Mühendislik Bitki Mikrobiyomları – Bakterilerle Mahsulleri Koruma

Gizli Dünya

Uzun bir süre, biyolojik bilimler yalnızca “ana” organizma itself, insan vücudu veya mısır sapı üzerine odaklandı. Ancak artan bilgi ile birlikte, yaşayan dünyanın tüm karmaşıklığı görünür hale geldi.

Şimdi, neredeyse her kompleks organizmanın bir “mikrobiyom” ile simbiyoz içinde var olduğunu anlıyoruz, bu da mikroplar ve mantarlar olan kompleks ve değişen bir nüfusudur. Mikrobiyom, özellikle bağırsak mikrobiyomu, insan sağlığının önemli bir faktörü olarak kabul edilmektedir.

Kaynak: NIH.gov

Benzer şekilde, bitkilerin sağlığı da topraktaki mikrobiyoma ve hatta bitkinin kendisindeki mikroplara bağlıdır.

Onlar bitkinin beslenmesini, su kaynağını ve belki daha da önemli olarak, bitkiyi zararlılar ve hastalıklardan korumaya yardımcı olabilir.

Kaynak: Energy.gov

Mikrobiyom Değiştirilebilir mi?

Yüzlerce veya hatta binlerce mikrop türünden oluşan mikrobiyomlar, son derece karmaşıktır. Bu, onların çalışmasını zor bir görev haline getirir ve bir “sağlıklı” mikrobiyomun neye benzediğini belirlemek bazen karmaşıktır.

Mikrobiyomu “iyileştirmenin” kaba bir yolu, ona ek organizmalar eklemektir. Bu, insanların ve hayvanların probiyotik tedavileri yaptığı şeydir ve nitrojen-fixing bakterileri veya mycorrhizae’yi toprağa eklemenin amacı budur. Bu, mikrobiyom сильно bozulmuşsa iyi sonuçlar verebilir, ancak mikrobiyom zaten kurulmuşsa minimal veya hiç faydası olmayabilir.

Bir başka yaklaşım, mikrobiyomu beslemek, onu dengeli hale getirmektir, “doğru” mikropları besleyerek. İnsanlarda, bu prebiyotiklerin verilmesi yaklaşımıdır. Bu, mikrobiyomun doğal olarak dengelenmesini sağlar, böylece bunu yapması için doğru koşulları sağlar.

Bu, mikrobiyomun topraktaysa veya hatta bitkinin içinde olduğu bitkiler için çok daha zor olabilir.

Tarımsal Prebiyotikler

Çin, Avustralya ve Avusturya’dan araştırmacıların uluslararası işbirliği, çözüm olabilir. Rice, milyarlarca insanın temel gıda kaynağı, ancak bu sonuçlar diğer önemli mahsullere de genişletilebilir.

Lignin üretimini düzenleyen bir gen keşfettiler, bu da faydalı bakterilerin nüfusunu değiştirebilir. Lignin, bitkilerin hücre duvarlarında bulunan bir polimerdir ve ahşapta boldur.

Daha spesifik olarak, bu geni devre dışı bırakmanın faydalı bakterilerin nüfusunu azalttığını, ancak bu genin normalden daha fazla ifade edilmesinin mikrobiyomdaki faydalı bakterilerin oranını artırdığını buldular.

(gen modifikasyonları, 4-hidroksisinamik asit / 4-HCA / p-kumarik asit üretimini etkileyen Pseudomonadales emri bakterilerinin nüfusunu etkiler)

Kaynak: Nature

Bu, yeni bir tür GMO mahsullerine yol açar. Toksin üreten birçok mevcut ticari GMO bitki gibi, bu mahsul bir zehire üretmek yerine, daha sağlıklı ve çeşitli bir bakteri mikrobiyomunu besleyecektir.

Hastalığa Karşı Artan Koruma

Mikrobiyom bileşimindeki iyileşme, doğrudan mahsul sağlığına etki etti. Genetiği değiştirilmiş pirinç çeşidi, Asya’da mahsul kaybının önemli bir nedeni olan bakteriyel yanıklara (Xanthomonas oryzae) karşı daha dayanıklıydı.

Normalde, bunun yayılmasını kontrol etmek, pestisitlerle yapılır. Daha sağlıklı bir mikrobiyom, böyle kimyasal veya toksin üreten GMO’lar kullanmaktan daha dinamik ve sürdürülebilir bir şekilde hastalıklara karşı korumaya yardımcı olabilir ve pestisit kullanımını azaltabilir.

GMO Olmayan Seçenekler?

Pirinç çeşidinin 4-HCA üretimini ekranlayarak ve sonra mikrobiyomunun sağlığını test ederek, GMO olmayan bir yaklaşım da benimsenebilir.

Bu, daha az pestisit kullanarak verimli pirinç çeşitleri geliştirmek için yeni yetiştirme yöntemleri alanını açabilir.

Ayrıca, GMO’ların ticari kullanımını kısıtlayan ülkelerde ve bölgelerde, gibi AB’de, bu keşfi getirmek için gerekli olacaktır.

Tarımsal Mikrobiyom Hisse Senetleri

1. Corteva Agriscience

(CTVA )

Biostimülanlar alanında, bu tür bitki prebiyotiklerinin bir alt kategorisi, en büyük şirketlerden biri Corteva Agriscience’dir. Şirket, kimyasal devi DowDuPont’ın tarım bilimlerinden ayrıldıktan sonra bağımsız bir şirket olarak kuruldu.

Kaynak: Corteva Agriscience

Şirket, robotik, dron ve AI’yi tarıma getirmekte çok fazla yatırım yapıyor. Ayrıca daha ekolojik ve sürdürülebilir tarım uygulamalarını, gibi no-till, crop rotation, hedefe yönelik pestisit kullanımı, iklim değişikliğine uyum, toprak erozyonunu sınırlama, örtü bitkileri ve hatta feromonları böcek davranışlarını etkilemek için, vb. tanıtımını yapıyor.

Kaynak: Corteva Agriscience

2. Bayer

Bayer, bir ilaç şirketi ve aynı zamanda tarım sektörünün önemli bir tedarikçisidir, çünkü Monsanto’yu, pestisit ve GMO mahsullerinin liderini satın almıştır.

Satın almanın iyi gitmediğini söylemek abartı olmaz. Monsanto, possible links between cancer and its flagship pesticide, glyphosate (commercially known as Roundup) nedeniyle on binlerce dava hedefi haline gelmiştir.

Bu davalardan kaynaklanan artan maliyetler ve oluşan itibar hasarı, şirketin hisse senedi fiyatını azaltmıştır. Şimdi yeni bir CEO ile, Bayer yakında 2 veya 3 farklı şirkete bölünebilir, eczane işini tarım bilimlerinden ayırabilir.

Kaynak: Fortune.com

Ancak, Bayer’in Crop Sciences departmanı, GMO’lar alanında dünya lideri ve bu uzmanlığı, pirinç ve diğer önemli mahsullerin topraktaki mikrobiyomunu iyileştiren yeni çeşitler geliştirmek için kullanabilir. Bu, hem karlı hem de şirketin lekelenmiş itibarını onarmak için iyi bir yol olabilir.

Bayer’in tarım departmanı, ayrıca tarım start-up’larına önemli bir yatırımcı ve güçlü bir inovatördür.

Kaynak: Bayer

Önemli olarak, Bayer, Microsoft ile bir ortaklık imzaladı, teknoloji devinin veri yönetim sistemi Azure’u Bayer’in uydu, alan sensörleri, dron, alan ekipmanı ve toprak sensörlerinden gelen verileri kullanarak modern ve bağlantılı çiftlikler oluşturmak için uzmanlığını birleştirmek için.

Kaynak: Bayer

Ayrıca, çiftçiler için karbon kredi sertifikaları alanında da aktiftir.

AgBiome

AgBiome, mantar öldürücü mikroplara odaklanıyor, bu da mahsulleri fungal hastalıklardan korumaya yardımcı olabilir.

Bunun için, kendi koleksiyonu olan tamamen sıralanmış mikrobiyal suşları (GENESIS platformu – Gen ve Suş Tanıma Sistemi) geliştirdi. Tarım, endüstriyel kullanımlar ve hayvan ve insan sağlığı gibi diğer olası mikrobiyom uygulamaları için de kullanılabilir.

Kaynak: AgBiome

Pivot Bio

Toprak mikrobiyomlarının önemli bir rolü, azot-fixing bakterilerini barındırmaktır, havadan azot alır ve gübre haline getirir.

Ancak, bu bakteriler genellikle yalnızca baklagil mahsulleri ile çalışır.

Kaynak: Pivot Bio

Pivot Bio, tahıl mahsulleri için ilk azot-fixing mikropları geliştirdi.

Bu, sentetik azot gübresini, fosil yakıtlardan üretilen, karbon-nötr bir çözümle değiştirebilir.

Biome Makers

Biome Makers, dünyanın en büyük toprak mikrobiyomları veritabanını oluşturdu, 14 milyon taksonomik referans ile, 50’den fazla ülkeden 188 mahsulden NGS (Next Generation Sequencing) kullanarak.

Bu, toprak sağlığını, tarım verimini ve maliyetleri (gerekli olmayan gübre kullanımı gibi) azaltmak için BeCrop® Test teknolojisini kullanmasına olanak tanır.

Kaynak: Biome Maker