Mühendislik Bitki Mikrobiyomları – Bakterilerle Ürünleri Koruma

Gizli Bir Dünya

Uzun bir süre boyunca, biyolojik bilimler yalnızca “ana” organizmaya odaklanmıştı; ister insan vücudu, ister mısır sapı olsun. Ancak bilgi arttıkça, yaşam dünyasının tüm karmaşıklığı ortaya çıktı.

Artık anlıyoruz ki neredeyse her karmaşık organizma, mikroplar ve mantarlardan oluşan karmaşık ve değişen bir topluluk olan “mikrobiyom” ile simbiyoz içinde var olur. Mikrobiyom, özellikle bağırsak mikrobiyomu, insan sağlığının kilit bir faktörü olarak kabul edilmektedir.

Kaynak: NIH.gov

Benzer şekilde, bitkilerin sağlığı toprak mikrobiyomu ve hatta bitkinin içindeki mikroplarla derin bir bağ içindedir.

Bunlar bitkinin besin alımını, su teminini iyileştirebilir ve belki de daha da önemlisi, bitkiyi zararlılara ve hastalıklara karşı korumaya yardımcı olabilir.

Kaynak: Energy.gov

Mikrobiyom Değiştirilebilir mi?

Yüzlerce hatta binlerce mikroorganizma türünden oluşan mikrobiyomlar son derece karmaşıktır. Bu durum, onların incelenmesini zor bir görev haline getirir ve “sağlıklı” bir mikrobiyomun nasıl göründüğünü belirlemek bazen karmaşık olabilir.

Mikrobiyomu “iyileştirmenin” biraz kaba bir yolu, ona ekstra organizmalar eklemektir. Bu, probiyotik tedavilerin insanlar ve hayvanlar için yaptığı şeydir. Ve tarımda, azot sabitleyici bakterilerin ya da mikoriza’nın toprağa eklenmesinin (adjunction) taklit etmeye çalıştığı şeydir. Mikrobiyom ciddi şekilde bozulmuşsa iyi sonuçlar verebilir, ancak mikrobiyom zaten yerleşikse çok az ya da hiç fayda sağlamaz.

Başka bir yaklaşım ise mikrobiyoma besin vermek, “doğru” mikropları besleyerek daha dengeli hale gelmesine yardımcı olmaktır. İnsan sağlığında bu, prebiyotik vermek yaklaşımıdır. Bu çok başarılı olabilir, çünkü mikrobiyoma kendini doğal olarak dengelemesi için doğru koşulları sağlar.

Bu, mikrobiyomun toprakta ya da bitkinin içinde olduğu bitkilerde çok daha zor bir iştir.

Tarım Prebiyotikleri

Çin, Avustralya ve Avusturya’dan araştırmacıların uluslararası iş birliği çözümü sunabilir. Çalışmalar, milyarlarca insan için hayati bir gıda kaynağı olan pirince odaklandı, ancak bu sonuçlar diğer önemli mahsullere de genişletilebilir.

Bitkilerin lignin biyokimyasal üretiminin faydalı bakteri popülasyonunu modüle edebileceğini keşfettiler. Lignin, bitki hücre duvarlarında bulunan ve odunda bol miktarda bulunan bir polimerdir.

Daha spesifik olarak, lignin biyosentezinden sorumlu belirli bir gen buldular. Bu genin devre dışı bırakılması faydalı bakteri popülasyonunu azaltır. Aksine, bu genin normalden fazla ifade edilmesi mikrobiyomda faydalı bakterilerin oranını artırır.

(gen değişiklikleri, Pseudomonadales takımının bakterilerinin popülasyonunu etkileyen 4-hidroksikinnamik asit / 4-HCA / p-kumarik asit üretimini değiştirdi)

Kaynak: Nature

Bu, yeni bir GMO bitki türünün yolunu açıyor. Mevcut ticari GMO bitkileri gibi bir toksin üretmek yerine (örneğin modifiye pirinç veya diğer mahsuller), daha sağlıklı ve çeşitli bir bakteri mikrobiyomunu besleyecek.

Artan Hastalık Koruması

Mikrobiyom bileşiminin iyileştirilmesi, ürün sağlığı üzerinde doğrudan bir etki yarattı. Genetik olarak modifiye edilmiş pirinç çeşidi, Asya’da mahsul kayıplarının başlıca nedeni olan bakteriyel yanıklığa (Xanthomonas oryzae) karşı daha dirençliydi.

Normalde, yayılımı pestisitlerle kontrol edilir. Daha sağlıklı bir mikrobiyom, bu tür pestisit kullanımını azaltmaya yardımcı olabilir. Ve kimyasal ya da toksin üreten GMO’lara kıyasla hastalıklara karşı daha dinamik ve sürdürülebilir bir koruma sağlar.

GDO’suz seçenekler?

GDO’suz bir yaklaşımın da benimsenmesi mümkün olabilir. Pirinç çeşitleri, 4-HCA üretimleri açısından taranabilir ve ardından mikrobiyom sağlıkları test edilebilir.

Bu, daha az pestisitle verimli olabilen pirinç çeşitleri geliştirmek için yeni ıslah yöntemlerinin önünü açabilir.

Ayrıca bu keşfin, GMO’ların ticari kullanımını kısıtlayan AB gibi ülkeler ve tüm bölgelere getirilmesi de gerekecektir.

Tarım Mikrobiyom Hisseleri

1. Corteva Agriscience

CTVA Fiyat Grafiği

Bitki prebiyotiklerinin bir alt kategorisi olduğu biyostimülanlar alanının en büyük şirketlerinden biri Corteva Agriscience’tir. Şirket, bağımsız bir şirket olarak ayrılana kadar kimya devi DowDuPont’un tarım bilimleri koluydu.

Kaynak: Corteva Agriscience

Şirket, robotik, dronlar ve yapay zekayı tarıma getirme konusunda çok aktif. Aynı zamanda sırasız ekim, ekin rotasyonu, hedefli pestisit kullanımı, iklim değişikliğine uyum, toprak erozyonunun sınırlanması, örtü ekinleri ve hatta böcek davranışlarını etkilemek için feromonlar gibi daha ekolojik ve sürdürülebilir tarım uygulamalarını teşvik ediyor.

Kaynak: Corteva Agriscience

2. Bayer

Bayer, Monsanto’nun satın alınmasından bu yana hem bir ilaç şirketi hem de pestisitler ve GMO mahsulleri konusunda lider bir tarım sektörü sağlayıcısıdır.

Satın almanın iyi gitmediğini söylemek hafif bir ifadedir. Monsanto, kanserle olası bağlantıları nedeniyle amiral gemisi pestisit olan glifosat (ticari adıyla Roundup) için on binlerce davanın hedefi haline geldi.

Bu davalardan kaynaklanan sürekli artan maliyetler ve beraberinde gelen itibar zararları şirketin hisse fiyatını düşürdü. Şimdi yeni bir CEO ile Bayer, ilaç işini tarım bilimleri işinden ayırarak yakında 2 ya da 3 farklı şirkete bölünebilir.

Kaynak: Fortune.com

Buna rağmen, Bayer’in Tarım Bilimleri bölümü GMO konusunda dünya lideridir ve toprak mikrobiyomunu iyileştiren yeni bir pirinç çeşidi ve diğer önemli mahsulleri geliştirmek için bu uzmanlıktan yararlanabilir. Bu, hem karlı olabilir hem de şirketin lekelenmiş imajını onarmaya çalışmanın iyi bir yolu olabilir.

Bayer’in tarım bölümü ayrıca tarımsal girişimlere büyük bir yatırımcı ve güçlü bir yenilikçidir.

Kaynak: Bayer

Özellikle, Bayer, teknoloji devi Microsoft (MSFT ) ile bir ortaklık imzalayarak, Microsoft’un Azur veri yönetim sistemini Bayer’in uydu, saha sensörleri, dronlar, saha ekipmanları ve toprak sensörlerinden elde edilen verileri kullanma konusundaki uzmanlığıyla birleştirerek gerçekten modern ve bağlayıcı çiftlikler yaratmayı hedefliyor.

Kaynak: Bayer

Ayrıca, 500’den fazla yeni mahsul çeşidi (ve 2022’de 250 yeni mahsul kaydı) bulunan bir pipeline ile tohum çeşitliliği ve bitki gen düzenlemesinde liderdir.

Kaynak: Bayer

Tarım Mikrobiyom Şirketleri

Henüz halka açık olmayan daha küçük şirketler, doğrudan bitki mikrobiyomu konusuyla çalışmaktadır.

Lavie-Bio

Şirket, pipeline’ında Corteva Agriscience ile ortaklık içeren bir ürün dahil olmak üzere 6 farklı ürün üzerinde çalışıyor.

Kaynak: Lavie-Bio

Bir ürün zaten ticarileşme aşamasına ulaşmış ve Yalos™ markası altında satılmaktadır.

Yalos ve Lavie-Bio teknolojisi, mahsul verimliliğini artırabilen özel bakteri suşlarına odaklanmaktadır.

Microendo

Meksikalı şirket, her mahsul için özelleştirilmiş bir biyogübre üretmektedir.

Bunu yapmak için bitkilerin mevcut mikrobiyomunu toplar ve kullanırlar. Bu, bitkinin içinde bulunan mikropları da içerir.

Kaynak: Microendo

IndigoAg

Şirketin araştırmacıları, komşularından daha iyi performans gösteren bitkileri analiz ederek, tüm tarlalarda tekrarlanabilecek mikrobiyal avantajları arıyor. Bu doğal mikroplar, hasar görmüş veya tükenmiş mikrobiyomları olan tarlaları canlandırmak için ticari bir formülasyonda birleştiriliyor.

Kaynak: Indigo

IndigoAg, aynı zamanda çiftçiler için karbon kredisi sertifikaları alanında da aktiftir.

AgBiome

AgBiome, mantar hastalıklarından mahsulleri korumaya yardımcı olabilecek mantar öldürücü mikroplara odaklanmaktadır.

Bunun için, tam sekanslanmış mikrobiyal suşlardan oluşan kendi koleksiyonunu (GENESIS platformu – Gen ve Suş Tanımlama Sistemi) geliştirdi. Bu, tarımda kullanılabileceği gibi endüstriyel kullanım ve hayvan ve insan sağlığı gibi diğer mikrobiyom uygulamaları için de kullanılabilir.

Kaynak: AgBiome

Pivot Bio

Toprak mikrobiyomlarının kilit bir rolü, havadan azotu alıp gübreye dönüştüren azot sabitleyici bakterileri barındırmaktır.

Ancak bu bakteriler genellikle sadece baklagil mahsulleriyle çalışır.

Kaynak: Pivot Bio

Pivot Bio, tahıl mahsulleri için ilk azot sabitleyici mikropları geliştirdi.

Bu, fosil yakıtlardan üretilen sentetik azot gübresi yerine organik ve karbon nötr bir çözümle değiştirilebilir.

Biome Makers

Biome Makers, 50+ ülkeden 188 mahsulden elde edilen NGS (Yeni Nesil Sekanslama) kullanarak 14 milyon taksonomik referansla dünyanın en büyük toprak mikrobiyomu veri tabanını oluşturdu.

Bu, BeCrop® Test teknolojisini toprak sağlığını, tarımsal verimi iyileştirmek ve maliyetleri (örneğin gereksiz gübre kullanımını) azaltmak için kullanmasını sağlar.

Kaynak: Biome Maker