Projecte H2020 BacBio: Estudis mecanicistes i funcionals de l'assemblatge de biopel·lícules de Bacillus en plantes i el seu impacte a l'agricultura sostenible i la seguretat alimentària
- Tipus Projecte
- Estat Completat
- Execució 2015 -2021
- Pressupost assignat 1.453.562,5 €
- Àmbit Europeo
- Font principal de finançament H2020
- Web del projecte BACBIO
Per garantir un medi ambient sa, la rendibilitat econòmica i l'equitat socioeconòmica és crucial promoure i implementar mètodes agrícoles més sostenibles. Això implica l'exploració d'enfocaments innovadors. Finançat pel Consell Europeu de Recerca, el projecte BacBio busca investigar el potencial dels microbis beneficiosos (biopel·lícules) com a substitut parcial dels pesticides, mitigant alhora el risc de contaminació per patògens humans.
BacBio utilitza diverses estratègies per estudiar la viabilitat de l'ús de microbis beneficiosos per a la protecció de les plantes. Se centrarà en dos organismes estretament relacionats amb funcions contrastants: Bacillus subtilis, que protegeix les plantes; i Bacillus cereus, que és patogen per als humans. Mitjançant l'anàlisi de les diferències químiques a les matrius extracel·lulars, BacBio busca avançar en la nostra comprensió de les interaccions entre bacteris i plantes.
- 1. Hem pogut descriure a nivell atòmic les principals diferències de la proteïna amiloide de dos bacils emparentats (B. subtilis i B. cereus), cosa que sembla determinar-ne la funcionalitat en l'ecologia vegetal.
- 2. També hem trobat una diversificació de les funcions de la matriu extracel·lular (MEC) en la interacció amb l'entorn. Aquesta interacció, química (senyalització) o estructural, permet l'establiment de comunitats bacterianes estables a les plantes o una comunicació beneficiosa entre regnes.
- 3. Hem descobert que la funció principal de l'amiloide de B. subtilis és proporcionar integritat a la membrana cel·lular quan les cèl·lules entren a la fase estacionària de creixement, a més del seu paper a l'assemblatge de biopel·lícules. Aquestes dues funcions afecten la persistència i la interacció antagònica amb fongs patògens.
- 5. Les diferents superfícies vegetals tenen característiques morfològiques i químiques distintives que modulen l'ecologia dels bacils i l'expressió dels gens relacionats amb les biopel·lícules.
- 6. La capacitat de B. cereus per induir dany intestinal es basa, alternativament, en la persistència de les cèl·lules vegetatives als vegetals.
Això contribueix al manteniment d'altres propietats ecològiques, com ara la formació de biopel·lícules. Aquestes troballes representen un avenç en la veritable implicació de les biopel·lícules bacterianes en l'ecologia bacteriana de les plantes i en el seu maneig per millorar-ne la contribució beneficiosa a la salut dels cultius. Per tant, des d'una perspectiva aplicada, les nostres troballes es poden traduir fàcilment en una millora en la implementació de microbis i molècules derivades en el marc de programes sostenibles de producció de productes fitosanitaris.
L'estudi sobre B. cereus ha revelat que, més enllà de les espores i toxines, és important prestar atenció a les cèl·lules vegetatives, que poden causar una gran varietat de símptomes en humans, des de diarrea o vòmits fins a la mort, cosa que fa necessari revisar el procediment utilitzat per detectar-lo. Aquestes troballes s'han difós entre la comunitat científica mitjançant articles de recerca o presentacions a seminaris i congressos
Una de les principals preocupacions en agrobiotecnologia és el maneig de malalties microbianes a les plantes. El tractament daquestes malalties implica lús de pesticides (fungicides, bactericides, nematicides); tot i això, l'abús d'aquest enfocament amenaça la salut ambiental. A més, la presència i la prevalença de microbis en fruites i verdures, que són agents causants de malalties en humans, constitueix un problema important que no només té un impacte negatiu en la salut pública, sinó també en la contaminació de la indústria alimentària.
Tots aquests problemes contradiuen el concepte de sostenibilitat, que lidera les polítiques a l'agricultura i la indústria alimentària, i obliguen a prioritzar el desenvolupament d'estratègies innovadores i reeixides que redueixin el dany ambiental i la salut pública, mantenint alhora la qualitat i el benefici dels productes. Al nostre projecte, treballem amb el bacteri benèfic Bacillus subtilis i amb l'espècie filogenèticament relacionada Bacillus cereus, que inclou ceps patògens. Tots dos microbis són capaços de formar biopel·lícules que serveixen per protegir les cèl·lules bacterianes d'agressions externes, entre d'altres funcions.
Per proposar estratègies viables orientades a promoure la formació de biopel·lícules i, per tant, un efecte positiu dels bacteris beneficiosos, i alhora frenar o impedir l'establiment dels patògens, és important conèixer els factors bacterians involucrats en aquest programa de desenvolupament i cercar dianes específiques.
En el nostre projecte estem interessats en els objectius específics següents: 1.- Comprendre el procés d'amiloidogènesi. Per cobrir aquest estudi, proposem passar alternativament de condicions in vitro a plantes, utilitzant una varietat de tècniques, incloent-hi la química, la biofísica o la biologia cel·lular. 2.- Conèixer com la planta modula la formació de biopel·lícules, amb un èmfasi especial en l'efecte sobre els amiloides, i recíprocament, quina és la resposta de la planta a l'establiment d'aquestes comunitats. 3.- Investigar com les dues espècies bacterianes es comuniquen entre si o fins i tot amb altres espècies que puguin coexistir al mateix hàbitat.
L'agricultura sostenible és un concepte ambiciós concebut per millorar la productivitat però minimitzant-ne els efectes secundaris. Per què és tan variable l'eficiència d'un agent de biocontrol? Com es poden aprofitar de manera eficient i combinada diferents teràpies per combatre les malalties microbianes? Són qüestions que necessiten investigació per transmetre-les amb criteris de sostenibilitat.
El que presento és una proposta integral que té com a objectiu estudiar l'ecologia microbiana i específicament les biopel·lícules bacterianes com a eix central de dos escenaris diferencials però probablement interconnectats en sanitat vegetal: i) la interacció beneficiosa de l'agent de biocontrol (BCA) Bacillus subtilis, i ii) la interacció no convencional del patògen.
Començaré a treballar amb B. subtilis, i les raons són: 1) Diferents aïllats són BCA prometedors i es comercialitzen amb aquesta finalitat, 2) Hi ha una àmplia informació sobre els circuits genètics que governen aspectes importants de la fisiologia de B. subtilis com la producció d'antibiòtics, la diferenciació cel·lular i la formació de bio.
Paral·lelament proposo estudiar la manera com B. cereus, un bacteri patògen transmès pels aliments, interactua amb els vegetals. Estic planejant establir un enfocament multidisciplinari que combinarà genètica, bioquímica, proteòmica, biologia cel·lular i biologia molecular per visualitzar com aquesta població bacteriana interactua, es comunica amb plantes i altres microorganismes, o com tots aquests factors desencadenen o inhibeixen el programa de desenvolupament que acaba en la formació de biopel·lícules.
També m'interessa saber si els components estructurals de la matriu extracel·lular bacteriana (exopolisacàrids o proteïnes amiloides) són importants per al fitness bacterià. Si aquest fos el cas, també investigaré quins factors externs afecten la seva expressió i assemblatge en biopel·lícules funcionals. Els coneixements adquirits en aquests estudis estan compromesos a impulsar el nostre coneixement sobre l'ecologia microbiana i la seva aplicabilitat biotecnològica a l'agricultura sostenible i la seguretat alimentària.
El nostre projecte es basa en el principi de fusió de disciplines, la qual cosa preveu ampliar exponencialment el nostre coneixement sobre les preguntes que busquem respondre. formació de fibres Creiem que la nostra investigació té un impacte notable en la biologia cel·lular i estructural, així com en l'agrobiotecnologia o la biomedicina.
És evident que els bacteris utilitzen diversos factors per viure i comunicar-se amb les plantes, i hem ampliat el nostre coneixement en aquest aspecte. en associació.
El resultat final, el desenvolupament de la malaltia o l'establiment del patogen, serà el resultat d'una complexa xarxa d'interaccions i diàlegs entre tots els actors: patògens vegetals, patògens beneficiosos i patògens humans. proporcionat conclusions interessants i hipòtesis noves.
En tots aquests estudis, estem passant del comportament de les poblacions bacterianes a la visualització real de l'existència de canvis, per posteriorment embarcar-nos en estudis més detallats i específics a nivell cel·lular o individual. seria atorgat a: 1) el desenvolupament destratègies de control biològic més robustes i factibles orientades a reduir lús de químics ja sigui sols o en combinació amb altres estratègies de maneig en el context de pràctiques sustentables i 2) contribuir a eradicar o impedir lestabliment de comunitats de patògens humans en fruites o vegetals llestos per al consum i responsables.
- UNIVERSIDAD DE MALAGA (UMA)
Projectes relacionats
