الزراعة
الميكروبيومات النباتية الهندسية – حماية المحاصيل بالبكتيريا
عالم مخفي
For a long time, biological sciences were exclusively focused on the “main” organism itself, be it a human body or a stalk of maize. But with increasing knowledge, the whole complexity of the living world came into view.
نحن الآن نفهم أن تقريبًا كل كائن معقد يعيش في تعايش مع “الميكروبيوم”، وهو مجموعة معقدة ومتغيرة من الميكروبات والفطريات. يُعَدّ الميكروبيوم الآن عاملاً رئيسيًا في صحة الإنسان، خاصةً ميكروبيوم الأمعاء.
المصدر: NIH.gov
وبالمثل، فإن صحة النباتات مرتبطة بعمق بميكروبيوم التربة وحتى بالميكروبات داخل النبات نفسه.
يمكنها تحسين تغذية النبات، وإمداد الماء، وربما الأهم، المساعدة في حماية النبات من الآفات والأمراض.
المصدر: Energy.gov
هل يمكن تغيير الميكروبيوم؟
Being composed of hundreds or even thousands of microbe species, microbiomes are immensely complex. This makes their study a difficult task, and determining what a “healthy” microbiome looks like is sometimes complicated.
طريقة تقريبًا بدائية “لتحسين” الميكروبيوم هي إضافة كائنات إضافية إليه. هذا ما تفعله العلاجات البروبيوتية للإنسان والحيوان. وما تحاول إضافة بكتيريا ثابتة للنيتروجين أو الفطريات الجذرية إلى التربة تكراره في الزراعة. يمكن أن يحقق ذلك نتائج جيدة إذا كان الميكروبيوم مضطربًا بشدة، لكنه قد يكون ذا فائدة قليلة أو لا فائدة له إذا كان الميكروبيوم مستقرًا بالفعل.
نهج آخر يمكن أن يكون إطعام الميكروبيوم، مما يساعده على التوازن من خلال إطعام “الميكروبات الصحيحة”. في صحة الإنسان، هذا هو نهج إعطاء البريبايوتكس. يمكن أن يكون هذا ناجحًا جدًا، لأنه يسمح للميكروبيوم بأن يوازن نفسه طبيعيًا، من خلال توفير الظروف المناسبة لذلك.
This can be a lot more difficult to do for plants, where the microbiome is in the soil, or even inside the plant.
البريبايوتكس الزراعية
An international collaboration between researchers from China, Australia, and Austria might have the solution. They focused on rice, a vital source of food for billions of people, but these results could be expanded to other key crops.
قد يكون الحل في تعاون دولي بين باحثين من الصين وأستراليا والنمسا. ركّزوا على الأرز، وهو مصدر غذائي حيوي لمليارات الناس، لكن يمكن توسيع هذه النتائج لتشمل محاصيل رئيسية أخرى.
اكتشفوا أن الإنتاج الكيميائي الحيوي للغلالين في النبات يمكنه تعديل عدد البكتيريا المفيدة. الغلالين هو بوليمر موجود في جدران خلايا النباتات ويتوفر بوفرة في الخشب.
وبشكل أكثر تحديدًا، وجدوا جينًا معينًا مسؤولًا عن تخليق الغلالين. إلغاء تنشيط هذا الجين يقلل من عدد البكتيريا المفيدة. وعلى العكس، زيادة تعبير هذا الجين عن المستوى الطبيعي يزيد من نسبة البكتيريا المفيدة في الميكروبيوم.
(تغيّرت تعديلات الجين في إنتاج حمض 4-هيدروكسي-سيناميك / 4-HCA / حمض p-كوماريك، مما يؤثر على عدد بكتيريا رتبة Pseudomonadales)
المصدر: Nature
This opens the way to a new type of GMO crops. Instead of producing a toxin like many current commercial GMO plants, such as modified rice (or other crops), it would nurture a more healthy and diverse bacteria microbiome.
زيادة الحماية من الأمراض
The improvement in microbiome composition had a direct impact on the crop health. The genetically modified rice variety was more resistant to bacterial blight (Xanthomonas oryzae), a major cause of crop losses in Asia.
Normally, controlling its spread is done with pesticides. A healthier microbiome can help reduce such pesticide usage. And protect against diseases more dynamically and sustainably than by using chemical or toxin-producing GMOs.
هل هناك خيارات غير معدلة وراثيًا؟
It is possible that a non-GMO approach could be adopted as well. Rice variety could be screened for their production of 4-HCA, and then the health of their microbiome tested.
يمكن أن يفتح ذلك المجال أمام طرق تربية جديدة لتطوير أصناف أرز تحتاج إلى كمية أقل من المبيدات لتكون منتجة.
It would also be required to bring this discovery to countries and entire regions like the EU that restrict the commercial use of GMOs.
أسهم الميكروبيوم الزراعي
1. Corteva Agriscience
CTVA مخطط السعر
CTVA مخطط السعر
One of the largest companies in the field of biostimulants, of which such plant prebiotics are a subcategory, is Corteva Agriscience. The company was the agrisciences branch of the chemical giant DowDuPont until it was spun off as an independent company.
المصدر: Corteva Agriscience
إحدى أكبر الشركات في مجال المحفزات الحيوية، التي تُعَدّ البريبايوتكس النباتية أحد فروعها، هي Corteva Agriscience. كانت الشركة فرع العلوم الزراعية للعملاق الكيميائي DowDuPont حتى تم فصلها كشركة مستقلة.
تشارك الشركة بشكل كبير في جلب الروبوتات والطائرات بدون طيار والذكاء الاصطناعي إلى الزراعة. كما تروّج لممارسات زراعية أكثر بيئية ومستدامة، مثل الزراعة بدون حرث، وتناوب المحاصيل، والاستخدام المستهدف للمبيدات، والتكيف مع تغير المناخ، والحد من تآكل التربة، والمحاصيل الغطائية، وحتى الفيرومونات لتأثير سلوك الحشرات، إلخ.
المصدر: Corteva Agriscience
2. Bayer
Bayer is both a pharmaceutical company and a major provider to the agricultural sector since its acquisition of Monsanto, a leader in pesticides and GMO crops.
القول إن الاستحواذ لم ينجح هو تقليل من الحقيقة. أصبحت Monsanto هدفًا لعشرات الآلاف من الدعاوى القضائية بسبب الصلة المحتملة بين السرطان ومبيدها الرئيسي، الغليفوسات (المعروف تجاريًا باسم Roundup).
Continuously mounting costs from these lawsuits, and the reputation damages that came with it have reduced the company’s stock price. Now with a new CEO, Bayer might soon be split into 2 or 3 different companies, separating the pharma business from the agrisciences business.
المصدر: Fortune.com
مع ذلك، فإن قسم علوم المحاصيل في Bayer هو رائد عالمي في المُعدّلات وراثيًا، ويمكنه الاستفادة من هذه الخبرة لتطوير نوع جديد من الأرز ومحاصيل رئيسية أخرى تُحسّن ميكروبيوم التربة. قد يكون ذلك مربحًا وطريقة جيدة لمحاولة إصلاح صورة الشركة المتضررة.
The agricultural department of Bayer is also a major investor in agricultural startups and a strong innovator.
المصدر: Bayer
ومن الجدير بالذكر أن Bayer وقعت شراكة مع Microsoft (MSFT ) لدمج نظام إدارة البيانات Azur الخاص بالعملاق التقني مع خبرة Bayer في استخدام البيانات من الأقمار الصناعية، وأجهزة الاستشعار الميدانية، والطائرات بدون طيار، ومعدات الحقول، وأجهزة استشعار التربة لإنشاء مزارع حديثة ومترابطة حقًا.
المصدر: Bayer
كما أنها رائدة في تنوع البذور وتحرير الجينات في النباتات، مع أكثر من 500 نوع محصول جديد في خط أنابيبها (و250 تسجيلًا جديدًا للمحاصيل في عام 2022).
المصدر: Bayer
شركات الميكروبيوم الزراعي
Smaller companies not yet publicly listed are directly working on the topic of plant microbiome.
Lavie-Bio
The company is working on 6 different products in its pipeline, including one in partnership with Corteva Agriscience.
المصدر: Lavie-Bio
وصل أحد المنتجات بالفعل إلى مرحلة التسويق، يُباع تحت Yalos™ العلامة التجارية.
Yalos and Lavie-Bio technology is mostly focused on proprietary strains of bacteria able to help boost crop productivity.
Microendo
The Mexican company produces a biofertilizer tailored for each crop.
للقيام بذلك، يجمعون ويستفيدون من الميكروبيوم الموجود في النباتات. وهذا يشمل الميكروبات الموجودة داخل النبات.
المصدر: Microendo
IndigoAg
The company’s researchers analyze plants that are performing better than their neighbors, searching for microbial advantages that could be replicated in entire fields. These natural microbes are then assembled in تركيبة تجارية to boost fields suffering from damaged or depleted microbiomes.
المصدر: Indigo
IndigoAg is also active in the field of شهادات ائتمان الكربون للمزارعين.
AgBiome
AgBiome is focused on fungi-killing microbes that can help protect crops from fungal diseases.
لهذا، طورت مجموعتها الخاصة من السلالات الميكروبية المُسلسلة بالكامل (منصة GENESIS – نظام تحديد الجينات والسلالات). يمكن استخدامها في الزراعة، وكذلك في جميع التطبيقات الأخرى للميكروبيوم مثل الاستخدامات الصناعية وصحة الحيوانات والبشر.
المصدر: AgBiome
Pivot Bio
A key role of soil microbiomes is hosting nitrogen-fixing bacteria, taking nitrogen from the air, and turning it into fertilizer.
مع ذلك، عادةً ما تعمل هذه البكتيريا فقط مع المحاصيل البقولية.
المصدر: Pivot Bio
قامت Pivot Bio بتطوير أول ميكروبات ثابتة للنيتروجين للمحاصيل الحبوبية.
It could replace synthetic nitrogen fertilizer, produced from fossil fuels, with an organic and carbon-neutral solution.
Biome Makers
Biome Makers has created the world’s largest database of soil microbiomes, with 14 million taxonomic references using NGS (Next Generation Sequencing), from 188 crops in 50+ countries.
تتيح لها هذه التقنية استخدام تقنية BeCrop® Test لتحسين صحة التربة، وزيادة غلات الزراعة، وتقليل التكاليف (مثل الاستخدام غير الضروري للسماد على سبيل المثال).
المصدر: Biome Maker
