Virus žluté kadeřavosti listů rajčete patří mezi závažné choroby rajčat. V některých regionech světa může způsobit pokles úrody až o 60 % a u citlivých odrůd téměř úplné zničení sklizně. Vědci proto hledají způsoby, jak lépe porozumět tomu, jak se virus šíří a jak jeho dopady omezit. Na výzkumu, který využívá pokročilé matematické modelování, se podíleli také vědci z národního superpočítačového centra IT4Innovations.

Virus se mezi rostlinami šíří prostřednictvím drobného hmyzu, konkrétně molic, které jej přenášejí při sání rostlinných šťáv. Výzkumníci proto vytvořili matematický model popisující šíření infekce mezi rostlinami i přenašeči v průběhu času. Model rozlišuje několik stavů rostlin i hmyzu, například zdravé a infikované rostliny nebo infekční a neinfekční přenašeče.

„Matematické modely nám umožňují testovat různé scénáře šíření choroby a hledat strategie, které mohou pomoci minimalizovat její dopad na zemědělskou produkci,“ vysvětluje Marek Lampart, vedoucí laboratoře kvantových výpočtů IT4Innovations.

Zajímavostí výzkumu je využití takzvaného frakčního matematického přístupu. Ten umožňuje popsat vývoj infekce realističtěji než klasické modely, protože zohledňuje paměťový efekt. Výsledné řešení tedy bere v úvahu nejen aktuální stav infekce, ale také to, jak se epidemie vyvíjela v minulosti.

Součástí studie byla také analýza faktorů, které nejvíce ovlivňují základní reprodukční číslo R₀, tedy ukazatel, který určuje, jak rychle se infekce může šířit. Díky tomu lze identifikovat parametry, na které je vhodné zaměřit preventivní opatření při ochraně plodin. Model například umožňuje simulovat dopad různých strategií ochrany, jako je omezení výskytu přenašečů, použití ochranných sítí nebo odstraňování infikovaných rostlin.

Na vývoji matematického modelu se podíleli vědci z laboratoře kvantových výpočtů IT4Innovations Marek Lampart a Ali Raza. Výsledky jejich výzkumu byly publikovány v mezinárodním vědeckém časopise Fractal and Fractional.

Odborné články

Fractional Modeling and Stability Analysis of Tomato Yellow Leaf Curl Virus Disease: Insights for Sustainable Crop Protection

https://doi.org/10.3390/fractalfract9120754

Výzkum byl podpořen Ministerstvem školství, mládeže a tělovýchovy České republiky prostřednictvím e-INFRA CZ (ID: 90254), s finanční podporou Evropské unie v rámci projektu REFRESH — Research Excellence For Region Sustainability and High-tech Industries, číslo projektu CZ.10.03.01/00/22-003/0000048, prostřednictvím Operačního programu Spravedlivá transformace, a dále grantem SGS č. SP2025/049, VŠB – Technická univerzita Ostrava, Česká republika.