Inhenyadong Microbiome ng Halaman – Pagprotekta sa mga Pananim gamit ang Bakterya

Isang Nakatagong Mundo

Sa mahabang panahon, ang mga agham biyolohikal ay nakatuon lamang sa “pangunahing” organismo mismo, maging ito man ay katawan ng tao o tangkay ng mais. Ngunit dahil sa pagtaas ng kaalaman, lumitaw ang kabuuang komplikasyon ng buhay na mundo.

Ngayon ay nauunawaan na natin na halos bawat komplikadong organismo ay nabubuhay sa pakikipagsimbiyosis sa isang “microbiome”, isang komplikado at nagbabagong populasyon ng mga mikrobyo at fungi. Ang microbiome ay kinikilala na ngayon bilang isang mahalagang salik sa kalusugan ng tao, lalo na ang gut microbiome.

Pinagmulan: NIH.gov

Gayundin, ang kalusugan ng mga halaman ay malalim na nakaugnay sa soil microbiome at pati na rin sa mga mikrobyo sa loob mismo ng halaman.

Maaari nilang mapabuti ang nutrisyon ng halaman, suplay ng tubig, at marahil higit na mahalaga, makatulong na protektahan ang halaman laban sa mga peste at sakit.

Pinagmulan: Energy.gov

Maaaring Baguhin ang Microbiome?

Binubuo ng daan-daang o libu-libong species ng mikrobyo, ang mga microbiome ay lubos na kumplikado. Ginagawa nitong mahirap ang kanilang pag-aaral, at ang pagtukoy kung ano ang hitsurang “malusog” na microbiome ay minsang kumplikado.

Isang medyo magaspang na paraan upang “pagbutihin” ang isang microbiome ay sa pamamagitan ng pagdaragdag ng karagdagang organismo dito. Ito ang ginagawa ng probiotic treatments para sa mga tao at hayop. At ang pagdaragdag ng nitrogen-fixing bacteria o mycorrhizae sa lupa ay sinusubukang tularan sa agrikultura. Maaaring magdala ito ng magagandang resulta kung ang microbiome ay lubhang naguguluhan, ngunit maaaring maliit o walang silbi kung ang microbiome ay nakatatag na.

Isa pang paraan ay pakainin ang microbiome, tinutulungan itong maging mas balanse sa pamamagitan ng pagpapakain ng “tamang” mga mikrobyo. Sa kalusugan ng tao, ito ang pamamaraan ng pagbibigay ng prebiotics. Maaaring maging napakaepektibo ito, dahil pinapayagan nitong ang microbiome ay magbalanseng mag-isa nang natural, sa pamamagitan ng pagbibigay ng tamang kondisyon.

Mas magiging mahirap ito gawin para sa mga halaman, kung saan ang microbiome ay nasa lupa, o kahit sa loob ng halaman.

Agrikultural na Prebiotics

Maaaring may solusyon ang isang internasyonal na kolaborasyon ng mga mananaliksik mula sa China, Australia, at Austria. Nakatuon sila sa palay, isang mahalagang pinagkukunan ng pagkain para sa bilyong tao, ngunit maaaring palawakin ang mga resulta sa iba pang pangunahing pananim.

Natuklasan nila na ang biochemical na produksyon ng lignin ng halaman ay maaaring baguhin ang populasyon ng kapaki-pakinabang na bakterya. Ang lignin ay isang polymer na matatagpuan sa mga selulang pader ng halaman at sagana sa kahoy.

Mas partikular, natagpuan nila ang isang tiyak na gene na responsable sa biosynthesis ng lignin. Ang pag-deactivate ng gene na ito ay nagpapababa ng populasyon ng kapaki-pakinabang na bakterya. Sa kabaligtaran, ang pagpapahayag nang higit sa normal ng gene na ito ay nagpapataas ng proporsyon ng kapaki-pakinabang na bakterya sa microbiome.

(binago ng mga modipikasyon sa gene ang produksyon ng 4-hydroxycinnamic acid / 4-HCA / p-coumaric acid, na nakaaapekto sa populasyon ng bakterya ng order na Pseudomonadales)

Pinagmulan: Nature

Binubuksan nito ang daan para sa isang bagong uri ng GMO na pananim. Sa halip na mag-produce ng toxin tulad ng maraming kasalukuyang komersyal na GMO na halaman, tulad ng binagong palay (o iba pang pananim), ito ay magpapalago ng mas malusog at mas maraming uri ng bakteryal na microbiome.

Pinataas na Proteksyon Laban sa Sakit

Ang pagpapabuti sa komposisyon ng microbiome ay nagkaroon ng direktang epekto sa kalusugan ng pananim. Ang genetically modified na uri ng palay ay mas matibay laban sa bacterial blight (Xanthomonas oryzae), isang pangunahing sanhi ng pagkalugi ng pananim sa Asya.

Karaniwan, ang pagkontrol sa pagkalat nito ay ginagawa gamit ang mga pestisidyo. Ang mas malusog na microbiome ay makatutulong na bawasan ang paggamit ng pestisidyo. At protektahan laban sa mga sakit nang mas dinamiko at napapanatili kaysa sa paggamit ng kemikal o toxin-producing na GMO.

Mga Non-GMO na Opsyon?

Posible ring gamitin ang isang non-GMO na pamamaraan. Maaaring i-screen ang mga uri ng palay para sa kanilang produksyon ng 4-HCA, at pagkatapos subukan ang kalusugan ng kanilang microbiome.

Maaari nitong buksan ang larangan sa mga bagong pamamaraan ng pag-breed upang makabuo ng mga uri ng palay na nangangailangan ng mas kaunting pestisidyo upang maging produktibo.

Kinakailangan din itong dalhin sa mga bansa at buong rehiyon tulad ng EU na naglilimita sa komersyal na paggamit ng mga GMO.

Agrikultural na Microbiome Stocks

1. Corteva Agriscience

CTVA Tsart ng Presyo

Isa sa pinakamalaking kumpanya sa larangan ng biostimulants, kung saan ang mga plant prebiotics ay isang subkategorya, ay ang Corteva Agriscience. Ang kumpanya ay dating sangay ng agrisciences ng higanteng kemikal na DowDuPont hanggang ito ay naging isang independiyenteng kumpanya.

Pinagmulan: Corteva Agriscience

Ang kumpanya ay lubos na kasangkot sa pagdadala ng robotics, drones, at AI sa agrikultura. Nagpo-promote din ito ng mas ekolohikal at napapanatiling mga praktis sa pagsasaka, tulad ng no-till, crop rotation, target na paggamit ng pestisidyo, pag-aangkop sa pagbabago ng klima, paglimita ng soil erosion, cover crops, at kahit pheromones upang makaapekto sa pag-uugali ng insekto, atbp.

Pinagmulan: Corteva Agriscience

2. Bayer

Ang Bayer ay parehong kumpanya ng parmasya at isang pangunahing tagapagbigay sa sektor ng agrikultura mula nang ito ay makuha ang Monsanto, isang nangunguna sa pestisidyo at GMO na pananim.

Ang pagsasabi na ang pagkuha ay hindi naging maayos ay isang understatement. Ang Monsanto ay naging target ng libu-libong demanda dahil sa posibleng ugnayan ng kanser at ang kanilang pangunahing pestisidyo, ang glyphosate (kilala bilang Roundup).

Patuloy na tumataas ang gastos mula sa mga kasong ito, at ang pinsala sa reputasyon na kasama nito ay nagbaba ng presyo ng stock ng kumpanya. Ngayon, sa ilalim ng bagong CEO, maaaring hatiin ang Bayer sa 2 o 3 na magkakaibang kumpanya, na naghiwalay sa negosyo ng pharma mula sa agrisciences.

Pinagmulan: Fortune.com

Gayunpaman, ang Crop Sciences department ng Bayer ay nangunguna sa mundo sa GMOs, at maaaring gamitin ang kadalubhasang ito sa pag-develop ng bagong uri ng palay at iba pang pangunahing pananim na nagpapabuti sa soil microbiome. Maaaring maging kapaki-pakinabang ito at isang magandang paraan upang subukang ayusin ang nasirang imahe ng kumpanya.

Ang agricultural department ng Bayer ay isa ring pangunahing mamumuhunan sa mga agricultural startup at isang malakas na innovator.

Pinagmulan: Bayer

Kapansin-pansin, pinirmahan ng Bayer ang pakikipagtulungan sa Microsoft (MSFT ) upang pagsamahin ang data management system na Azur ng higanteng teknolohiya sa kadalubhasaan ng Bayer sa paggamit ng data mula sa mga satelayt, field sensors, drones, kagamitan sa bukid, at soil sensors upang lumikha ng tunay na makabagong at konektadong mga bukid.

Pinagmulan: Bayer

Ito rin ay nangunguna sa iba’t ibang uri ng binhi at gene editing sa mga halaman, na may higit sa 500 bagong uri ng pananim sa kanilang pipeline (at 250 bagong rehistrasyon ng pananim noong 2022).

Pinagmulan: Bayer

Mga Kumpanya sa Agrikultural na Microbiome

Ang mga mas maliliit na kumpanya na hindi pa nakalista sa publiko ay direktang nagtatrabaho sa paksa ng plant microbiome.

Lavie-Bio

Ang kumpanya ay nagtatrabaho sa 6 na iba’t ibang produkto sa kanilang pipeline, kabilang ang isa na may pakikipagtulungan sa Corteva Agriscience.

Pinagmulan: Lavie-Bio

Ang isang produkto ay umabot na sa yugto ng komersyalisasyon, ibinibenta sa ilalim ng Yalos™ brand.

Ang teknolohiya ng Yalos at Lavie-Bio ay pangunahing nakatuon sa mga proprietary na strain ng bakterya na kayang makatulong sa pagpapataas ng produktibidad ng pananim.

Microendo

Ang kumpanyang Mexicano ay gumagawa ng biofertilizer na iniangkop para sa bawat pananim.

Upang magawa ito, kinokolekta at ginagamit nila ang umiiral na microbiome ng mga halaman. Kabilang dito ang mga mikrobyo na nasa loob ng halaman.

Pinagmulan: Microendo

IndigoAg

Ang mga mananaliksik ng kumpanya ay sinusuri ang mga halaman na mas maganda ang pagganap kaysa sa kanilang mga kapitbahay, naghahanap ng microbial na kalamangan na maaaring ulitin sa buong mga bukid. Ang mga natural na mikrobyong ito ay pagkatapos ay pinagsasama sa isang komersyal na formulasyon upang pasiglahin ang mga bukid na nagdurusa mula sa nasira o naubos na microbiome.

Pinagmulan: Indigo

Ang IndigoAg ay aktibo rin sa larangan ng carbon credit certificates para sa mga magsasaka.

AgBiome

Ang AgBiome ay nakatuon sa mga mikrobyong pumapatay ng fungi na makakatulong protektahan ang mga pananim mula sa fungal na sakit.

Para dito, nag-develop ito ng sarili nitong koleksyon ng ganap na sequenced na microbial strains (ang GENESIS platform  – Gene and Strain Identification System). Maaari itong magamit sa agrikultura, ngunit pati na rin sa lahat ng iba pang posibleng aplikasyon ng microbiome tulad ng industriyal na paggamit at kalusugan ng hayop at tao.

Pinagmulan: AgBiome

Pivot Bio

Isang mahalagang papel ng soil microbiomes ay ang pag-host ng nitrogen-fixing bacteria, kumukuha ng nitrogen mula sa hangin, at ginagawang pataba.

Gayunpaman, ang mga bakteryang ito ay karaniwang gumagana lamang sa mga leguminous na pananim.

Pinagmulan: Pivot Bio

Nabuo ng Pivot Bio ang unang nitrogen-fixing na mikrobyo para sa mga cereal na pananim.

Maaari nitong palitan ang synthetic nitrogen fertilizer, na gawa mula sa fossil fuels, ng isang organikong at carbon-neutral na solusyon.

Biome Makers

Ang Biome Makers ay lumikha ng pinakamalaking database ng soil microbiomes sa mundo, na may 14 milyong taxonomic references gamit ang NGS (Next Generation Sequencing), mula sa 188 na pananim sa higit 50 bansa.

Pinapayagan nito na gamitin ang kanilang BeCrop® Test technology para mapabuti ang kalusugan ng lupa, ani ng agrikultura, at bawasan ang gastos (tulad ng hindi kailangang paggamit ng pataba, halimbawa).

Pinagmulan: Biome Maker