Projecte H2020 TomRes: UN ENFOCAMENT NOVETAT I INTEGRAT PER AUGMENTAR LA TOLERÀNCIA A L'ESTRES MÚLTIPLE I COMBINAT EN PLANTES QUE UTILITZEN EL TOMÀQUET COM A MODEL
- Tipus Projecte
- Estat Completat
- Execució 2017 -2021
- Pressupost assignat 5.996.175,00 €
- Àmbit Europeo
- Font principal de finançament H2020
- Web del projecte Proyecto TomRes
El tomàquet és un dels productes agrícoles més cultivats a Europa. Es cultiva a molts països, tant en camp obert com en recintes protegits. Tot i això, el cultiu del tomàquet es veu amenaçat per l'estrès hídric i nutricional. El projecte TomRes, finançat amb fons europeus, busca proporcionar una solució molt necessària mitjançant una àmplia investigació i desenvolupament.
El projecte començarà seleccionant amb cura diverses accessions que mostrin tolerància a l'estrès, mantenint alhora una alta qualitat i rendiment. Aquest procés implica la identificació de trets desitjables que contribueixin a la tolerància a l'estrès. El projecte també farà rigoroses proves i optimitzarà les estratègies agrícoles.
L'objectiu final de TomRes és proporcionar a agricultors i especialistes dades i resultats valuosos.
La primera línia de recerca de TOMRES va ser la selecció de línies resilients de tomàquet i al·lels lligats a la resiliència. Després d'una selecció preliminar basada en la literatura, Tomres va cribar 219 accessions que es van provar per obtenir la Col·lecció Tomres (TC), que es va cribar sota estrès combinat per a diversos trets, sovint menys investigats, com l'arquitectura radicular i la micorrització arbuscular. S'han identificat dos QTL de resiliència sota estrès combinat a partir d'una població de tomàquet x pennelli, i s'han identificat i fenotipat 95 al·lels de gens lligats a la resiliència en tomàquet. Un segon enfocament de TOMRES va ser la investigació del paper de les estrigolactones (SL) i els trets lligats a l'arrel en la resiliència a l'estrès combinat. En aquest cas, es van avaluar els efectes de SL a la WUE i la NUE mitjançant tractaments i esgotament genètic. SL va augmentar l'exsudació radicular i l'eficiència de l'ús de P en condicions d'escassetat de P. A més, SL millora la memòria d'estrès per sequera i afecta l'expressió de miRNA seleccionades. Es va establir l'ús de SL com a components de bioestimulants agrícoles.
Es va fer el fenotipat radicular d'accessions de TC amb tècniques avançades i es va estudiar el control genètic de la infecció micorrízica. Es van estudiar centenars de gens i epigens implicats en les respostes a l'estrès combinat mitjançant transcriptòmica, q-RT-PCR i tècniques òmiques adreçades a la cromatina. L'enfocament de TOMRES va incloure un enfocament important en la investigació sobre el maneig de cultius. Es va optimitzar el policultiu amb lleguminoses (frijol, caupí, fava) i el projecte va seleccionar nous ceps silvestres autòctones de rizobis. Es va abordar l'aplicació de bioestimulants per augmentar la UEA i la UEN, centrant-se en particular en dos productes desenvolupats pels socis de TOMRES, que van mostrar resultats molt prometedors. Es va provar l'aplicació de rizobacteris promotors del creixement vegetal. Dues accessions de TC van mostrar resultats prometedors com a portaempelts. Finalment, es van optimitzar i provar tecnologies de tractament de taxa variable per a l'agricultura de precisió en assaigs de camp sota estrès hídric.
Les dades recopilades centralment per TOMRES es van incorporar a un dipòsit d'accés obert. Es va fer una anàlisi d'impacte ambiental: les solucions innovadores de TOMRES van mostrar resultats encoratjadors, ja que es van reduir la pèrdua de nutrients del sòl, l'acumulació de metalls pesants i la contaminació microbiana. Es va fer una anàlisi d'impacte econòmic i social basada en dades de camp i en dues enquestes independents (a Itàlia i la UE). Es van implementar dos sistemes de suport a la presa de decisions utilitzant dades de TOMRES, que estan a disposició de pagesos, responsables polítics i consumidors per facilitar les seves decisions cap a un cultiu de tomàquet resilient. TOMRES va implementar un ambiciós programa d'assajos de camp i activitats de demostració. Dins la Xarxa d'Agricultors de TOMRES, es van fer més de 15 assaigs a finques, centrats en l'avaluació d'accessions, bioestimulants i tècniques de maneig de camp de TOMRES. Els assaigs de camp confirmen que la innovació de TOMRES pot ajudar els agricultors a afrontar l'estrès combinat, sempre que es pari atenció a l'entorn i les tècniques locals. Els socis de TOMRES van organitzar capacitacions participatives de camp als llocs de prova.
Es van difondre comunicats de premsa i xarxes socials, juntament amb un butlletí informatiu periòdic, adreçats al públic general. Es van organitzar esdeveniments participatius per a agricultors, als quals també se'ls va brindar informació a través de publicacions tècniques i resums de pràctiques agrícoles d'EIP. La comunicació científica es va basar principalment en articles científics, tallers i una escola destiu.
Els cultius d'hortalisses requereixen grans volums d'aigua i fertilitzants. Tot i això, l'aigua sol ser escassa i el consum agrícola competeix amb l'ús civil i industrial. Els fertilitzants es tornen limitants per raons ambientals i econòmiques, mentre que l'eutrofització impacta la qualitat del sòl i l'aigua. La investigació de TOMRES s'ha centrat en el desenvolupament de processos i recursos que augmentin la resiliència de les plantes a l'estrès combinat de sequera i nutrients, i maximitzin l'eficiència de l'ús de l'aigua i els nutrients, centrant-se en el tomàquet, un cultiu europeu important.
Els objectius generals de TOMRES s'han abordat de la manera següent: TOMRES ha identificat línies de tomàquet resilients, al·lels nous i trets genètics que confereixen una EUN i una EUA superiors mitjançant un programa d'ampli abast de cribratge d'accessions existents i la recerca i clonació de nous QTL i al·lels. TOMRES ha millorat el coneixement bàsic dels processos fisiològics i moleculars activats al tomàquet per l'estrès combinat, aclarint el paper de les hormones, en particular les estrigolactones, i dels gens candidats, també relacionats amb trets subterranis com l'arquitectura radicular i la micorrització arbuscular. TOMRES ha dissenyat i optimitzat estratègies de gestió sostenible de cultius que milloren la resiliència a l'estrès combinat, com el multicultiu amb lleguminoses, la selecció de portaempelts, l'aplicació de bioestimulants desenvolupats al projecte i tècniques de taxa variable per a reg i fertilització de precisió.
TOMRES ha avaluat els efectes de l'adopció d'aquestes eines innovadores mitjançant l'anàlisi del seu impacte econòmic, social i ambiental, i el desenvolupament de sistemes de suport a la presa de decisions per a la presa de decisions informades en el cultiu del tomàquet. TOMRES ha propiciat un entorn propici per a la implementació i l'adopció dels resultats del projecte mitjançant activitats obertes amb múltiples actors, que inclouen proves i demostracions en finques, gestió de la innovació per a la comercialització, activitats de capacitació participativa amb agricultors, tallers científics i una escola d'estiu, publicacions científiques, un informe de polítiques i comunicació en mitjans.
El tomàquet és un dels principals productes agrícoles de la UE, es cultiva a tot Europa en camp obert i protegit i en hivernacles, cosa que representa un cultiu model biològic i agronòmic.
L'estrès combinat d'aigua i nutrients és un problema important per als productors de tomàquet i calen solucions per salvaguardar els rendiments i alhora preservar el medi ambient. TOMRES seleccionarà, entre més de 10.000 mostres disponibles, portaempelts i plançons que tolerin l'estrès combinat, mantenint alhora la qualitat i el rendiment de la fruita, aprofitant enfocaments de selecció innovadors. S'identificaran nous trets, en particular els subterranis, que es podran explotar a la cria.
S'estudiarà el paper d'hormones seleccionades (strigolactones i brasinoesteroides) per identificar altres trets de resiliència. TOMRES provarà i optimitzarà estratègies sostenibles de maneig de cultius, com ara el cultiu associat de lleguminoses, tècniques de fertilització i reg de precisió, manipulació de microorganismes simbiòtics i l'ús de portaempelts més adequats per a l'absorció d'aigua i nutrients del sòl.
Es desenvoluparan noves estratègies de gestió de genotips X amb l'objectiu de reduir l'aplicació de N i P almenys en un 20% i l'aportació d'aigua en un 40%, garantint alhora la sostenibilitat ambiental i la viabilitat econòmica de les solucions proposades. Les proves sintegraran amb lanàlisi de limpacte ambiental (emissions defecte hivernacle, qualitat de laigua) i socioeconòmic. Es processaran dades agronómiques, ambientals i econòmiques per a la construcció de models i d'un sistema de suport a la decisió. Les activitats de demostració i difusió seguiran tot el curs del projecte i transferiran els resultats a diferents entorns i altres sistemes de cultiu, garantint així el major impacte dels coneixements adquirits a l'economia de la UE. La transferència transdisciplinària de coneixements entre pagesos, criadors, indústries, associacions i científics es garantirà mitjançant un enfocament sòlid de múltiples actors des de l'etapa de planificació.
Reduir les necessitats d'aigua i fertilitzants als cultius de tomàquets proporciona una base sòlida per al cultiu de tomàquets de propera generació que sigui més sostenible ambientalment i econòmicament. El tomàquet és un dels cultius bàsics de la UE, cultivat a tot Europa en camps oberts i protegits, així com en hivernacles. Els productors de tomàquet s'enfronten a un estrès hídric i nutricional combinat als seus cultius, i es necessiten solucions per salvaguardar les collites i preservar el medi ambient. El projecte TomRes, finançat amb fons europeus, va provar i optimitzar estratègies de gestió sostenible de cultius, com el cultiu intercalat de lleguminoses, les tècniques de fertilització i reg de precisió, la manipulació de microorganismes simbiòtics i l'ús de portaempelts més adequats per a l'absorció d'aigua i nutrients del sòl. Els socis del projecte van implementar un procés de selecció per identificar els genotips de tomàquet més resistents a l'estrès combinat (sequera i escassetat de nutrients). "A partir d'unes 10.000 accessions disponibles, se'n van examinar més de 200 en camp obert, entre les quals 80 eren varietats autòctones mediterrànies de llarga vida útil, per seleccionar una col·lecció TomRes de 43 accessions de línies dotades d'una tolerància superior a l'estrès combinat", explica Andrea. Com fer que els tomàquets siguin més resistents i de millor rendiment TomRes va contribuir amb avenços científics bàsics, com més de 20 nous al·lels (i línies que els porten) que poden ajudar a controlar el rendiment del tomàquet sota estrès i utilitzar-se a la selecció assistida per marcadors per a la resiliència. El projecte va proporcionar nous coneixements sobre el paper de dues fitohormones fonamentals, les estrigolactones i els brasinoesteroides, en la resiliència, el desenvolupament i la memòria ambiental de les plantes.
Mitjançant fenotipat amb tecnologia avançada, TomRes va descobrir nous trets associats a les arrels, rellevants per a la resiliència a l'estrès combinat. Aquests trets nous estan relacionats amb l'arquitectura i la fisiologia radicular i s'associen amb microbis beneficiosos. «Vam aconseguir optimitzar les pràctiques de maneig (reg i fertilització a taxa variable, portaempelts resilients, bioestimulants, adobs verds i rotacions) i seleccionar-ne combinacions per aconseguir una resiliència òptima a l'estrès combinat en tomàquets», afirma Schubert. Les línies de tomàquet seleccionades i els trets de resiliència representen una font accessible per als milloradors de tomàquet interessats a proporcionar genotips resilients als agricultors.
Les tècniques de maneig optimitzades han demostrat assolir l'objectiu establert al projecte de reduir les necessitats d'aigua i fertilitzants. TomRes proporciona ara una base sòlida per al cultiu de tomàquets de propera generació que és més sostenible ambientalment i econòmicament. Aplicació dels conceptes del projecte a futures investigacions Els socis del projecte van proporcionar els informes necessaris i ara participen activament en la promoció d'un entorn de recerca on, amb l'ajuda de finançament nacional i de la UE, els conceptes de TomRes es poden millorar i implementar encara més, tant en tomàquet com en altres cultius. Un exemple és el projecte VEG-ADAPT, finançat per PRIMA, que transfereix els conceptes de TomRes a la zona mediterrània ia altres cultius. Els pagesos i la indústria que participen a la xarxa estan sentant les bases per a l'explotació comercial dels resultats del projecte que els interessen. El projecte es va beneficiar enormement d'una Junta de Parts Interessades, establerta per oferir assessorament i retroalimentació durant tot el projecte i contribuir a l'enfocament multiactor de TomRes.
La difusió a científics, pagesos i el públic en general va ser intensa i no es va interrompre durant la pandèmia de COVID-19, durant la qual es van celebrar una escola d'estiu en línia i dos tallers. Les enquestes sobre l'acceptació de la tomaca sostenible per part dels consumidors han tingut èxit en la difusió dels conceptes del projecte i mesurar l'interès de la societat en sistemes de cultiu nous, més ecològics i sostenibles.
A TOMRES es van integrar diferents capes de recerca per abordar de manera eficient els problemes de resiliència a l'estrès combinat i d'eficiència en l'ús de l'aigua i els nutrients. Unes poques xifres poden transmetre la magnitud del treball realitzat per TOMRES, el progrés i els resultats obtinguts i els seus impactes.
Impacte als agricultors: dos sistemes de suport de decisions per donar suport als agricultors en la gestió del cultiu de tomàquet; esdeveniments d'aprenentatge participatiu a la xarxa d'agricultors de TOMRES que inclou 17 agricultors a 5 països de la UE; una sèrie de solucions tècniques sostenibles, que inclouen cultius múltiples, bioestimulants, portaempelts, tècniques de taxa variable, que augmenten la WUE i la NUE sota estrès combinat al camp fins a un 20%; 8 publicacions tècniques i 23 resums de pràctiques en format EIP-AGRI Impacte a la indústria: dos QTL aïllats per a resiliència a l'estrès combinat; 95 al·lels nous per a resiliència que s'utilitzaran en programes de millora; dos bioestimulants desenvolupats i caracteritzats en condicions de camp; quatre empreses que desenvolupen nous productes basats en la innovació de TOMRES Impacte a la ciència: més de 200 accessions de tomàquet examinades sota estrès combinat; 31 gens recentment caracteritzats vinculats a la resiliència; més de 15 assaigs de camp de tècniques de gestió de cultius; una escola d'estiu i dos tallers científics 78 publicacions científiques d'accés obert, incloses 31 a revistes arbitrades Impacte als responsables polítics i al públic en general: un document d'opinió; participació en cinc importants esdeveniments oberts; > 75 articles de premsa i > 700 comunicats de premsa TOMRES ofereix un ric llegat de recerca validada al camp que s'utilitzarà per continuar desenvolupant noves tècniques per a tomàquets resistents a l'estrès i d'ús eficient. TOMRES també ha estat un exemple brillant de com diferents capes de recerca poden integrar-se amb èxit per generar eines innovadores i efectives d'innovació en l'agricultura.
I finalment, les dades de TOMRES donaran suport a la recerca en projectes futurs dirigits a la sostenibilitat ambiental i l'adaptació al canvi climàtic dels cultius d'hortalisses.
- UNIVERSITA DEGLI STUDI DI TORINO (UNITO)
Projectes relacionats
