Suunnitellut kasvimikrobiomit – kasvien suojaaminen bakteereilla

Piilotettu maailma

Biologiset tieteet keskittyivät pitkään yksinomaan "pääorganismiin" itseensä, oli se sitten ihmiskeho tai maissin varsi. Mutta tiedon lisääntyessä koko elävän maailman monimutkaisuus tuli näkyviin.

Ymmärrämme nyt, että lähes jokainen monimutkainen organismi on olemassa symbioosissa "mikrobiomin", monimutkaisen ja muuttuvan mikrobi- ja sienipopulaation kanssa. Mikrobiomi tunnustetaan nykyään avaintekijäksi ihmisten terveydelle, erityisesti suoliston mikrobiomille.

Lähde: NIH.gov

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

Ne voivat parantaa kasvin ravinteita, veden saantia ja ehkä vielä tärkeämpää, auttaa suojaamaan kasvia tuholaisilta ja taudeilta.

Lähde: Energy.gov

Voiko mikrobiomia muuttaa?

Koska mikrobiomit koostuvat sadoista tai jopa tuhansista mikrobilajeista, ne ovat äärimmäisen monimutkaisia. Tämä tekee heidän tutkimuksestaan ​​vaikean tehtävän, ja sen määrittäminen, miltä "terveellinen" mikrobiomi näyttää, on joskus monimutkaista.

Melko karkea tapa "parantaa" mikrobiomia on lisätä siihen ylimääräisiä organismeja. Tämä on mitä probioottihoidot tehdä ihmisille ja eläimille. Ja mitä typpeä sitovien bakteerien tai mykorritsojen liittyminen maaperään yrittää toistaa maataloudessa. Tällä voi olla hyviä tuloksia, jos mikrobiomi on erittäin häiriintynyt, mutta siitä voi olla vain vähän tai ei mitään hyötyä, jos mikrobiomi on jo vakiintunut.

Toinen lähestymistapa voi olla mikrobiomin ruokkiminen, mikä auttaa sitä tasapainottumaan ruokkimalla "oikeita" mikrobeja. Ihmisten terveydessä tämä on lähestymistapa prebioottien antamiseen. Tämä voi onnistua erittäin hyvin, koska se antaa mikrobiomin tasapainottaa itsensä luonnollisesti tarjoamalla sille oikeat olosuhteet siihen.

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

Maatalouden prebiootit

Kiinan, Australian ja Itävallan tutkijoiden kansainvälinen yhteistyö saattaa tarjota ratkaisun. He keskittyivät riisiin, joka on miljardien ihmisten elintärkeä ravintolähde, mutta tuloksia voitaisiin laajentaa muihin keskeisiin viljelykasveihin.

He havaitsivat, että kasvien biokemiallinen ligniinin tuotanto voi moduloida hyödyllisten bakteerien populaatiota. Ligniini on polymeeri, jota löytyy kasvien soluseinistä ja jota on runsaasti puussa.

Tarkemmin sanottuna he löysivät spesifisen geenin, joka vastaa ligniinin biosynteesistä. Tämän geenin deaktivointi vähentää hyödyllisten bakteerien populaatiota. Päinvastoin, tämän geenin normaalia enemmän ilmentäminen lisää hyödyllisten bakteerien osuutta mikrobiomissa.

(geenimuunnokset muuttivat tuotantoa 4-hydroksikanelihappo / 4-HCA / p-kumaarihappo, joka vaikuttaa Pseudomonadales-luokan bakteeripopulaatioon)

Lähde: luonto

Tämä avaa tien uudenlaisille GMO-kasveille. Sen sijaan, että se tuottaisi toksiinia, kuten monet nykyiset kaupalliset GMO-kasvit, kuten muunneltu riisiä (tai muita viljelykasveja), se vaaliisi terveellisempää ja monipuolisempaa bakteerimikrobiomia.

Lisääntynyt tautisuojelu

Mikrobiomin koostumuksen paraneminen vaikutti suoraan sadon terveyteen. Geneettisesti muunneltu riisilajike vastustuskykyisempi bakteeriruttoa (Xanthomonas oryzae) vastaan, joka on suurin syy sadon menetyksiin Aasiassa.

Normaalisti sen leviämisen hallinta tapahtuu torjunta-aineilla. Terveellisempi mikrobiomi voi auttaa vähentämään torjunta-aineiden käyttöä. Ja suojaa tauteja vastaan ​​dynaamisemmin ja kestävämmin kuin käyttämällä kemiallisia tai myrkkyjä tuottavia GMO:eja.

Ei-GMO-vaihtoehtoja?

On mahdollista, että myös ei-GMO-lähestymistapa voitaisiin ottaa käyttöön. Riisilajikkeista voitaisiin seuloa niiden 4-HCA:n tuotanto ja sitten testata niiden mikrobiomin kunto.

Tämä voi avata kentän uusille jalostusmenetelmille sellaisten riisilajikkeiden kehittämiseksi, jotka vaativat vähemmän torjunta-aineita ollakseen tuottavia.

Tämä löytö olisi myös saatava EU:n kaltaisille maille ja kokonaisille alueille, jotka rajoittavat GMO:ien kaupallista käyttöä.

Maatalouden mikrobiomivarastot

1. Corteva Agriscience

(CTVA )

Yksi alan suurimmista yrityksistä biostimulantit, jonka alaluokka tällaiset kasviprebiootit ovat, on Corteva Agriscience. Yritys oli kemianjättiläisen DowDuPontin agriscience-haara, kunnes se erotettiin itsenäiseksi yritykseksi.

Lähde: Corteva Agriscience

Yritys on erittäin mukana tuomisessa robotiikkaa, droneja ja tekoälyä maatalouteen. Se myös edistää ekologisempia ja kestävämpiä viljelykäytäntöjä, kuten suorakylvöä, viljelykiertoa, torjunta-aineiden kohdennettua käyttöä, ilmastonmuutokseen sopeutumista, maaperän eroosion rajoittamista, peittokasveja ja jopa feromonit vaikuttaa hyönteisten käyttäytymiseen jne.

Lähde: Corteva agriscience

2. baijerilainen

Bayer on sekä lääkeyritys että merkittävä maatalousalan toimittaja sen jälkeen, kun se osti Monsanton, joka on johtava torjunta-aineiden ja GMO-kasvien valmistaja.

Väittää, että hankinta ei sujunut hyvin, on vähättelyä. Monsanto on joutunut kymmenien tuhansien oikeusjuttujen kohteeksi syövän ja sen lippulaivan torjunta-aineen, glyfosaatin (tunnetaan kaupallisesti nimellä Roundup), mahdollisista yhteyksistä.

Näistä oikeudenkäynneistä aiheutuvat jatkuvat kustannukset ja siitä aiheutuneet mainevauriot ovat laskeneet yhtiön osakekurssia. Nyt uuden toimitusjohtajan kanssa Bayer saatetaan pian jakaa kahdeksi tai kolmeksi eri yhtiöksi, joka erottaa lääkeliiketoiminnan maatalouden liiketoiminnasta.

Lähde: Fortune.com

Bayerin Crop Sciences -osasto on kuitenkin maailman johtava GMO:ien toimittaja, ja se voisi hyödyntää tätä asiantuntemusta kehittäessään uutta riisiä ja muita keskeisiä viljelykasveja, jotka parantavat maaperän mikrobiomia. Tämä voisi olla sekä kannattavaa että hyvä tapa yrittää korjata tahraantunutta yrityskuvaa.

Bayerin maatalousosasto on myös merkittävä sijoittaja maatalousalan startup-yrityksiin ja vahva innovaattori.

Lähde: Baijerilainen

erityisesti Bayer allekirjoitti kumppanuussopimuksen Microsoftin kanssa yhdistää teknologiajätin Azur-tiedonhallintajärjestelmä Bayerin asiantuntemukseen satelliittien, peltoantureiden, droonien, peltolaitteiden ja maaperän antureiden datan hyödyntämisessä luodakseen aidosti moderneja ja verkottuneita tiloja.

Lähde: Baijerilainen

Se on myös edelläkävijä kasvien siemenlajikkeiden ja geenien muokkaamisessa, sillä sen valmisteilla on yli 500 uutta satolajiketta (ja 250 uutta satorekisteröintiä vuonna 2022).

Lähde: Baijerilainen

Maatalouden mikrobiomiyritykset

Pienemmät yritykset, joita ei vielä ole listattu, työskentelevät suoraan kasvien mikrobiomin parissa.

Lavie-Bio

Yhtiö työstää 6 erilaista tuotetta, joista yksi on yhteistyössä Corteva Agrisciencen kanssa.

Lähde: Lavie-Bio

Yksi tuote on jo saavuttanut kaupallistamisvaiheen, myydään alle Yalos™ merkki.

Yalos- ja Lavie-Bio-teknologia keskittyy enimmäkseen patentoituihin bakteerikantoihin, jotka voivat auttaa lisäämään sadon tuottavuutta.

Microendo

Meksikolainen yritys valmistaa kullekin viljelykasville räätälöityjä biolannoitteita.

Tätä varten he keräävät ja hyödyntävät kasvien olemassa olevaa mikrobiomia. Tämä sisältää kasvin sisällä olevat mikrobit.

Lähde: Microendo

IndigoAg

Yrityksen tutkijat analysoivat kasveja, jotka suoriutuvat paremmin kuin naapurinsa, etsien mikrobien etuja, joita voitaisiin kopioida kokonaisille pelloille. Nämä luonnolliset mikrobit kootaan sitten yhteen kaupallinen formulaatio tehostaa kentillä, jotka kärsivät vaurioituneista tai ehtyneistä mikrobiomeista.

Lähde: Indigo

IndigoAg toimii myös alalla hiilidioksidipäästötodistukset viljelijöille.

AgBiome

AgBiome on keskittynyt sieniä tappaviin mikrobeihin, jotka voivat auttaa suojaamaan satoja sienitaudeilta.

Tätä varten se kehitti oman kokoelmansa täysin sekvensoituja mikrobikantoja ( GENESIS alusta  – Geenien ja kantojen tunnistusjärjestelmä). Sitä voidaan käyttää maataloudessa, mutta myös kaikkiin muihin mahdollisiin mikrobiomisovelluksiin, kuten teollisiin käyttötarkoituksiin sekä eläinten ja ihmisten terveyteen.

Lähde: AgBiome

Pivot Bio

Maaperän mikrobiomien keskeinen rooli on isännöidä typpeä sitovia bakteereja, ottaa typpeä ilmasta ja muuttaa se lannoitteeksi.

Nämä bakteerit toimivat kuitenkin yleensä vain palkokasveilla.

Lähde: Pivot Bio

Pivot Bio on kehittänyt ensimmäiset typpeä sitovat mikrobit viljakasveille.

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

Biomin valmistajat

Biome Makers on luonut maailman suurimman maaperän mikrobiomien tietokannan, joka sisältää 14 miljoonaa taksonomista viittausta NGS:ää (Next Generation Sequencing) käyttäen 188 viljelykasvista yli 50 maassa.

Sen avulla se voi käyttää BeCrop® Test -teknologiaansa parantaakseen maaperän terveyttä, maatalouden satoja ja alentaakseen kustannuksia (kuten esimerkiksi tarpeetonta lannoitteiden käyttöä).

Lähde: Biome Maker