Microbiomi Vegetali Progettati – Proteggere le Colture con i Batteri

Un Mondo Nascosto

Per molto tempo, le scienze biologiche si sono concentrate esclusivamente sull’organismo “principale”, sia esso un corpo umano o una pannocchia di mais. Ma con la crescente conoscenza, è emersa l’intera complessità del mondo vivente.

Ora comprendiamo che quasi ogni organismo complesso esiste in simbiosi con un “microbioma”, una popolazione complessa e variabile di microrganismi e funghi. Il microbioma è ora riconosciuto come un fattore chiave nella salute umana, in particolare il microbioma intestinale.

Fonte: NIH.gov

Allo stesso modo, la salute delle piante è strettamente legata al microbioma del suolo e persino ai microrganismi presenti nella pianta stessa.

Possono migliorare la nutrizione della pianta, l’approvvigionamento idrico e, forse più importante, aiutare a proteggere la pianta da parassiti e malattie.

Fonte: Energy.gov

Il Microbioma Può Essere Modificato?

Essendo composti da centinaia o addirittura migliaia di specie microbiche, i microbiomi sono immensamente complessi. Questo rende il loro studio un compito difficile, e determinare come appare un microbioma “sano” è a volte complicato.

Un modo piuttosto grezzo per “migliorare” un microbioma è aggiungere organismi extra. Questo è ciò che i trattamenti probiotici fanno per gli esseri umani e gli animali. E ciò che l’aggiunta di batteri fissatori di azoto o micorrize al suolo cerca di replicare in agricoltura. Questo può dare buoni risultati se il microbioma è altamente disturbato, ma può essere di utilità minima o nulla se il microbioma è già consolidato.

Un altro approccio può essere nutrire il microbioma, aiutandolo a diventare più equilibrato alimentando i microrganismi “giusti”. Nella salute umana, questo è l’approccio di somministrare prebiotici. Può essere molto efficace, poiché consente al microbioma di equilibrarsi naturalmente, fornendogli le condizioni adeguate.

Questo può essere molto più difficile da realizzare per le piante, dove il microbioma si trova nel suolo, o addirittura all’interno della pianta.

Prebiotici Agricoli

Una collaborazione internazionale tra ricercatori provenienti da Cina, Australia e Austria potrebbe avere la soluzione. Si sono concentrati sul riso, una fonte vitale di cibo per miliardi di persone, ma questi risultati potrebbero essere estesi ad altre colture chiave.

Hanno scoperto che la produzione biochimica di lignina da parte della pianta può modulare la popolazione di batteri benefici. La lignina è un polimero presente nelle pareti cellulari delle piante ed è abbondante nel legno.

Più specificamente, hanno individuato un gene specifico responsabile della biosintesi della lignina. Disattivare questo gene riduce la popolazione di batteri benefici. Al contrario, esprimere più del normale questo gene aumenta la proporzione di batteri benefici nel microbioma.

(le modifiche genetiche hanno cambiato la produzione di acido 4-idrossicinammico / 4-HCA / acido p-cumarico, che influisce sulla popolazione di batteri dell’ordine Pseudomonadales)

Fonte: Nature

Questo apre la strada a un nuovo tipo di colture OGM. Invece di produrre una tossina come molte attuali piante OGM commerciali, come il riso modificato (o altre colture), favorirebbe un microbioma batterico più sano e diversificato.

Protezione Incrementata dalle Malattie

Il miglioramento nella composizione del microbioma ha avuto un impatto diretto sulla salute delle colture. La varietà di riso geneticamente modificata era più resistente alla peronospora batterica (Xanthomonas oryzae), una delle principali cause di perdite colturali in Asia.

Normalmente, il controllo della sua diffusione avviene con i pesticidi. Un microbioma più sano può contribuire a ridurre l’uso di tali pesticidi. E proteggere dalle malattie in modo più dinamico e sostenibile rispetto all’uso di OGM chimici o che producono tossine.

Opzioni Non-OGM?

È possibile che anche un approccio non-OGM possa essere adottato. Le varietà di riso potrebbero essere selezionate per la loro produzione di 4-HCA, e poi testata la salute del loro microbioma.

Ciò può aprire il campo a nuovi metodi di selezione per sviluppare varietà di riso che richiedono meno pesticidi per essere produttive.

Sarebbe inoltre necessario portare questa scoperta in paesi e intere regioni come l’UE che limitano l’uso commerciale degli OGM.

Azioni del Microbioma Agricolo

1. Corteva Agriscience

(CTVA )

Una delle più grandi aziende nel campo dei biostimolanti, di cui i prebiotici vegetali sono una sottocategoria, è Corteva Agriscience. L’azienda era la divisione agriscienze del gigante chimico DowDuPont fino a quando è stata scorporata come società indipendente.

Fonte: Corteva Agriscience

L’azienda è molto coinvolta nell’introduzione di robotica, droni e IA in agricoltura. Promuove anche pratiche agricole più ecologiche e sostenibili, come il non-aratura, la rotazione delle colture, l’uso mirato di pesticidi, l’adattamento ai cambiamenti climatici, la limitazione dell’erosione del suolo, le colture di copertura e persino i feromoni per influenzare i comportamenti degli insetti, ecc.

Fonte: Corteva Agriscience

2. Bayer

Bayer è sia una società farmaceutica sia un importante fornitore del settore agricolo sin dalla sua acquisizione di Monsanto, leader in pesticidi e colture OGM.

Dire che l’acquisizione non sia andata bene è un eufemismo. Monsanto è diventata l’obiettivo di decine di migliaia di cause legali per i possibili legami tra cancro e il suo pesticida di punta, il glifosato (conosciuto commercialmente come Roundup).

I costi in continuo aumento di queste cause, e i danni reputazionali che ne sono derivati, hanno ridotto il prezzo delle azioni dell’azienda. Ora, con un nuovo CEO, Bayer potrebbe presto essere divisa in 2 o 3 società diverse, separando il business farmaceutico da quello delle agriscienze.

Fonte: Fortune.com

Tuttavia, il dipartimento Crop Sciences di Bayer è leader mondiale negli OGM, e potrebbe sfruttare questa esperienza per sviluppare una nuova varietà di riso e altre colture chiave che migliorano il microbioma del suolo. Questo potrebbe rivelarsi sia redditizio sia un buon modo per cercare di riparare l’immagine macchiata dell’azienda.

Il dipartimento agricolo di Bayer è anche un grande investitore in startup agricole e un forte innovatore.

Fonte: Bayer

In particolare, Bayer ha firmato una partnership con Microsoft per combinare il sistema di gestione dati Azur del gigante tecnologico con l’expertise di Bayer nell’uso di dati provenienti da satelliti, sensori di campo, droni, attrezzature di campo e sensori del suolo per creare fattorie davvero moderne e connesse.

Fonte: Bayer

È anche leader nella varietà di semi e nell’editing genetico delle piante, con oltre 500 nuove varietà di colture nel suo pipeline (e 250 nuove registrazioni di colture nel 2022).

Fonte: Bayer

Aziende del Microbioma Agricolo

Le aziende più piccole, ancora non quotate in borsa, stanno lavorando direttamente sul tema del microbioma delle piante.

Lavie-Bio

L’azienda sta lavorando su 6 diversi prodotti nel suo pipeline, incluso uno in partnership con Corteva Agriscience.

Fonte: Lavie-Bio

Un prodotto ha già raggiunto la fase di commercializzazione, venduto sotto il marchio Yalos™ brand.

Yalos e Lavie-Bio technology è principalmente focalizzata su ceppi proprietari di batteri in grado di aumentare la produttività delle colture.

Microendo

L’azienda messicana produce un biofertilizzante su misura per ogni coltura.

Per farlo raccolgono e utilizzano il microbioma esistente delle piante. Questo include i microrganismi presenti all’interno della pianta.

Fonte: Microendo

IndigoAg

I ricercatori dell’azienda analizzano le piante che performano meglio dei loro vicini, cercando vantaggi microbici che potrebbero essere replicati in interi campi. Questi microrganismi naturali vengono poi assemblati in una formulazione commerciale per potenziare i campi che soffrono di microbiomi danneggiati o esauriti.

Fonte: Indigo

IndigoAg è anche attiva nel campo dei certificati di credito di carbonio per gli agricoltori.

AgBiome

AgBiome si concentra su microrganismi anti-fungo che possono aiutare a proteggere le colture dalle malattie fungine.

Per questo, ha sviluppato la propria collezione di ceppi microbici completamente sequenziati (la piattaforma GENESIS  – Gene and Strain Identification System). Può essere usata in agricoltura, ma anche per tutte le altre possibili applicazioni del microbioma, come usi industriali e salute animale e umana.

Fonte: AgBiome

Pivot Bio

Un ruolo chiave dei microbiomi del suolo è ospitare batteri fissatori di azoto, che prelevano l’azoto dall’aria e lo trasformano in fertilizzante.

Tuttavia, questi batteri solitamente operano solo con colture leguminose.

Fonte: Pivot Bio

Pivot Bio ha sviluppato i primi microrganismi fissatori di azoto per le colture cerealicole.

Potrebbe sostituire il fertilizzante azotato sintetico, prodotto da combustibili fossili, con una soluzione organica e a impatto zero di carbonio.

Biome Makers

Biome Makers ha creato il più grande database mondiale di microbiomi del suolo, con 14 milioni di riferimenti tassonomici usando NGS (Next Generation Sequencing), da 188 colture in più di 50 paesi.

Ciò le permette di utilizzare la sua tecnologia BeCrop® Test per migliorare la salute del suolo, i rendimenti agricoli e ridurre i costi (come, ad esempio, l’uso non necessario di fertilizzanti).

Fonte: Biome Maker