Landbrug
Ingeniørte plante-mikrobiomer – Beskyt afgrøder med bakterier
En skjult verden
For en lang tid var de biologiske videnskaber udelukkende fokuseret på den “primære” organisme selv, hvad enten det var en menneskekrop eller en majsstilk. Men med stigende viden kom hele kompleksiteten i den levende verden i sigte.
Vi forstår nu, at næsten alle komplekse organismer eksisterer i symbiose med et “mikrobiom”, en kompleks og foranderlig population af mikrober og svampe. Mikrobiomet anerkendes nu som en nøglefaktor i menneskers sundhed, især tarmmikrobiomet.
Kilde: NIH.gov
På samme måde er planternes sundhed dybt forbundet med jordens mikrobiom og endda mikrober i selve planten.
De kan forbedre plantens ernæring, vandforsyning og måske vigtigst, hjælpe med at beskytte planten mod skadedyr og sygdomme.
Kilde: Energy.gov
Kan mikrobiomet ændres?
Da de består af hundreder eller endda tusinder af mikrobearter, er mikrobiomer enormt komplekse. Det gør deres studie til en vanskelig opgave, og at bestemme, hvordan et “sundt” mikrobiom ser ud, kan nogle gange være kompliceret.
En noget grov måde at “forbedre” et mikrobiom på er ved at tilføre ekstra organismer til det. Det er hvad probiotiske behandlinger gør for mennesker og dyr. Og hvad tilsætning af kvælstoffikserende bakterier eller mykorrhiza til jorden forsøger at efterligne i landbruget. Dette kan give gode resultater, hvis mikrobiomet er stærkt forstyrret, men kan være af minimal eller ingen nytte, hvis mikrobiomet allerede er etableret.
En anden tilgang kan være at fodre mikrobiomet, så det bliver mere afbalanceret ved at give de “rigtige” mikrober. I menneskers sundhed er dette tilgangen med at give pre‑biotika. Dette kan være meget succesfuldt, da det lader mikrobiomet balancere sig selv naturligt ved at give det de rette betingelser.
Dette kan være meget sværere at gøre for planter, hvor mikrobiomet befinder sig i jorden eller endda inde i planten.
Landbrugsprebiotika
Et internationalt samarbejde mellem forskere fra Kina, Australien og Østrig kan have svaret. De fokuserede på ris, en vital fødevarekilde for milliarder af mennesker, men disse resultater kunne udvides til andre vigtige afgrøder.
De opdagede, at plantens biokemiske produktion af lignin kan modulere populationen af gavnlige bakterier. Lignin er en polymer, der findes i planters cellevægge og er rigeligt i træ.
Mere specifikt fandt de et specifikt gen, der er ansvarligt for ligninsyntese. Deaktivering af dette gen reducerer populationen af gavnlige bakterier. Omvendt øger overudtryk af dette gen andelen af gavnlige bakterier i mikrobiomet.
(genmodifikationerne ændrede produktionen af 4‑hydroxycinnaminsyre / 4‑HCA / p‑cumarinsyre, hvilket påvirker populationen af bakterier i Pseudomonadales‑ordenen)
Kilde: Nature
Dette åbner vejen for en ny type GMO‑afgrøder. I stedet for at producere et toxin som mange nuværende kommercielle GMO‑planter, såsom modificeret ris (eller andre afgrøder), ville den pleje et sundere og mere diversificeret bakteriemikrobiom.
Øget sygdomsbeskyttelse
Forbedringen i mikrobiomsammensætning havde en direkte indvirkning på afgrødens sundhed. Den genetisk modificerede risvariant var mere modstandsdygtig over for bakteriel blødning (Xanthomonas oryzae), en væsentlig årsag til afgrødetab i Asien.
Normalt kontrolleres spredningen med pesticider. Et sundere mikrobiom kan hjælpe med at reducere brugen af sådanne pesticider. Og beskytte mod sygdomme mere dynamisk og bæredygtigt end ved brug af kemiske eller toxin‑producerende GMO’er.
Ikke‑GMO muligheder?
Det er muligt, at en ikke‑GMO tilgang også kan anvendes. Risvarianter kan screenes for deres produktion af 4‑HCA, og derefter kan mikrobiomets sundhed testes.
Dette kan åbne feltet for nye avlsmetoder til at udvikle risvarianter, der kræver mindre pesticid for at være produktive.
Det vil også være nødvendigt at bringe denne opdagelse til lande og hele regioner som EU, der begrænser kommerciel brug af GMO’er.
Landbrugs‑mikrobiom aktier
1. Corteva Agriscience
(CTVA
)
(CTVA )
En af de største virksomheder inden for biostimulantia, hvor sådanne plante‑prebiotika er en underkategori, er Corteva Agriscience. Virksomheden var agriscience‑afdelingen af den kemiske gigant DowDuPont, indtil den blev spundet af som et selvstændigt selskab.
Kilde: Corteva Agriscience
Virksomheden er meget involveret i at bringe robotik, droner og AI til landbruget. Den fremmer også mere økologisk & bæredygtig dyrkning, såsom ingen-tilspadning, afgrøderotation, målrettet brug af pesticider, tilpasning til klimaændringer, begrænsning af jorderosion, dækkeafgrøder og endda feromoner for at påvirke insektadfærd osv.
Kilde: Corteva Agriscience
2. Bayer
Bayer er både et farmaceutisk selskab og en stor leverandør til landbrugssektoren siden opkøbet af Monsanto, en leder inden for pesticider og GMO‑afgrøder.
At sige, at opkøbet ikke gik godt, er en underdrivelse. Monsanto er blevet mål for titusinder af retssager for mulige sammenhænge mellem kræft og deres flagskibs‑pesticid, glyphosat (kommercielt kendt som Roundup).
De løbende stigende omkostninger fra disse retssager og de omdømmeskader, der fulgte, har sænket selskabets aktiekurs. Nu med en ny administrerende direktør, Bayer kan snart blive opdelt i 2 eller 3 forskellige selskaber, så pharma‑delen adskilles fra agriscience‑delen.
Kilde: Fortune.com
Alligevel er Bayer’s Crop Sciences‑afdeling en verdensleder inden for GMO’er, og den kunne udnytte denne ekspertise til at udvikle en ny ris‑ og andre nøgleafgrøder, der forbedrer jordens mikrobiom. Dette kunne både være rentabelt og en god måde at forsøge at reparere selskabets plettede image.
Bayer’s landbrugsafdeling er også en stor investor i landbrugs‑start‑ups og en stærk innovatør.
Kilde: Bayer
Bemærkelsesværdigt, at Bayer har indgået et partnerskab med Microsoft for at kombinere tech‑gigantens datastyringssystem Azur med Bayer’s ekspertise i at bruge data fra satellitter, feltsensorer, droner, landbrugsudstyr og jord‑sensorer til at skabe virkelig moderne og forbundne gårde.
Kilde: Bayer
Den er også en leder inden for frøvarianter og genredigering i planter, med 500+ nye afgrødesorter i sin pipeline (og 250 nye afgrødesregistreringer i 2022).
Kilde: Bayer
Landbrugs‑mikrobiom virksomheder
Små virksomheder, der endnu ikke er børsnoterede, arbejder direkte med emnet plante‑mikrobiom.
Lavie-Bio
Virksomheden arbejder på 6 forskellige produkter i sin pipeline, herunder et i partnerskab med Corteva Agriscience.
Kilde: Lavie-Bio
Et produkt har allerede nået kommercialiseringsstadiet, solgt under Yalos™ brand.
Yalos og Lavie-Bio‑teknologien fokuserer hovedsageligt på proprietære bakteriestammer, der kan hjælpe med at øge afgrødeproduktiviteten.
Microendo
Den mexicanske firmaet producerer et biofugtstof (biofertilizer) skræddersyet til hver afgrøde.
For at gøre dette indsamler og udnytter de den eksisterende mikrobiom i planterne. Dette inkluderer mikrober, der findes inden for planten.
Kilde: Microendo
IndigoAg
Virksomhedens forskere analyserer planter, der klarer sig bedre end deres naboer, og søger efter mikrobielle fordele, der kan replikere i hele marker. Disse naturlige mikrober samles derefter i en kommerciel formulering for at styrke marker, der lider af beskadigede eller udtømte mikrobiomer.
Kilde: Indigo
IndigoAg er også aktiv i feltet kulstofkreditcertifikater for landmænd.
AgBiome
AgBiome fokuserer på svampdræbende mikrober, der kan hjælpe med at beskytte afgrøder mod svampesygdomme.
Til dette har den udviklet sin egen samling af fuldt sekventerede mikrobielle stammer (GENESIS‑platformen – Gene and Strain Identification System). Den kan anvendes i landbruget, men også til alle andre mulige mikrobiom‑applikationer som industrielle anvendelser samt dyre‑ og menneskesundhed.
Kilde: AgBiome
Pivot Bio
En vigtig rolle i jordens mikrobiomer er at huse nitrogen‑fikserende bakterier, som tager nitrogen fra luften og omdanner det til gødning.
Disse bakterier virker normalt kun med bælgplanter.
Kilde: Pivot Bio
Pivot Bio har udviklet de første nitrogen‑fikserende mikrober til kornafgrøder.
Det kunne erstatte syntetisk kvælstofgødning, produceret fra fossile brændstoffer, med en organisk og CO₂‑neutral løsning.
Biome Makers
Biome Makers har oprettet verdens største database over jord‑mikrobiomer med 14 millioner taksonomiske referencer ved brug af NGS (Next Generation Sequencing) fra 188 afgrøder i over 50 lande.
Den gør det muligt at bruge deres BeCrop® Test‑teknologi til at forbedre jordens sundhed, landbrugsudbytte og reducere omkostninger (som unødvendig gødningsanvendelse for eksempel).
Kilde: Biome Maker
