Startup stawia, że ​​jego magiczny dotyk na nasionach może zwiększyć plony

Czy społeczności mikroorganizmów żyjących w zdrowych roślinach mogą mieć klucz do dramatycznego zwiększenia plonów? Nowa firma wspierana przez venture stawia na tak.

Indygo , start-up z Cambridge w stanie Massachusetts opracowuje zabiegi na uprawach oparte na drobnoustrojach, zidentyfikowane dzięki badaniu pożytecznych bakterii i grzybów – wspólnie znanych jako mikrobiom – które naturalnie żyją w roślinach i wokół nich. Firma Indigo, znana wcześniej jako Symbiota, ogłosiła w czwartek, że w tym roku wprowadzi na rynek swoje pierwsze dwa produkty, oparte na mikrobach powłoki do nasion dla dwóch nieujawnionych upraw.

Wykorzystywanie pożytecznych drobnoustrojów do wzmacniania upraw nie jest nowym pomysłem. Duże firmy nasienne, takie jak Monsanto i Syngenta, wypuściły na rynek nasionko terapie zawierające drobnoustroje i inwestują w powiązane badania i rozwój. Indigo jest wyjątkowe, ponieważ koncentruje się na drobnoustrojach żyjących w tkance roślinnej, a nie w glebie w pobliżu korzeni roślin, mówi dyrektor generalny firmy, David Perry. Naukowcy dopiero niedawno zaczęli zdawać sobie sprawę z rozmiarów tych społeczności i ich znaczenia dla zdrowia roślin.

Jeden z drobnoustrojów, który Indigo testuje, nadaje soi większą odporność na suche warunki i doprowadził do wzrostu plonów w testach szklarniowych. Po lewej stronie znajdują się nietraktowane kontrole, a rośliny po prawej zostały potraktowane nowym szczepem.

Do tej pory naukowcy Indigo przetestowali jego dobroczynne mikroby na kukurydzy, pszenicy, bawełnie, soi, jęczmieniu, rzepaku, różnych fasolach, ciecierzycy i sorgo. Perry mówi, że na podstawie wyników testów polowych firma spodziewa się, że jej pierwsze produkty umożliwią zwiększenie plonów o 10% lub więcej w stosunku do upraw niepoddanych obróbce. Mówi, że uprawy Indigo również nie będą potrzebować tylu pestycydów ani nawozów, aby się rozwijać.

Wielu ekspertów twierdzi, że przy obecnym tempie wzrostu produktywność rolnictwa nie nadąży za popytem na uprawy, który ma znacznie wzrosnąć do 2050 r. dzięki wielu czynnikom, w tym wzrostowi populacji, większemu spożyciu żywności z powodu zwiększonego bogactwa i zwiększonemu wykorzystaniu biopaliw. Zwiększenie plonów wielu upraw o 10 procent byłoby jak skok do przodu o dekadę, mówi Perry, ponieważ globalna wydajność rolnictwa wzrasta o około 1 procent rocznie.

Intensyfikacja konkurencji o ziemię i inne zasoby oznacza, że ​​poprawa plonów będzie kluczowa. Znaczna część ulepszeń dokonanych w ciągu ostatnich kilku dziesięcioleci nastąpiła dzięki użyciu pestycydów, herbicydów i nawozów chemicznych. Założyciele Indigo postanowili znaleźć inny sposób i być może znaleźli go w mikrobiomie.

Podobnie jak mikrobiom człowieka, mikrobiomy roślin ewoluowały, aby pełnić korzystne, a nawet ważne funkcje dla swoich gospodarzy. W jednym dobrze znanym przykładzie bakterie żyjące w brodawkach na korzeniach roślin strączkowych przekształcają azot w formę użytkową dla roślin. Mikroby żyjące w korzeniach lub liściach mogą na przykład chronić roślinę przed określonymi szkodnikami lub wzmacniać jej zdolność do przetrwania w trudnych warunkach środowiskowych. Perry mówi, że współczesne nasiona mają mniej drobnoustrojów i mniejszą różnorodność szczepów niż ich dzikie odpowiedniki, a nawet starsze nasiona. Jedna z hipotez głosi, że nowoczesne praktyki rolnicze, w szczególności stosowanie fungicydów, zmieniły mikrobiomy upraw w szkodliwy sposób.

Indigo testuje drobnoustrój, który zwiększa wzrost korzeni w sadzonkach bawełny w warunkach suszy w szklarni. Rośliny po lewej są nietraktowanymi kontrolami; te po prawej zostały potraktowane nowym szczepem.

Sekwencjonując genomy organizmów znalezionych w tysiącach próbek roślin pobranych z całego świata, naukowcy Indigo stworzyli bazę danych zawierającą ponad 40 000 pojedynczych drobnoustrojów. Korzystając z algorytmów uczenia maszynowego, identyfikują określone organizmy, które mogą być korzystne w określonych warunkach — na przykład drobnoustroje, które mogą sprawić, że konkretna uprawa będzie bardziej tolerancyjna na suche warunki. Obiecujący kandydaci przechodzą do testów szklarniowych i ostatecznie do testów w terenie.

Pomysł stojący za Indigo odzwierciedla dość niedawną zmianę paradygmatu w myśleniu o mikrobiomie roślin, która jest podobna do tego, co ma miejsce w medycynie, gdzie dopiero w ciągu ostatnich kilku lat naukowcy zdali sobie sprawę ze znaczenia mikrobiomu dla ludzkiego zdrowia. Betsy Arnold , profesor nauk o roślinach i ekologii oraz biologii ewolucyjnej na Uniwersytecie Arizony. Naukowcy od dziesięcioleci badają korzystne dla roślin mikroby, mówi Arnold, akademicki współpracownik Indigo. Jednak wiele z tych prac koncentrowało się na indywidualnych interakcjach między roślinami a drobnoustrojami, a naukowcy łączą teraz tę wiedzę.

Odkrywanie funkcji mikrobiomu roślin w zakresie zdrowia i produktywności dopiero się zaczyna, mówi Perry. Prawdopodobnie wiemy 1 lub 2 procent tego, co będziemy wiedzieć za pięć lub 10 lat.

ukryć