Projecte H2020 VIROPLANT: VIROME NGS ANÀLISI DE PLAGUES I PATÒGENS PER A LA PROTECCIÓ VEGETAL
- Tipus Projecte
- Estat Completat
- Execució 2018 -2021
- Pressupost assignat 3.331.580,00 €
- Àmbit Europeo
- Font principal de finançament H2020
- Web del projecte Proyecto VIROPLANT
La tecnologia de seqüenciació de nova generació (NGS) ha demostrat ser fonamental per dilucidar la complexitat i el paper del microbioma associat amb plantes i animals. El paper del "viroma" com a subcomponent del microbioma està començant a desvetllar-se gràcies a les noves maneres d'analitzar les dades i al reconeixement de la seva importància en la configuració dels sistemes biològics. L'objectiu de VIROPLANT és aplicar la tecnologia NGS i els experiments biològics empírics per desenvolupar noves estratègies de control basades en virus, respectuoses amb el medi ambient, per gestionar malalties transmeses per bacteris, fongs i insectes vectors (fitoplasmes i virus), així com plagues d'insectes.
Fins ara, la protecció de les plantes mitjançant virus s'ha basat en sistemes model limitats i eficaços, com els baculovirus per a lepidòpters i un micovirus per al control del xancre del castanyer; a més, els virus que infecten bacteris (fags) també són eines d'avantguarda amb potencial per fer front a ceps bacterians resistents als antibiòtics en medicina humana i veterinària. VIROPLANT crearà una base de dades de nous virus (i productes biotecnològics que se'n derivin) per augmentar l'arsenal de control de malalties vegetals causades pels principals estressos biòtics. S'aplicaran diferents enfocaments de NGS i bioinformàtica per explorar la diversitat del viroma, incloent-hi infeccions latents que podrien aprofitar-se per a noves estratègies de biocontrol.
S'han d'implementar protocols d'avaluació de riscos per a estratègies de control basades en models de viroma. VIROPLANT abordarà la percepció social i de gènere sobre l'ús de tècniques basades en viroma com a alternatives als plaguicides tradicionals. S'hi inclourà un pla de negocis per a categories representatives d'estratègies de control basades en viroma. Petites i mitjanes empreses i parts interessades participaran a la comercialització dels productes més prometedors. El consorci estarà format per experts en viroma d'insectes, fagoteràpia i micovirus de diferents sistemes agroecològics de tot Europa.
VIROPLANT va aïllar i va caracteritzar 33 nous bacteriòfags que són bons candidats per a un enfocament de biocontrol fàgic per a algunes malalties bacterianes importants de les plantes, com el pansiment bacterià de les roses, el cancro bacterià de la cirera i la vinya de kiwi, i les malalties de l'arrel. Per a algunes, com el cancro bacterià de la vinya de kiwi, la traducció a una aplicació in vivo específica encara està per determinar a causa de problemes per definir un mètode d'administració correcte. No obstant això, per als patògens de la cirera i per al sistema de la rosa, els còctels de fags estan preparats per contactar amb les empreses interessades perquè els comercialitzin. La metodologia estandarditzada per a l'avaluació de riscos ambientals per a la teràpia amb fags provada a VIROPLANT podria ser explotada encara més per les parts interessades involucrades en la regulació (per exemple, l'EFSA). Pel que fa a l'ús de micovirus per limitar les malalties fúngiques/oomicets biotròfiques, els principals resultats explotables obtinguts a VIROPLANT són:
- La descripció dels viromes pot ser explotada per a noves teories de l'evolució dels virus per part dels científics. Hem caracteritzat més de 1000 nous segments virals corresponents a aproximadament 600 noves espècies de micovirus. Les seves seqüències estan dipositades en repositoris públics (GenBank) i descrites en publicacions amb revisió per parells, i podrien ser explotades per a aplicacions específiques de biocontrol. Es van identificar diversos ceps hipovirulents de B. cinerea amb potencial de biocontrol i també es van caracteritzar alguns candidats micovirals que indueixen hipovirulència. Es va desenvolupar amb èxit un clon infecciós del virus Botrytis F, que s'explotarà per construir un vector d'expressió viral i VIGS. Es va desenvolupar un vector VIGS amb potencial per produir dsRNA per utilitzar-lo en estratègies d'ARNi contra fongs. El vector, basat en el clon infecciós CHV1, va demostrar la seva eficàcia en el silenciament endogen i pot ser explotat per altres científics per a estratègies de genètica inversa. Quant a la cerca de nous virus per al control de plagues i vectors d'insectes, els resultats explotables de VIROPLANT són: Un enfocament integral per a la identificació i estudi de virus en agrosistemes. Dos vectors nous de virus d'insectes VIGS.
- El desenvolupament i la reproducció de poblacions de trips amb virus persistents específics que poden interferir amb la transmissió de tospovirus (sinergia o antagonisme).
- En el cas dels mitovirus vegetals, la resiliència associada al virus a l'estrès abiòtic es podria convertir en una estratègia per millorar el rendiment vegetal, és a dir, el millorament per a la resistència amb virus mitocondrials. VIROPLANT també va fer una investigació sobre el panorama econòmic i regulatori per a la comercialització de productes fitosanitaris (PPP) basats en virus.
Els resultats potencialment aprofitables d'aquesta anàlisi són: Els resultats de l'anàlisi del sistema tecnoeconòmic poden orientar les empreses que volen invertir en PPP basades en virus i inspirar les agències de finançament sobre la necessitat i la urgència de donar suport a la recerca en aquest camp. S'han identificat llacunes en la regulació i la investigació per introduir PPP basades en fags al mercat de la UE, les quals haurien de ser considerades per les agències reguladores. Es proposa un protocol preliminar de tres nivells per a limpacte ambiental de les PPP basades en fags. VIROPLANT també va considerar maneres de monitoritzar, i possiblement millorar, l'acceptació social de les PPP basades en virus. Els resultats són molt importants per als responsables polítics i els qui participen en la innovació tecnològica en el camp de la biotecnologia. S'aplana el camí cap a les condicions per millorar el "procés" d'acceptabilitat.
Les activitats de difusió implementades en el projecte són: 24 publicacions científiques d'accés obert arbitrades (que van obtenir un total de 246 citacions), 4 articles publicats a revistes locals per a agricultors, 25 participacions en congressos científics nacionals i internacionals (9 pòsters i 16 presentacions orals), 13 seminaris per a acadèmics i 1.
L´objectiu general de VIROPLANT és estudiar i proposar estratègies integrades de biocontrol basades en virus. Els conflictes creixents entre agricultors i la societat en general sobre l'ús de pesticides en zones altament urbanitzades dedicades al cultiu de la vinya i la fruita són motiu de gran preocupació. Cal trobar alternatives més segures. VIROPLANT té els objectius específics següents:
- Trobar eines de biocontrol per a malalties bacterianes de plantes que substitueixin el coure, l'únic mètode químic disponible i permès rutinàriament a Europa contra bacteris.
- Trobar alternatives a l'ús de fungicides químics per al control de malalties vegetals causades per fongs.
- Reduir lús dinsecticides per controlar plagues que causen danys directes i indirectes a les plantes.
- Explorar el potencial de la tecnologia recent (ARN d'interferència = ARNi) per limitar l'ús de fungicides i pesticides a l'agricultura.
- Avaluar la possible resiliència a l'estrès biòtic causat per la presència de virus encoberts/críptics en cultius model (tomàquet) i en un sistema experimental específic.
- Avaluar el risc ambiental de la teràpia amb fags contra patògens bacterians de plantes.
- Identificació i mesura dels factors generacionals i específics de gènere per a l'acceptació social d'eines basades en viromes naturals i manipulades biotecnològicament.
- Identificació de noves oportunitats de negoci i mercat a escala regional i europea per a agents de control biològic basats en virus (ACV).
En resum, VIROPLANT va ser capaç d'identificar i caracteritzar molecularment un gran nombre de nous virus que infecten bacteris, fongs i insectes. Alguns també es van caracteritzar biològicament, i se'n va avaluar el potencial per al biocontrol. S'obtingueren alguns resultats encoratjadors específicament per als bacteriòfags que s'utilitzaran per al control de malalties bacterianes de les plantes. Els enfocaments de silenciament gènic induït per virus (VIGS) no van resultar en eines de biocontrol viables, tant per raons tècniques com a reguladores.
S'ha identificat un possible mercat i una estratègia de comunicació per superar la reticència a adoptar agents de biocontrol basats en virus. La càrrega regulatòria, juntament amb la baixa acceptabilitat social, continua sent un obstacle important per desenvolupar passos addicionals.
La tecnologia de seqüenciació de propera generació (NGS) ha demostrat ser fonamental per dilucidar la complexitat i el paper del microbioma associat amb plantes i animals. El paper del "viroma" com a subcomponent del microbioma està començant a revelar-se a causa de noves maneres d'analitzar les dades i el reconeixement de la seva importància en la configuració dels sistemes biològics.
L'objectiu de VIROPLANT és aplicar la tecnologia NGS i els experiments biològics empírics per desenvolupar noves estratègies de control basades en virus respectuoses amb el medi ambient per gestionar malalties transmeses per vectors bacterians, fúngics i insectes (fitoplasmes i virus), així com plagues d'insectes. Fins ara, la protecció de les plantes mitjançant virus s'ha basat en sistemes model exitosos limitats, com ara baculovirus per a lepidòpters i un micovirus per al control de la tizón del castanyer.
A més, els virus que infecten bacteris (fags) també són eines d'última generació amb potencial per fer front a ceps bacterians resistents als antibiòtics en medicina humana i veterinària. VIROPLANT crearà una base de dades de nous virus (i productes biotecnològics derivats de virus) per augmentar l'arsenal per al control de malalties de les plantes causades pels estressos biòtics més importants. S'aplicaran diferents enfocaments de NGS i bioinformàtica per explorar la diversitat del viroma, incloses les infeccions latents que es poden explotar potencialment per a noves estratègies de biocontrol. S‟implementaran protocols d‟avaluació de riscos per a estratègies de control de models basats en viromes.
VIROPLANT abordarà la percepció social i específica de gènere sobre l'ús de tècniques basades en viromes com a alternatives als pesticides tradicionals. S'hi inclourà un pla de negocis per a categories representatives d'estratègies de control basades en viromes. Les petites i mitjanes empreses i les parts interessades participaran a la comercialització dels productes més prometedors. El consorci inclourà experts en virus d'insectes, teràpia amb fags i micovirus de diferents sistemes agroecològics de tot Europa.
Convertir els virus en agents de biocontrol per combatre els bacteris, fongs i insectes que ataquen els cultius podria reduir la nostra dependència dels productes químics i obrir la porta als pesticides de propera generació. Els virus són vists per la majoria de les persones com un perill absolut i una amenaça. Després de tot, causen malalties i, com hem vist amb COVID-19, pandèmies. La realitat, però, és que la gran majoria de les espècies virals són completament inofensives; de fet, algunes poden ser beneficioses i tenen un paper essencial en molts ecosistemes. Un virus, per exemple, actua contra el xancre del castanyer, una malaltia fúngica que ataca els castanyers.
Aquest virus, que és inofensiu per a l'arbre, actua com una mena de biocontrol natural, fent que el fong sigui menys capaç de causar malalties. "Sóc viròleg vegetal de formació i m'interessava veure si hi havia possibilitats d'usar virus a l'agricultura", explica el coordinador del projecte VIROPLANT, Massimo Turina, del Consell Nacional de Recerca a Itàlia. "L'ús de productes químics a l'agricultura és insostenible, especialment en àrees més urbanitzades, i els antibiòtics contra els bacteris no es poden utilitzar a causa de la resistència als antimicrobians. La UE també vol eliminar gradualment l'ús del coure. Per tant, és important que trobem nous enfocaments per protegir els cultius". Anàlisi de nínxols ecològics Per tant, l'objectiu del projecte VIROPLANT era examinar el potencial de nous agents de biocontrol basats en virus que ataquen bacteris, fongs i plagues d'insectes. Turina assenyala que actualment només hi ha cinc productes de biocontrol basats en virus al mercat de la UE per controlar insectes. "Ja s'ha treballat molt en el paper ecològic dels virus a l'entorn marí, amb l'ajuda de noves tècniques de seqüenciació d'alt rendiment", diu Turina. "Volíem traslladar aquest enfocament a altres nínxols ecològics".
Per això, Turina i el seu equip van identificar lesions a les fulles, on les plantes estaven sent atacades. Les malalties bacterianes que ataquen kiwis, mongetes, tomàquets i cogombres van ser alguns dels casos destudi del projecte. També s'hi van incloure plagues d'insectes que també transmeten virus i fitoplasmes a cultius importants com la vinya, els pebrots i les cebes. L'equip també va recollir míldiu vellós i polsegós. Aquestes mostres es van endur de tornada al laboratori i es van analitzar mitjançant tecnologia de seqüenciació genètica. Això va permetre a l'equip caracteritzar la composició genètica d'un nínxol ecològic específic i cercar virus que es poguessin convertir en agents de biocontrol. Els candidats prometedors es van utilitzar posteriorment en assaigs. Nova era al biocontrol “Vam aconseguir descriure detalladament el genoma de milers de nous virus mitjançant l'anàlisi de bacteris, fongs i insectes”, afegeix Turina. "Trobem nombrosos candidats que podrien utilitzar-se contra malalties específiques i que, algun dia, podrien transformar-se en productes". Les troballes també podrien influir en la medicina humana. Hi ha un creixent interès en aquests bacteriòfags (els virus que ataquen els bacteris) com a alternativa viable als antibiòtics. "De cara al futur, serà fonamental abordar l'acceptació social dels agents de biocontrol basats en virus", assenyala.
També hem d'analitzar el seu potencial comercial i treballar cap a un marc regulador més simplificat". Turina assenyala que els agents de biocontrol s'enfronten a les mateixes càrregues regulatòries que els pesticides químics. Considera que això és una cosa que s'ha d'examinar. Finalment, Turina i el seu equip van aconseguir identificar tipus de virus no descoberts prèviament. "Trobem el que podrien ser. molt interessant des del punt de vista de la ciència fonamental. Amb més investigació, això podria ajudar els científics a comprendre millor l'origen i l'evolució dels virus”.
VIROPLANT va fer els primers passos per portar al mercat europeu el primer còctel de fags per a una malaltia dels cultius; rang limitat d'hospedadors dels baculovirus; va analitzar els aspectes específics darrere de l'acceptació del biaix de gènere/generacional i va proporcionar estratègies de comunicació específiques per superar la reticència a adoptar productes basats en virus. insectes per interferir amb la transmissió de tospovirus;
IMPACTES A LA SOCIETAT: va millorar la consciència social, és a dir, va millorar l'acceptació general de la teràpia gènica basada en virus.
- CONSIGLIO NAZIONALE DELLE RICERCHE (CNR)
Projectes relacionats
