Suunnitellut kasvimikrobiomit – Bakteerit suojaavat satoa

Piilotettu maailma

Pitkään biologiset tieteet keskittyivät yksinomaan “pää”organismiin, olipa kyseessä ihmisen keho tai maissivarsi. Mutta kasvavan tiedon myötä koko elävän maailman monimutkaisuus tuli näkyviin.

Ymmärrämme nyt, että lähes jokainen monimutkainen organismi elää symbioosissa “mikrobiomin” kanssa, joka on monimutkainen ja muuttuva mikrobien ja sienten populaatio. Mikrobiomia pidetään nyt avaintekijänä ihmisten terveydessä, erityisesti suoliston mikrobiomissa.

Lähde: NIH.gov

Samoin kasvien terveys on syvästi sidoksissa maaperän mikrobiomiin ja jopa kasvin sisäisiin mikrobeihin.

Ne voivat parantaa kasvin ravinteita, vesitarjontaa ja ehkä tärkeimpänä, auttaa suojaamaan kasvia tuholaisilta ja taudeilta.

Lähde: Energy.gov

Voiko mikrobiomia muuttaa?

Koska mikrobiomit koostuvat sadoista tai jopa tuhansista mikrobilajeista, ne ovat valtavan monimutkaisia. Tämä tekee niiden tutkimisesta haastavaa, ja sen määrittäminen, miltä “terve” mikrobiomi näyttää, on joskus monimutkaista.

Jokseenkin karkeasti mikrobiomin parantaminen tapahtuu lisäämällä siihen ylimääräisiä organismeja. Tämä on se, mitä probioottikäsittelyt tekevät ihmisille ja eläimille. Ja mitä typpikaasun sitovien bakteerien tai mykorriisien liittäminen maahan yrittää jäljitellä maataloudessa. Tämä voi tuottaa hyviä tuloksia, jos mikrobiomi on voimakkaasti häiriintynyt, mutta voi olla vähäistä tai hyödytöntä, jos mikrobiomi on jo vakiintunut.

Toinen lähestymistapa voi olla mikrobiomin ruokkiminen, auttaen sitä tasapainottumaan antamalla “oikeita” mikrobeja. Ihmisten terveydessä tämä on prebioottien antamisen tapa. Tämä voi olla erittäin onnistunut, koska se antaa mikrobiomin tasapainottaa itseään luonnollisesti tarjoamalla sille oikeat olosuhteet.

Tämä voi olla paljon vaikeampaa kasveille, joissa mikrobiomi on maassa tai jopa kasvin sisällä.

Maatalousprebiootit

Kansainvälinen yhteistyö Kiinan, Australian ja Itävallan tutkijoiden välillä saattaa olla ratkaisu. He keskittyivät riisiin, joka on elintärkeä ravinnonlähde miljardien ihmisten ruokavaliossa, mutta nämä tulokset voitaisiin laajentaa muihin keskeisiin viljelykasveihin.

He havaitsivat, että kasvien biokemiallinen ligniinin tuotanto voi säädellä hyödyllisten bakteerien populaatiota. Ligniini on kasvien soluseinissä esiintyvä polymeeri ja sitä on runsaasti puussa.

Tarkemmin sanottuna he löysivät tietyn geenin, joka vastaa ligniinin biosynteesistä. Tämän geenin deaktivointi vähentää hyödyllisten bakteerien populaatiota. Päinvastoin, geenin yli-ilmentäminen lisää hyödyllisten bakteerien osuutta mikrobiomissa.

(geenimuokkaukset muuttivat 4-hydroksisiniamihapon / 4-HCA / p-kumariinihapon tuotantoa, mikä vaikuttaa Pseudomonadales-ordun bakteeripopulaatioon)

Lähde: Nature

Tämä avaa tien uudelle GMO-kasvilajikkeelle. Sen sijaan, että se tuottaisi myrkkyä kuten monet nykyiset kaupalliset GMO-kasvit, esimerkiksi muokattu riisi (tai muut viljat), se edistäisi terveempää ja monimuotoisempaa bakteerimikrobiomia.

Lisääntynyt tautisuojelu

Mikrobiomin koostumuksen parantumisella oli suora vaikutus sadon terveyteen. Geneettisesti muokattu riisilajike oli vastustuskykyisempi bakteeripeltolle (Xanthomonas oryzae), joka on merkittävä satojen menetyksen aiheuttaja Aasiassa.

Yleensä sen leviämisen hallinta tehdään torjunta-aineilla. Terveempi mikrobiomi voi auttaa vähentämään tällaista torjunta-aineiden käyttöä. Ja suojata tauteja dynaamisemmin ja kestävämmällä tavalla kuin kemiallisten tai myrkkyä tuottavien GMOjen käyttö.

Ei-GMO-vaihtoehtoja?

On myös mahdollista, että ei-GMO-lähestymistapa voitaisiin ottaa käyttöön. Riisilajikkeita voitaisiin seuloa niiden 4-HCA-tuotannon perusteella, ja sen jälkeen testata niiden mikrobiomin terveyttä.

Tämä voi avata alan uusille jalostusmenetelmille, joiden avulla kehitetään riisilajikkeita, jotka tarvitsevat vähemmän torjunta-aineita ollakseen tuottavia.

Se vaatisi myös, että tämä löytö otettaisiin käyttöön maissa ja alueilla kuten EU, jotka rajoittavat GMOjen kaupallista käyttöä.

Maatalouden mikrobiomin osakkeet

1. Corteva Agriscience

CTVA Hintakaavio

Yksi suurimmista biostimulaattorien alalla toimivista yrityksistä, jonka alaluokkaan nämä kasvien prebiootit kuuluvat, on Corteva Agriscience. Yritys oli kemian jättiläisen DowDuPontin maataloushaara, kunnes se erotettiin itsenäiseksi yhtiöksi.

Lähde: Corteva Agriscience

Yritys on erittäin mukana tuomassa robotiikkaa, droneja ja tekoälyä maatalouteen. Se myös edistää ekologisempia ja kestävämpiä viljelykäytäntöjä, kuten ei-työntöä, viljelykiertoa, kohdennettua torjunta-aineiden käyttöä, sopeutumista ilmastonmuutokseen, maaperän eroosion rajoittamista, peitekasveja ja jopa feromoneja vaikuttamaan hyönteisten käyttäytymiseen, jne.

Lähde: Corteva Agriscience

2. Bayer

Bayer on sekä lääkeyritys että merkittävä toimittaja maataloussektorille sen Monsanto-yhtiön oston jälkeen, joka on johtava torjunta-aineiden ja GMO-kasvien toimittaja.

Sanoa, että yritysosto ei mennyt hyvin, on aliarviointi. Monsanto on joutunut kymmenien tuhansien oikeusjuttujen kohteeksi mahdollisista yhteyksistä syöpään ja sen lippulaivatorjunta-aineeseen, glyfosaattiin (kaupallisesti tunnettu nimellä Roundup).

Jatkuvasti kasvavat kustannukset näistä oikeusjutuista ja niihin liittyvä mainehaitta ovat alentaneet yhtiön osakekurssia. Nyt uudella toimitusjohtajalla Bayer saattaa pian jakautua 2 tai 3 eri yhtiöön, erottaen lääkealan liiketoiminnan maatalousliiketoiminnasta.

Lähde: Fortune.com

Silti Bayerin Crop Sciences -osasto on maailman johtava GMO-alueella, ja se voisi hyödyntää tätä asiantuntemusta kehittäessään uutta riisilajiketta ja muita keskeisiä viljelykasveja, jotka parantavat maaperän mikrobiomia. Tämä voisi olla sekä kannattavaa että hyvä tapa yrittää korjata yhtiön tahraantunutta imagoa.

Bayerin maatalousosasto on myös merkittävä sijoittaja maatalous-startupeihin ja vahva innovaattori.

Lähde: Bayer

Erityisesti Bayer on solminut kumppanuuden Microsoftin kanssa yhdistääkseen teknologiajättiläisen Azur-datanhallintajärjestelmän Bayerin asiantuntemukseen satelliittien, kenttäsensorien, dronejen, kenttävarusteiden ja maaperäsensorien datan hyödyntämisessä, luoden todella moderneja ja verkottuneita maatiloja.

Lähde: Bayer

Se on myös johtava siemenlajikkeiden ja kasvien geenieditoinnin alalla, yli 500 uudella viljelykasvilajikkeella putkessa (ja 250 uudella viljelykasvin rekisteröinnillä vuonna 2022).

Lähde: Bayer

Maatalouden mikrobiomin yritykset

Pienemmät, vielä julkisesti listaamattomat yritykset työskentelevät suoraan kasvien mikrobiomin aiheesta.

Lavie-Bio

Yritys kehittää kuutta eri tuotetta putkessaan, mukaan lukien yksi yhteistyössä Corteva Agriscience -yrityksen kanssa.

Lähde: Lavie-Bio

Yksi tuote on jo saavuttanut kaupallistamisvaiheen, myytävänä Yalos™-merkin alla.

Yalos- ja Lavie-Bio-teknologia keskittyy enimmäkseen omistettuihin bakteerikantoihin, jotka pystyvät lisäämään satojen tuottavuutta.

Microendo

Meksikolainen yritys tuottaa jokaiselle viljelykasville räätälöidyn biolannoitteen.

Tämän toteuttamiseksi he keräävät ja hyödyntävät kasvien olemassa olevaa mikrobiomia. Tämä sisältää kasvin sisällä olevat mikrobit.

Lähde: Microendo

IndigoAg

Yrityksen tutkijat analysoivat kasveja, jotka menestyvät paremmin kuin niiden naapurit, etsien mikrobiellisia etuja, joita voitaisiin toistaa koko pellolla. Nämä luonnolliset mikrobit koontiin kaupallisessa formulassa, jonka avulla voidaan parantaa mikrobiomin vaurioituneita tai ehtyneitä pellot.

Lähde: Indigo

IndigoAg on myös aktiivinen hiilikrediittisertifikaattien alalla viljelijöille.

AgBiome

AgBiome keskittyy sienien tappaviin mikrobeihin, jotka voivat auttaa suojaamaan viljelykasveja sienitaudeilta.

Tämän vuoksi se on kehittänyt oman kokoelmansa täysin sekvensoituneita mikrobikantoja (GENESIS-alusta – Gene and Strain Identification System). Sitä voidaan käyttää maataloudessa, mutta myös kaikissa muissa mahdollisissa mikrobiomisovelluksissa, kuten teollisuudessa sekä eläin- ja ihmisterveydessä.

Lähde: AgBiome

Pivot Bio

Yksi keskeinen rooli maaperän mikrobiomeissa on isännöidä typpia sitovia bakteereja, jotka ottavat typpeä ilmasta ja muuttavat sen lannoitteeksi.

Kuitenkin nämä bakteerit toimivat yleensä vain palkokasveilla.

Lähde: Pivot Bio

Pivot Bio on kehittänyt ensimmäiset typpia sitovat mikrobit viljelykasveille.

Se voisi korvata fossiilisista polttoaineista valmistetun synteettisen typpilannoitteen orgaanisella ja hiilineutraalilla ratkaisulla.

Biome Makers

Biome Makers on luonut maailman suurimman maaperän mikrobiomien tietokannan, jossa on 14 miljoonaa taksonomista viitettä NGS:n (Next Generation Sequencing) avulla, 188 viljelykasvista yli 50 maassa.

Se mahdollistaa BeCrop®-testiteknologian käytön maaperän terveyden, maatalouden satojen parantamiseen ja kustannusten vähentämiseen (esimerkiksi tarpeettoman lannoitteen käytön vähentämiseen).

Lähde: Biome Maker