórteres formam um conjunto de pares promotor-repórter; ● acessar um modelo repórter que liga características extraídas do conjunto de imagens espectrais da planta de sensor ao conjunto de estressores com base em sinais gerados pelo conjunto de pares promotor-repórter no tipo de planta de sensor; e ● identificar um primeiro estressor, no conjunto de estressores, presente na planta de sensor com base no modelo repórter e características extraídas do conjunto de imagens espectrais.

2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1: ● caracterizado pelo acesso ao conjunto de imagens espectrais da planta de sensor compreender: ○ acessar uma primeira imagem espectral que representa um espectro de luz de insurgência e capturada, em um primeiro momento, por um espectrômetro óptico que define um campo de visão voltado para o lado oposto da planta de sensor; e ○ acessar uma segunda imagem espectral que representa um espectro de luz de ressurgência capturada,

aproximadamente no primeiro momento, pelo espectrômetro óptico que define o campo de visão voltado para a planta de sensor; e ● em que o acesso ao modelo repórter compreende acessar o modelo repórter que liga medições de fluorescência induzida pelo sol, extraída de espectros de luz de insurgência e espectros de luz de ressurgência, ao conjunto de estressores para plantas de um tipo de planta de sensor; e ● em que a identificação do primeiro estressor compreende identificar o primeiro estressor com base no modelo repórter e nas características do conjunto de imagens espectrais.

3. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pela identificação do primeiro estressor compreender: ● extrair uma intensidade de insurgência, em um comprimento de onda associado a uma linha de Fraunhofer, no espectro de luz de insurgência; ● extrair uma intensidade de ressurgência, no comprimento de onda associado à linha de Fraunhofer, no espectro de luz de ressurgência; ● calcular uma diferença entre a intensidade de ressurgência e a intensidade de insurgência; e ● em resposta à diferença que excede uma diferença limite, identificar o primeiro estressor presente na planta de sensor.

4. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 2: ● caracterizado por compreender ainda estimar um espectro de luz de ressurgência nominal com base no espectro de luz de insurgência representado na primeira imagem espectral, sendo que o espectro de luz de ressurgência nominal representa refletância e fluorescência da planta de sensor, ausência do primeiro estressor, na presença de luz de acordo com o espectro de luz de insurgência no primeiro momento; ● em que a identificação do primeiro estressor compreende: ○ extrair uma primeira intensidade, em um primeiro comprimento de onda, no espectro de luz de ressurgência representada na segunda imagem espectral; ○ extrair uma primeira intensidade nominal, no primeiro comprimento de onda, no espectro de luz de ressurgência nominal; ○ calcular um primeiro desvio entre a primeira intensidade e a primeira intensidade nominal no primeiro comprimento de onda; e ○ em resposta ao primeiro desvio que excede um desvio limite, prever a presença do primeiro estressor na planta de sensor.

5. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pela previsão da presença do primeiro estressor na planta de sensor compreender ainda, em resposta ao primeiro desvio que excede o desvio limite: ● extrair uma segunda intensidade, em um segundo comprimento de onda, no espectro de luz de ressurgência representado na segunda imagem espectral; ● extrair uma segunda intensidade nominal no segundo comprimento de onda, no espectro de luz de ressurgência nominal; ● calcular um segundo desvio entre a segunda intensidade e a segunda intensidade nominal no segundo comprimento de onda; e ● em resposta ao segundo desvio que excede o desvio limite, prever a presença do primeiro estressor na planta de sensor.

6. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por compreender ainda: ● extrair uma primeira área abaixo de uma curva do espectro de luz de ressurgência entre o primeiro comprimento de onda e o segundo comprimento de onda, com base na primeira intensidade e na segunda intensidade; ● extrair uma área nominal abaixo de uma curva do espectro de luz de ressurgência nominal entre o primeiro comprimento de onda e o segundo comprimento de onda, com base na primeira intensidade nominal e na segunda intensidade nominal; ● calcular uma diferença entre a primeira área e a área nominal; e ● estimar uma magnitude do primeiro estressor presente na planta de sensor de acordo com a diferença.

7. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 5: ● caracterizado pela previsão da presença do primeiro estressor na planta de sensor em resposta ao primeiro desvio que excede um desvio limite compreender ainda calcular uma primeira classificação de confiança com base no primeiro desvio; e ● em que a previsão da presença do primeiro estressor na planta de sensor em resposta ao segundo desvio que excede um desvio limite compreende ainda calcular uma segunda classificação de confiança com base no primeiro desvio e no segundo desvio, sendo que a segunda classificação de confiança é maior que a primeira classificação de confiança.

8. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por compreender ainda: ● em resposta ao segundo desvio que cai abaixo do desvio limite, calcular uma terceira classificação de confiança com base no primeiro desvio e no segundo desvio, sendo que a terceira classificação de confiança é menor que a primeira classificação de confiança; e ● em resposta à terceira classificação de confiança que cai abaixo de um limite classificação de confiança, prever a ausência do primeiro estressor na planta de sensor.

9. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 2: ● caracterizado pelo acesso à segunda imagem espectral que representa o espectro de luz de ressurgência compreender acessar a segunda imagem espectral que representa o espectro de luz de ressurgência que compreende um somatório de um espectro de luz refletida e um espectro de luz fluorescente; ● compreender ainda extrair um espectro de luz fluorescente de repórter do espectro de luz de ressurgência com base no espectro de luz de ressurgência e no espectro de luz de insurgência; e ● em que a extração do espectro de luz fluorescente de repórter compreende: ○ estimar o espectro de luz refletida com base em um fator de refletância da planta de sensor, na presença de luz de acordo com o espectro de luz de insurgência no primeiro momento; ○ estimar o espectro de luz fluorescente com base em uma primeira diferença entre o espectro de luz de ressurgência e o espectro de luz refletida; e ○ estimar o espectro de luz fluorescente de repórter como o espectro de luz fluorescente.

10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 9: ● caracterizado pela estimativa do espectro de luz fluorescente de repórter compreender ainda: ○ acessar um espectro de luz fluorescente nominal representativo de fluorescência dentro da área da planta de sensor ausente no primeiro estressor, na presença de luz de acordo com o espectro de luz de insurgência no primeiro momento; ○ calcular uma segunda diferença entre o espectro de luz fluorescente e o espectro de luz fluorescente nominal; e o estimar o espectro de luz fluorescente de repórter para a planta de sensor com base na diferença.

11. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1: ● caracterizado pelo acesso ao conjunto de imagens espectrais da planta de sensor compreender acessar o conjunto de imagens espectrais da planta de sensor geneticamente modificado para incluir: ○ um primeiro par promotor-repórter, no conjunto de pares promotor-repórter, configurado para emitir fluorescência, em uma primeira intensidade, em um primeiro comprimento de onda, em resposta à presença do primeiro estressor na planta de sensor; e ○ um segundo par promotor-repórter, no conjunto de pares promotor-repórter, configurado para emitir fluorescência, em uma segunda intensidade, em um segundo comprimento de onda, em resposta à presença do segundo estressor na planta de sensor; e

● em que a identificação do primeiro estressor presente na planta de sensor compreende identificar o primeiro estressor com base em fluorescência da planta de sensor, na primeira intensidade, no primeiro comprimento de onda.

12. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo acesso ao conjunto de imagens espectrais da planta de sensor compreender: ● acessar uma primeira imagem espectral da planta de sensor capturada por um sensor espectral montado em uma barreira na cultura; ● acessar uma segunda imagem espectral da planta de sensor capturada por um sensor espectral instalado com base em um veículo aéreo; e ● acessar uma terceira imagem espectral da planta de sensor capturada por um sensor espectral instalado com base em um satélite.

13. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda, em resposta à identificação do primeiro estressor: ● isolar uma primeira ação, em um conjunto de ações definidas pelo tipo de planta de sensor, ligada ao primeiro estressor; e ● transmitir uma notificação para realizar a primeira ação na cultura para mitigar o primeiro estressor para um dispositivo de computação de um usuário associado à cultura.

14. MÉTODO PARA SELECIONAR REPÓRTERES PARA DETECTAR

ESTRESSORES EM CULTURAS COM BASE EM FLUORESCÊNCIA DE PLANTAS DE SENSOR, caracterizado por compreender: ● acessar um espectro de luz de ressurgência nominal representativo de refletância e fluorescência dentro de uma área de uma cultura; ● extrair uma intensidade de pico nominal, em um primeiro comprimento de onda, no espectro de luz de ressurgência nominal para a área da cultura; ● acessar um primeiro espectro de luz fluorescente que representa fluorescência de um primeiro gene repórter, em um conjunto de repórteres, quando expressado; ● extrair uma primeira intensidade de pico, no primeiro comprimento de onda, no primeiro espectro de luz fluorescente do primeiro gene repórter; ● calcular uma primeira razão entre sinal e ruído da primeira intensidade de pico do primeiro repórter para a intensidade nominal para a área da cultura; ● em resposta à primeira razão entre sinal e ruído que excede uma razão limite entre sinal e ruído, selecionar o primeiro gene repórter; ● emparelhar um primeiro gene promotor, a partir de um conjunto de genes promotores, ligado a um primeiro estressor, em um conjunto de estressores, com o primeiro gene repórter para formar um primeiro par promotor-repórter configurado para acionar fluorescência na presença do primeiro estressor; e ● modificar geneticamente uma planta de sensor para incluir o primeiro par promotor-repórter para configurar a planta de sensor para sinalizar presença do primeiro estressor.

15. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 14: ● caracterizado pela seleção do primeiro gene repórter compreender ainda:

○ extrair uma segunda intensidade de pico nominal, em um segundo comprimento de onda, no espectro de luz de ressurgência nominal para a área da cultura; ○ extrair uma segunda intensidade de pico, no segundo comprimento de onda, no primeiro espectro de luz fluorescente do primeiro gene repórter; ○ calcular uma segunda razão entre sinal e ruído da segunda intensidade do primeiro gene repórter para a intensidade nominal para a área da cultura; ○ em resposta à segunda razão entre sinal e ruído que excede à razão limite entre sinal e ruído, selecionar o primeiro gene repórter; e ● em que a extração da intensidade de pico nominal no primeiro comprimento de onda e no segundo comprimento de onda compreende extrair a intensidade de pico nominal no primeiro comprimento de onda e no segundo comprimento de onda que corresponde a linhas Telluric no espectro de luz de ressurgência nominal.

16. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 14: ● caracterizado pelo acesso ao primeiro espectro de luz fluorescente que corresponde ao primeiro repórter compreender acessar o primeiro espectro de luz fluorescente que corresponde a uma proteína de fluorescência vermelha; ● em que o emparelhamento do primeiro promotor ligado ao primeiro estressor ao primeiro gene repórter compreende emparelhar o primeiro promotor ligado à desidratação de planta à proteína de fluorescência vermelha para formar o primeiro par promotor-repórter; ● em que a modificação genética da planta de sensor para incluir o primeiro par promotor-repórter compreende modificar geneticamente a planta de sensor para incluir o primeiro par promotor-repórter, sendo que a planta de sensor é configurada para emitir fluorescência na primeira intensidade no primeiro comprimento de onda em resposta à desidratação da planta de sensor.

17. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por compreender ainda: ● selecionar um segundo gene repórter, no conjunto de genes repórteres; ● emparelhar um segundo gene promotor, no conjunto de genes promotores, ligado a um segundo estressor, no conjunto de estressores, com o segundo gene repórter para formar um segundo par promotor-repórter configurado para acionar fluorescência na presença do segundo estressor; e ● em que a modificação genética da planta de sensor compreende modificar geneticamente a planta de sensor para incluir o primeiro par promotor-repórter e o segundo par promotor-repórter para configurar a planta de sensor para sinalizar presença do primeiro estressor e do segundo estressor.

18. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pela seleção do segundo gene repórter compreender: ● acessar um segundo espectro de luz fluorescente que representa fluorescência do segundo gene repórter; ● extrair uma segunda intensidade de pico, em um segundo comprimento de onda, no segundo espectro de luz fluorescente do segundo gene repórter; ● calcular uma distância entre o primeiro comprimento de onda do primeiro espectro de luz fluorescente e o segundo comprimento de onda do segundo espectro de luz fluorescente; e ● em resposta à distância que excede uma distância limite: ○ extrair uma segunda intensidade de pico nominal, no segundo comprimento de onda, no espectro de luz de ressurgência nominal para a área da cultura; ○ calcular uma segunda razão entre sinal e ruído da segunda intensidade do segundo repórter para a segunda intensidade nominal para a área da cultura; e ○ em resposta à segunda razão entre sinal e ruído que excede a razão limite entre sinal e ruído, selecionar o segundo repórter.

19. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 17: ● caracterizado pela seleção do primeiro gene repórter compreender selecionar uma proteína de fluorescência vermelha com o primeiro gene repórter; ● em que o emparelhamento do primeiro gene promotor com o primeiro gene repórter compreende emparelhar o primeiro gene promotor com o gene de proteína de fluorescência vermelha para formar o primeiro par promotor-repórter configurado para acionar fluorescência vermelha da planta de sensor que experiencia desidratação de planta; ● em que a seleção do segundo gene repórter compreende selecionar um gene de proteína de fluorescência amarela como o segundo gene repórter; ● em que o emparelhamento do segundo gene promotor com o segundo gene repórter compreende emparelhar o segundo gene promotor com o gene de proteína de fluorescência amarela para formar o segundo par promotor-repórter configurado para acionar fluorescência amarela da planta de sensor na presença da pressão de inseto; e ● em que a modificação genética da planta de sensor compreende modificar geneticamente a planta de sensor para incluir o primeiro par promotor-repórter e o segundo par promotor-repórter para configurar a planta de sensor para sinalizar presença de desidratação de planta e a pressão de inseto.

20. MÉTODO PARA IDENTIFICAR ESTRESSORES EM CULTURAS COM BASE EM FLUORESCÊNCIA DE PLANTAS DE SENSOR, caracterizado por compreender: ● acessar uma primeira imagem espectral de uma planta de sensor semeada em uma cultura, sendo que a primeira imagem espectral representa um espectro de luz de insurgência e capturada, em um primeiro momento, por um espectrômetro óptico que define um campo de visão voltado para o lado oposto da planta de sensor, sendo que a planta de sensor de um tipo de planta de sensor ´é configurada para sinalizar um conjunto de estressores presente na planta de sensor; ● acessar uma segunda imagem espectral de uma planta de sensor semeada em uma cultura, sendo que a segunda imagem espectral representa um espectro de luz de ressurgência capturado aproximadamente no primeiro momento, pelo espectrômetro óptico que define o campo de visão voltado para a planta de sensor; ● acessar um modelo repórter que liga medições de fluorescência induzida pelo sol, extraída do espectro de luz de insurgência e do espectro de luz de ressurgência da planta de sensor, ao conjunto de estressores para plantas de um tipo da planta de sensor; e

● identificar um primeiro estressor, no conjunto de estressores, presente na planta de sensor com base no modelo repórter e medições de fluorescência induzida pelo sol.