Μηχανικοποιημένα Φυτικά Μικροβιώματα – Προστασία Καλλιεργειών με Βακτήρια

Ένας Κρυμμένος Κόσμος

Για πολύ καιρό, οι βιολογικές επιστήμες εστιάζονταν αποκλειστικά στον «κύριο» οργανισμό, είτε πρόκειται για το ανθρώπινο σώμα είτε για ένα στέλεχος καλαμποκιού. Ωστόσο, με την αυξανόμενη γνώση, η πλήρης πολυπλοκότητα του ζωντανού κόσμου εμφανίστηκε.

Τώρα καταλαβαίνουμε ότι σχεδόν κάθε σύνθετος οργανισμός υπάρχει σε συμβίωση με ένα «μικροβίωμα», έναν πολύπλοκο και μεταβαλλόμενο πληθυσμό μικροοργανισμών και μυκήτων. Το μικροβίωμα αναγνωρίζεται πλέον ως βασικός παράγοντας στην ανθρώπινη υγεία, ιδιαίτερα το εντερικό μικροβίωμα.

Πηγή: NIH.gov

Αναλόγως, η υγεία των φυτών συνδέεται βαθιά με το μικροβίωμα του εδάφους και ακόμη και με τους μικροοργανισμούς εντός του φυτού.

Μπορούν να βελτιώσουν τη θρεπτική αξία του φυτού, την υδροδότηση και, ίσως πιο σημαντικά, να βοηθήσουν στην προστασία του φυτού από παράσιτα και ασθένειες.

Πηγή: Energy.gov

Μπορεί το Μικροβίωμα να Αλλαγεί;

Αποτελούμενα από εκατοντάδες ή και χιλιάδες είδη μικροοργανισμών, τα μικροβιώματα είναι εξαιρετικά πολύπλοκα. Αυτό καθιστά τη μελέτη τους δύσκολη εργασία, και ο καθορισμός του τι αποτελεί ένα «υγιές» μικροβίωμα είναι μερικές φορές περίπλοκος.

Ένας κάπως αδυνατισμένος τρόπος για να «βελτιώσουμε» ένα μικροβίωμα είναι η προσθήκη επιπλέον οργανισμών σε αυτό. Αυτό είναι αυτό που κάνουν οι προβιοτικές θεραπείες για τους ανθρώπους και τα ζώα. Και αυτό που προσπαθεί να αντιγράψει η πρόσθεση βακτηρίων αζωτοδότησης ή μυκορριζών στο έδαφος στη γεωργία. Αυτό μπορεί να έχει καλά αποτελέσματα εάν το μικροβίωμα είναι πολύ διαταραγμένο, αλλά μπορεί να είναι ελάχιστο ή καθόλου χρήσιμο εάν το μικροβίωμα είναι ήδη εδραιωμένο.

Μια άλλη προσέγγιση μπορεί να είναι η τροφοδοσία του μικροβιώματος, βοηθώντας το να γίνει πιο ισορροπημένο τροφοδοτώντας τα «σωστά» μικρόβια. Στην ανθρώπινη υγεία, αυτή είναι η προσέγγιση της χορήγησης προπροβιοτικών. Αυτό μπορεί να είναι πολύ επιτυχημένο, καθώς επιτρέπει στο μικροβίωμα να ισορροπήσει αυτόματα, παρέχοντάς του τις κατάλληλες συνθήκες.

Αυτό μπορεί να είναι πολύ πιο δύσκολο για τα φυτά, όπου το μικροβίωμα βρίσκεται στο έδαφος ή ακόμη και μέσα στο φυτό.

Γεωργικά Προπροβιοτικά

Μια διεθνής συνεργασία μεταξύ ερευνητών από την Κίνα, την Αυστραλία και την Αυστρία ίσως έχει τη λύση. Επικεντρώθηκαν στο ρύζι, μια ζωτικής σημασίας πηγή τροφής για δισεκατομμύρια ανθρώπους, αλλά αυτά τα αποτελέσματα θα μπορούσαν να επεκταθούν σε άλλες βασικές καλλιέργειες.

Ανακάλυψαν ότι η φυτική βιοχημική παραγωγή λινίνης μπορεί να ρυθμίσει τον πληθυσμό των ωφέλιμων βακτηρίων. Η λινίνη είναι ένα πολυμερές που βρίσκεται στα κυτταρικά τοιχώματα των φυτών και είναι άφθονο στο ξύλο.

Πιο συγκεκριμένα, βρήκαν ένα συγκεκριμένο γονίδιο που είναι υπεύθυνο για τη βιοσύνθεση της λινίνης. Η απενεργοποίηση αυτού του γονιδίου μειώνει τον πληθυσμό των ωφέλιμων βακτηρίων. Αντίθετα, η υπερβολική έκφραση αυτού του γονιδίου αυξάνει το ποσοστό των ωφέλιμων βακτηρίων στο μικροβίωμα.

(οι τροποποιήσεις του γονιδίου άλλαξαν την παραγωγή του 4-υδροξυκινναμικού οξέος / 4-HCA / p-κουμαρικού οξέος, το οποίο επηρεάζει τον πληθυσμό των βακτηρίων της τάξης Pseudomonadales)

Πηγή: Nature

Αυτό ανοίγει το δρόμο για ένα νέο τύπο καλλιεργειών ΓΜΟ. Αντί να παράγουν ένα τοξικό μόριο όπως πολλές τρέχουσες εμπορικές ΓΜΟ φυτά, όπως το τροποποιημένο ρύζι (ή άλλα φυτά), θα ενθαρρύνουν ένα πιο υγιές και ποικίλο μικροβίωμα βακτηρίων.

Αυξημένη Προστασία από Ασθένειες

Η βελτίωση στη σύνθεση του μικροβιώματος είχε άμεση επίδραση στην υγεία της καλλιέργειας. Η γενετικά τροποποιημένη ποικιλία ρυζιού ήταν πιο ανθεκτική στην βακτηριακή φθορά (Xanthomonas oryzae), μια κύρια αιτία απωλειών καλλιεργειών στην Ασία.

Κανονικά, ο έλεγχος της εξάπλωσής του γίνεται με φυτοφάρμακα. Ένα πιο υγιές μικροβίωμα μπορεί να βοηθήσει στη μείωση της χρήσης τέτοιων φυτοφαρμάκων. Και να προστατεύει από ασθένειες πιο δυναμικά και βιώσιμα σε σύγκριση με τη χρήση χημικών ή τοξινόρροπων ΓΜΟ.

Επιλογές χωρίς ΓΜΟ;

Είναι δυνατόν να υιοθετηθεί επίσης μια προσέγγιση χωρίς ΓΜΟ. Η ποικιλία ρυζιού θα μπορούσε να ελεγχθεί για την παραγωγή 4-HCA, και στη συνέχεια να δοκιμαστεί η υγεία του μικροβιώματός της.

Αυτό μπορεί να ανοίξει το πεδίο σε νέες μεθόδους εκτροφής για την ανάπτυξη ποικιλιών ρυζιού που απαιτούν λιγότερα φυτοφάρμακα για να είναι παραγωγικές.

Θα απαιτούνταν επίσης η μεταφορά αυτής της ανακάλυψης σε χώρες και ολόκληρες περιοχές όπως η ΕΕ, που περιορίζουν τη εμπορική χρήση ΓΜΟ.

Μετοχές Γεωργικού Μικροβιώματος

1. Corteva Agriscience

(CTVA )

Μία από τις μεγαλύτερες εταιρείες στον τομέα των βιοδιεγέρσεων, των οποίων τα φυτικά προπροβιοτικά αποτελούν υποκατηγορία, είναι η Corteva Agriscience. Η εταιρεία ήταν το τμήμα αγροεπιστημών του χημικού γίγαντα DowDuPont μέχρι να αποσπαστεί ως ανεξάρτητη εταιρεία.

Πηγή: Corteva Agriscience

Η εταιρεία είναι πολύ ενεργή στην εισαγωγή ρομποτικής, drones και τεχνητής νοημοσύνης στη γεωργία. Προωθεί επίσης πιο οικολογικές & βιώσιμες πρακτικές καλλιέργειας, όπως η μη-σπορά, η εναλλαγή καλλιεργειών, η στοχευμένη χρήση φυτοφαρμάκων, η προσαρμογή στην κλιματική αλλαγή, ο περιορισμός διάβρωσης εδάφους, οι φυτοκάλυψεις, και ακόμη φερομόνια για να επηρεάσουν τη συμπεριφορά εντόμων, κ.λπ.

Πηγή: Corteva Agriscience

2. Bayer

Bayer είναι τόσο φαρμακευτική εταιρεία όσο και μεγάλος προμηθευτής του αγροτικού τομέα μετά την εξαγορά της Monsanto, ηγέτη στα φυτοφάρμακα και τις ΓΜΟ καλλιέργειες.

Το να πούμε ότι η εξαγορά δεν πήγε καλά είναι υποτίμηση. Η Monsanto έχει γίνει στόχος δεκάδων χιλιάδων αγωγών για τις πιθανές συνδέσεις μεταξύ καρκίνου και του κορυφαίου φυτοφαρμάκου της, γλυφοσάτης (εμπορικά γνωστό ως Roundup).

Τα συνεχώς αυξανόμενα κόστη από αυτές τις αγωγές και οι ζημιές στη φήμη που προέκυψαν έχουν μειώσει την τιμή της μετοχής της εταιρείας. Τώρα, με νέο Διευθύνοντα Σύμβουλο, η Bayer ίσως σύντομα διαχωριστεί σε 2 ή 3 διαφορετικές εταιρείες, διαχωρίζοντας την φαρμακευτική δραστηριότητα από την αγροεπιστημονική.

Πηγή: Fortune.com

Παρόλα αυτά, το τμήμα Crop Sciences της Bayer είναι παγκόσμιος ηγέτης στα ΓΜΟ, και θα μπορούσε να αξιοποιήσει αυτή την εμπειρία στην ανάπτυξη νέας ποικιλίας ρυζιού και άλλων βασικών καλλιεργειών που βελτιώνουν το μικροβίωμα του εδάφους. Αυτό θα μπορούσε να αποδειχθεί κερδοφόρο και ένας καλός τρόπος για να προσπαθήσει να αποκαταστήσει την κατεστραμμένη εικόνα της εταιρείας.

Το αγροτικό τμήμα της Bayer είναι επίσης μεγάλος επενδυτής σε αγροτικές νεοσύστατες επιχειρήσεις και ισχυρός καινοτόμος.

Πηγή: Bayer

Σημαντικό είναι ότι η Bayer υπέγραψε μια συνεργασία με τη Microsoft για να συνδυάσει το σύστημα διαχείρισης δεδομένων Azur της τεχνολογικής γιγαντιαίας εταιρείας με την εμπειρία της Bayer στη χρήση δεδομένων από δορυφόρους, αισθητήρες πεδίου, drones, εξοπλισμό πεδίου και αισθητήρες εδάφους, ώστε να δημιουργήσει πραγματικά σύγχρονα και διασυνδεδεμένα αγροκτήματα.

Πηγή: Bayer

Είναι επίσης ηγέτης στην ποικιλία σπόρων και στην επεξεργασία γονιδίων σε φυτά, με πάνω από 500 νέες ποικιλίες καλλιεργειών στο pipeline της (και 250 νέες εγγραφές καλλιεργειών το 2022).

Πηγή: Bayer

Εταιρείες Γεωργικού Μικροβιώματος

Μικρότερες εταιρείες που δεν είναι ακόμη εισηγμένες στο χρηματιστήριο εργάζονται άμεσα πάνω στο θέμα του φυτικού μικροβιώματος.

Lavie-Bio

Η εταιρεία εργάζεται πάνω σε 6 διαφορετικά προϊόντα στο pipeline της, συμπεριλαμβανομένου ενός σε συνεργασία με την Corteva Agriscience.

Πηγή: Lavie-Bio

Ένα προϊόν έχει ήδη φτάσει στο στάδιο εμπορευματοποίησης, πωλείται υπό την Yalos™ μάρκα.

Yalos και Lavie-Bio τεχνολογία εστιάζει κυρίως σε ιδιόκτητες στελέχη βακτηρίων που μπορούν να βοηθήσουν στην αύξηση της παραγωγικότητας των καλλιεργειών.

Microendo

Η μεξικανική εταιρεία παράγει ένα βιολογικό λίπασμα προσαρμοσμένο για κάθε καλλιέργεια.

Για να το πετύχουν, συλλέγουν και αξιοποιούν το υπάρχον μικροβίωμα των φυτών. Αυτό περιλαμβάνει μικροοργανισμούς που βρίσκονται εντός του φυτού.

Πηγή: Microendo

IndigoAg

Οι ερευνητές της εταιρείας αναλύουν φυτά που αποδίδουν καλύτερα από τα γειτονικά τους, αναζητώντας μικροβιακά πλεονεκτήματα που θα μπορούσαν να αναπαραχθούν σε ολόκληρα χωράφια. Αυτά τα φυσικά μικρόβια στη συνέχεια συναρμολογούνται σε εμπορική φόρμουλα για να ενισχύσουν χωράφια που υποφέρουν από κατεστραμμένα ή εξαντλημένα μικροβιώματα.

Πηγή: Indigo

Η IndigoAg είναι επίσης ενεργή στον τομέα των πιστοποιητικών άνθρακα για αγρότες.

AgBiome

Η AgBiome εστιάζει σε μικρόβια που σκοτώνουν μύκητες και μπορούν να βοηθήσουν στην προστασία των καλλιεργειών από μυκητιακές ασθένειες.

Για το σκοπό αυτό, ανέπτυξε τη δική της συλλογή πλήρως αλληλουχισμένων στελεχών μικροβίων (η πλατφόρμα GENESIS  – Σύστημα Αναγνώρισης Γενών και Στελεχών). Μπορεί να χρησιμοποιηθεί στη γεωργία, αλλά και για όλες τις άλλες πιθανές εφαρμογές του μικροβιώματος, όπως βιομηχανικές χρήσεις και υγεία ζώων και ανθρώπων.

Πηγή: AgBiome

Pivot Bio

Ένας βασικός ρόλος των μικροβιώματος του εδάφους είναι η φιλοξενία βακτηρίων αζωτοδότησης, που παίρνουν άζωτο από τον αέρα και το μετατρέπουν σε λίπασμα.

Ωστόσο, αυτά τα βακτήρια συνήθως λειτουργούν μόνο με οσπριακές καλλιέργειες.

Πηγή: Pivot Bio

Η Pivot Bio έχει αναπτύξει τα πρώτα βακτήρια αζωτοδότησης για δημητριακές καλλιέργειες.

Θα μπορούσε να αντικαταστήσει το συνθετικό άζωτο λίπασμα, που παράγεται από ορυκτά καύσιμα, με μια οργανική και ουδέτερη ως προς το άνθρακα λύση.

Biome Makers

Η Biome Makers έχει δημιουργήσει τη μεγαλύτερη στον κόσμο βάση δεδομένων μικροβιώματος εδάφους, με 14 εκατομμύρια ταξονομικές αναφορές χρησιμοποιώντας NGS (Next Generation Sequencing), από 188 καλλιέργειες σε 50+ χώρες.

Σας επιτρέπει να χρησιμοποιήσει την τεχνολογία BeCrop® Test για τη βελτίωση της υγείας του εδάφους, των αγροτικών αποδόσεων και τη μείωση του κόστους (όπως η μη απαραίτητη χρήση λιπασμάτων, για παράδειγμα).

Πηγή: Biome Maker