Τίτλος Έργου Ελληνικά:
Βιώσιμες λύσεις για την Βιολογική Αντιμετώπιση Επιβλαβών Μικροοργανισμών και την Επαγωγή της Αντοχής των Καλλιεργειών στην Αλατότητα
Τίτλος Έργου Αγγλικά:
Sustainable Solutions for Bio-Control of Crop-Harmful Micro-Organisms and Crop Salinity Tolerance.
Ακρωνύμιο: BIOCONTROL
Κωδικός έργου: Τ2ΕΔΚ-01859 (ΜIS 5073622)
Πλαίσιο Χρηματοδότησης:
Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο της Δράσης ΕΡΕΥΝΩ – ΔΗΜΙΟΥΡΓΩ – ΚΑΙΝΟΤΟΜΩ και συγχρηματοδοτείται από το Ευρωπαϊκό Ταμείο Περιφερειακής Ανάπτυξης (ΕΤΠΑ) της Ευρωπαϊκής Ένωσης και εθνικούς πόρους μέσω του Ε.Π. Ανταγωνιστικότητα, Επιχειρηματικότητα & Καινοτομία (ΕΠΑνΕΚ)
Ε.Υ. Έργου: ΤΡΑΝΤΑΣ ΕΜΜΑΝΟΥΗΛ
Σύντομη Περιγραφή:
Σε αυτό το έργο, τρεις ερευνητικοί φορείς της Κρήτης: α) το Ινστιτούτο Μοριακής Βιολογίας και Βιοτεχνολογίας, Ίδρυμα Τεχνολογίας και Έρευνας (ΙΜΒΒ-ΙΤΕ), β) η Σχολή Γεωπονικών Επιστημών, Ελληνικό Μεσογειακό Πανεπιστήμιο (ΣΓΕΠ-ΕΛΜΕΠΑ) και γ) το Ινστιτούτο Ελιάς, Υποτροπικών Φυτών και Αμπέλου, Ελληνικός Γεωργικός Οργανισμός-ΔΗΜΗΤΡΑ (ΙΕΛΥΑ – ΕΛΓΟ ΔΗΜΗΤΡΑ) συνεργάζονται με την επιχείρηση ΚΝΕ του Ομίλου «Ραιδεστός» για τη σύσταση ομάδας που θα μελετήσει και αναπτύξει εναλλακτικές καινοτόμες μεθόδους αντιμετώπισης επιβλαβών μικροοργανισμών των καλλιεργούμενων φυτικών ειδών καθώς και της επαγωγής της ανθεκτικότητας των καλλιεργειών στην αυξημένη αλατότητα.
Η εντατικοποίηση της Γεωργίας, η παγκόσμια πληθυσμιακή αύξηση και η ραγδαία κλιματική αλλαγή έχουν οδηγήσει στην υποβάθμιση των αγροτικών εδαφών, την εμφάνιση πιο μολυσματικών στελεχών γνωστών παθογόνων και την ανάδυση νέων καταστροφικών παθογόνων (π.χ. Xylella fastidiosa στην Ελιά κ.α.). Τα προβλήματα αυτά αναμένεται να ενταθούν στις χώρες της ΕΕ, λόγω του επικείμενου περιορισμού στην χρήση πολλών φυτοπροστατευτικών ουσιών από την Ευρωπαϊκή Επιτροπή Περιβάλλοντος (οδηγία 2009/128/ΕΚ), με αποτέλεσμα να γίνεται επιτακτική και άμεση η ανάγκη εύρεσης νέων αειφόρων μεθόδων και προϊόντων βιολογικής αντιμετώπισής τους.
Σε αυτό το έργο προτείνονται 2 συμπληρωματικές στρατηγικές για την προστασία των καλλιεργειών με χρήση και εφαρμογή (Α) μικροοργανισμών και (Β) βιοενεργών ενώσεων.
Η (Α) αφορά την απομόνωση ενδοφυτικών μικροβιακών στελεχών και μικροβιακών κοινοτήτων από τις ρίζες Κρητικών αλοφύτων και άγριων συγγενών ειδών των καλλιεργούμενων φυτών και την διερεύνηση της χρήσης τους ως Βιο-εμβόλια για τον έλεγχο των φυτοπαθογόνων μικροβίων και των δυσμενών επιδράσεων της αλατότητας. Η προτεινόμενη στρατηγική στοχεύει για πρώτη φορά στην Ελλάδα, στην ενδελεχή μελέτη και αξιοποίηση του ενδοφυτικού μικροβιώματος της ρίζας αλοφύτων και άλλων άγριων ειδών, συγγενικών των καλλιεργούμενων και τη δημιουργία συλλογής απομονωμένων ενδοφυτικών μικροβιακών στελεχών (Βιο-τράπεζα) με σκοπό την ανάπτυξη Βιο-εμβολίων για χρήση στην αγροτική παραγωγή.
Η Βιο-τράπεζα θα ελεγχθεί ως προς: α) την ικανότητα των στελεχών να προωθούν τη φυτική ανάπτυξη, β) τη φυτοπροστατευτική τους δράση έναντι παθογόνων μεγάλης οικονομικής σημασίας και γ) τη δυνατότητα βελτίωσης της αντοχής των φυτών στην αλατότητα. Προκαταρκτικά πειράματα του εργαστηρίου Βιοτεχνολογίας Φυτών και Μικροβιολογίας του ΙΜΒΒ-ΙΤΕ και του ΙΕΛΥΑ-ΕΛΓΟ ΔΗΜΗΤΡΑ, έχουν δείξει πολύ ενθαρρυντικά αποτελέσματα για τη δυνατότητα βιολογικού ελέγχου παθογόνων βακτηρίων και μυκήτων in vitro και in planta, με χρήση απομονωμένων ενδοφυτικών βακτηριακών στελεχών. Τα στελέχη της Βιο-τράπεζας θα χρησιμοποιηθούν για τον μετέπειτα σχεδιασμό εμπορικών σκευασμάτων (συνθετικών μικροβιακών κοινοτήτων) με στελέχη με τις προαναφερθείσες ιδιότητες.
Η (Β) αφορά την καινοτόμο παραγωγή των φυτικών βιοενεργών ενώσεων Ρεσβερατρόλη και Υδροξυτυροσόλη με γνωστές αντιμικροβιακές ιδιότητες μέσω Συνθετικής Βιολογίας και Μεταβολικής Μηχανικής για αξιοποίηση στην Φυτοπροστασία με χρήση σε in vitro και in planta πειράματα που αφορούν τον έλεγχο της ανάπτυξης σημαντικών φυτοπαθογόνων μικροοργανισμών. Θα χρησιμοποιηθούν μεταβολικά τροποποιημένα στελέχη Saccharomyces cerevisiae και Escherichia coli τα οποία παράγουν Ρεσβερατρόλη και Υδροξυτυροσόλη, αντίστοιχα. Προκαταρκτικά πειράματα της ΣΓΕΠ-ΕΛΜΕΠΑ πραγματοποιήθηκαν για την ανασύσταση νέων συνθετικών βιοσυνθετικών μονοπατιών για την ανακατεύθυνση της ροής άνθρακα προς παραγωγή των βιοενεργών ενώσεων έδειξαν την παραγωγή τους σε υποσχόμενα επίπεδα. Με την εφαρμογή της προτεινόμενης μεθοδολογίας αναμένεται βελτιστοποιημένη παραγωγή των ενώσεων με εισροή φθηνών πρώτων υλών.
Τα σκευάσματα Βιο-εμβολίων, οι βιοενεργές ενώσεις και τα πρωτόκολλα φυτοπροστασίας που θα αναπτυχθούν, θα εφαρμοστούν ως προϊόντα από τον Όμιλο Ραιδεστός για εμβολιασμό τους στο έδαφος και θα ελεγχθούν για την απόδοσή τους και τη δυνατότητά τους ως εμπορικά αξιοποιήσιμα προϊόντα.
Στοχοι:
Στόχοι του προτεινόμενου έργου είναι:
-Η απομόνωση, ο χαρακτηρισμός και η ταυτοποίηση ενδοφυτικών βακτηρίων και βακτηριακών κοινοτήτων (Μικροβίωμα) από άγρια φυτά και αλόφυτα.
-Η αξιολόγηση της ικανότητας των βακτηριακών στελεχών να παρέχουν προστασία στα φυτά έναντι επιλεγμένων φυτοπαθογόνων.
-Η αξιολόγηση της ικανότητας των βακτηριακών στελεχών να προσδίδουν σε καλλιεργούμενα φυτικά είδη αντοχή στην αλατότητα.
-Η διερεύνηση της δυνατότητας χρήσης των βακτηριακών στελεχών στη βιώσιμη γεωργία και στη φυτοπροστασία, στοχεύοντας στη ανάπτυξη εμπορικών βιο-εμβολίων για χρήση τους τόσο στην βιολογική όσο και στην συμβατική γεωργία.
-Η αξιοποίηση εξειδικευμένων βιοτεχνολογικών μεθοδολογιών για την παραγωγή Υδροξυτυροσόλης και Ρεσβερατρόλης και η βελτιστοποίηση της παραγωγής για υψηλής καθαρότητας προϊόν.
-Η αξιολόγηση της αντιμικροβιακής-φυτοπροστατευτικής δράσης των ενώσεων έναντι φυτοπαθογόνων μικροοργανισμών και η ενσωμάτωσή τους στα πρωτόκολλα φυτοπροστασίας με την ανάπτυξη εμπορικών σκευασμάτων για χρήση τους τόσο στην βιολογική όσο και στην συμβατική γεωργία.
Αναμενόμενα Αποτελέσματα:
Με την υλοποίηση του έργου οι εμπλεκόμενοι φορείς και ερευνητές φιλοδοξούν να παράξουν αποτελέσματα τα οποία θα προσδώσουν προοπτική για νέες βιώσιμες λύσεις αναφορικά με τη βελτίωση της αντοχής των καλλιεργειών στην αλατότητα και για τη βιολογική αντιμετώπιση επιβλαβών μικροοργανισμών. Αυτές οι λύσεις θα συμβάλλουν στην επίλυση των χρόνιων προβλημάτων που μαστίζουν τη γεωργία παγκοσμίως εξαιτίας της υποβάθμισης των αγροτικών εδαφών, της εμφάνισης πιο μολυσματικών στελεχών από ήδη γνωστά φυτοπαθογόνα, αλλά και της εμφάνισης νέων καταστροφικών παθογόνων ως απόρροια της ραγδαίας κλιματικής αλλαγής και της παγκόσμιας αύξησης του πληθυσμού.
Τα αποτελέσματα που αναμένεται να παραχθούν με την υλοποίηση του προτεινόμενου έργου είναι τα εξής:
- Θα δημιουργηθεί μια Βιο-Τράπεζα βακτηριακών στελεχών με μικροοργανισμούς που θα έχουν προέλθει από τις ενδοφυτικές μικροβιακές κοινότητες από ενδημικά αλόφυτα ή/και άλλα είδη άγριων φυτών στην Κρήτης. Αυτό συνεπάγεται την άμεση αξιοποίηση του Εθνικού μικροβιακού και φυτικού πλούτου της Κρήτης.
- Ταυτόχρονα, θα παραχθεί μία βάση δεδομένων με μετα-δεδομένα που θα συνοδεύουν την βιο-τράπεζα βακτηριακών στελεχών όπως η γεωγραφική τοποθεσία, οικολογική ζώνη, τύπος εδάφους και τα είδη (ή/και ποικιλίες) των φυτικών δειγμάτων μαζί με δεδομένα των καλλιεργητικών συνθηκών των βακτηρίων: θρεπτικά μέσα, θερμοκρασίες επώασης, ανθεκτικότητα στην αλατότητα, ιδιότητες προώθησης της ανάπτυξης κ.α.
- Θα σχεδιαστούν συνθετικές μικροβιακές κοινότητες από στελέχη με ιδιότητες επαγωγής της ανάπτυξης, ανθεκτικότητας στην αλατότητα και αποτελεσματικής βιο-προστασία έναντι φυτοπαθογόνων.
- Θα αξιολογηθούν τα βακτηριακά στελέχη μεμονωμένα αλλά και ως συνθετικές μικροβιακές κοινότητες με προοπτική χρήσης τους στην ανάπτυξη σκευασμάτων (βιο-εμβολίων) για τον βιολογικό έλεγχο παθογόνων και την επαγωγή της αντοχής των φυτών στην αλατότητα.
- Θα παραχθούν δεδομένα από αλληλούχιση του 16S rRNA γονιδίου με τεχνολογίες υψηλής απόδοσης, δεδομένα που θα επιτρέψουν τον πλήρη χαρακτηρισμό των ενδοφυτικών μικροβιακών κοινοτήτων από τις οποίες προήλθαν τα στελέχη της βιο-τράπεζας.
- Θα αξιοποιηθούν εξειδικευμένες βιοτεχνολογικές μεθοδολογίες για την παραγωγή Υδροξυτυροσόλης και Ρεσβερατρόλης.
- Θα παραχθούν μορφές Υδροξυτυροσόλης και Ρεσβερατρόλης πολύ υψηλής καθαρότητας ώστε να είναι δυνατή η ασφαλής χρήση τους σε πρωτόκολλα φυτοπροστασίας (σκευάσματα).
- Θα αξιολογηθούν οι φυτικές βιοενεργές ενώσεις μεμονωμένα αλλά και σε συνδυασμό με προοπτική χρήσης τους στην ανάπτυξη σκευασμάτων για τον βιολογικό έλεγχο παθογόνων μεγάλης οικονομικής σημασίας.
- Εκτιμάται ότι από το παρόν έργο θα προκύψει πραγματική και ουσιαστική συνεργασία μεταξύ φορέων της έρευνας και του επιχειρηματικού κόσμου δημιουργώντας τις συνθήκες για την ανάπτυξη συνεργατικών δεσμών που θα οδηγήσουν σε σημαντικές ερευνητικές συνεργασίες και μελλοντικά. Παράλληλα, μέσα από την ουσιαστική συμμετοχή του βιομηχανικού εταίρου στο έργο δημιουργούνται δυνατότητες για την περαιτέρω αξιοποίηση των αποτελεσμάτων της έρευνας με πολλαπλά κοινωνικό οικονομικά οφέλη.