Proyecto H2020 INCREASE: Colecciones inteligentes de recursos genéticos de leguminosas alimenticias para sistemas agroalimentarios europeos

Mota Proiektua
Egoera Firmado
Exekuzioa 2020 -2026
Esleitutako Aurrekontua 6.999.999,5 €
Eremua Europeo
Finantza-iturri nagusia H2020
Proiektuaren webgunea Proyecto INCREASE

Azalpena

Las leguminosas son cruciales para la sostenibilidad, la seguridad alimentaria y la salud humana, según la nueva Estrategia Europea de Proteínas para la innovación en la producción de proteaginosas en Europa. El proyecto INCREASE, financiado con fondos europeos, mejorará la gestión y el uso de los recursos genéticos de leguminosas. Para afrontar este reto, ampliará su utilización, satisfaciendo las necesidades de los usuarios en cuanto a accesibilidad, calidad y cantidad de la información disponible.

El proyecto se centrará en cuatro leguminosas principales: garbanzo, judía común, lenteja y altramuz. En resumen, INCREASE fortalecerá a Europa en el ámbito de los recursos genéticos de leguminosas y, al mismo tiempo, representará un modelo y una herramienta importante para todos los recursos genéticos de cultivos.

Jardueren deskribapena

Los datos de pasaporte, fenotípicos y genotípicos de las accesiones GenRes se recopilaron de los socios de INCREASE mediante un archivo de plantilla desarrollado específicamente para identificar los conjuntos de datos de forma inequívoca. Se asignó un código INCREASE único y un código DOI a cada accesión.
Se establecieron protocolos de fenotipado para cada especie, que se pusieron a disposición de todos los socios, para caracterizar los GenRes durante el desarrollo de SSD, los ciclos posteriores de incremento de semillas y los experimentos de campo y en condiciones controladas. Los protocolos para el fenotipado de semillas y de plantas que crecen en condiciones controladas durante el Incremento Primario de Semillas se describieron en cuatro publicaciones científicas de Current Protocols in Plant Biology (DOI: 10.1002/cpz1.133; 10.1002/cpz1.134; 10.1002/cpz1.191; 10.1002/cpz1.371). En cuanto al fenotipado molecular, se han optimizado y establecido protocolos de transcriptómica y metabolómica para los cuatro cultivos. Se establecieron los canales de extracción de ADN, y la extracción de ADN se ha completado para los T-CORE, mientras que actualmente está en curso para los R-CORE. Se probó con éxito un protocolo para la extracción de ADNa (ADN antiguo) en un espécimen de herbario histórico de frijol común obtenido del Museo Nacional de Historia Natural de París, que se secuenció mediante Illumina WGS. El protocolo se ha utilizado para extraer con éxito ADNa de 67 especímenes de herbario de diferentes taxones de leguminosas, cuya secuenciación está en curso. Se establecieron y probaron todos los canales para la secuenciación y genotipado del genoma completo, para el ensamblaje genómico de alta calidad y para la reconstrucción del pangenoma. Se ha ensamblado un primer pangenoma de frijol común, y un manuscrito que describe este logro está listo para su presentación. Se ha desarrollado y probado con éxito una novedosa técnica para la genotipificación de genomas grandes en lentejas, y se publicó un artículo que describe el desarrollo de esta técnica en Genome Research (DOI: 10.1101/gr.277628.122).
Los datos recopilados en GenRes, incluyendo datos de pasaporte, fenotípicos y genotípicos disponibles en proyectos hermanos, se utilizan para establecer los R-CORE, T-CORE y H-CORE. Se realizaron varios ciclos de cultivo de semillas, comenzando con semillas heterogéneas y SSD, y se distribuyeron semillas a todos los socios relevantes para sus actividades. Se utilizaron subconjuntos de líneas R-CORE y T-CORE para la caracterización fenotípica en condiciones controladas, como estrés hídrico, para frijol común y garbanzo, y para el cultivo intercalado de maíz y frijol común. Se llevaron a cabo varios ensayos de campo para las cuatro especies, durante los cuales se emplearon los protocolos de fenotipificación comunes desarrollados. De más de 16.000 muestras recolectadas para estudios transcriptómicos y metabolómicos, se han realizado perfiles de metabolitos mediante GC-MS y/o LC-MS en 7.500 muestras. Hasta la fecha, se han extraído y enviado para secuenciación 1.200 muestras de ARN foliar de líneas de frijol común y garbanzo. También se están realizando análisis nutricionales y tecnológicos. INCREASE diseñó y probó un enfoque totalmente descentralizado para la conservación de germoplasma, distribuyendo 1126 líneas de frijol común SSD por toda Europa, para su cultivo y caracterización por parte de la ciudadanía. Tras el éxito de la primera ronda del Experimento de Ciencia Ciudadana, se lanzaron otras dos rondas en 2022 y 2023, alcanzando un total de más de 16 000 registros de ciudadanos europeos. Desde el inicio del proyecto, se desarrolló y mejoró una aplicación de Ciencia Ciudadana a medida, que facilita la recopilación de datos y el procesamiento de los acuerdos Easy-STMA, garantizando el intercambio de semillas entre los participantes dentro de un marco legal. Esta innovadora aplicación sienta las bases para futuros proyectos de Ciencia Ciudadana relacionados con los RFAA.

Testuinguruko deskribapena

Las leguminosas alimentarias son cruciales para todos los desafíos sociales relacionados con la agricultura, incluyendo la mitigación del cambio climático, la conservación de la agrobiodiversidad, la agricultura sostenible, la seguridad alimentaria y la salud humana. En este sentido, un aspecto clave es la transición a dietas basadas en plantas, basadas principalmente en leguminosas alimentarias.

La caracterización, el mantenimiento y la explotación de los recursos genéticos de leguminosas alimentarias (GenRes), hasta la fecha en gran parte sin explotar, forman la base del desarrollo tanto de la agricultura sostenible como de los sistemas alimentarios saludables. INCREASE, centrándose en el garbanzo, el frijol común, la lenteja y el altramuz, está implementando un nuevo enfoque para conservar, gestionar y caracterizar GenRes. Se están desarrollando Colecciones Inteligentes, que consisten en colecciones centrales anidadas de accesiones purificadas de descendencia de semilla única (SSD), explotando el germoplasma disponible de los bancos de genes y en la finca, y sujeto a diferentes niveles de caracterización genotípica y fenotípica.

Las actividades de fenotipado y descubrimiento de genes satisfarán, mediante un enfoque participativo, las necesidades de diversos actores (mejoradores, científicos, agricultores, industria agroalimentaria y no alimentaria), explotando también el poder de la metabolómica y transcriptómica masivas, así como de la inteligencia artificial y las herramientas inteligentes. Además, INCREASE está probando, con un Experimento de Ciencia Ciudadana (CSE), un sistema innovador de conservación y uso descentralizado y dinámico de GenRes. Al promover el uso de leguminosas alimentarias, mejorar la calidad, la adaptación y el rendimiento, e impulsar la competitividad del sector agrícola y alimentario, INCREASE tiene un gran impacto en la economía y la sociedad, representando un caso de estudio de enfoques integrativos y participativos para la conservación y explotación de GenRes de cultivos. INCREASE tiene como objetivo:

Mejorar la gestión y el intercambio de datos GenRes de leguminosas alimentarias a través de bases de datos optimizadas y herramientas de fácil acceso.
Producir una gran cantidad de datos genotípicos y fenotípicos de alta calidad.
Desarrollar Colecciones Inteligentes para la exploración de la diversidad GenRes y diseñar enfoques innovadores de gestión de la conservación de forma colaborativa.
Generar nuevos conocimientos fácilmente disponibles mediante herramientas de búsqueda y visualización en la web para identificar fuentes apropiadas de germoplasma.
Desarrollar, probar y difundir las mejores prácticas para la gestión dinámica de GenRes en instituciones e iniciativas de todo el mundo.
Desarrollar enfoques descentralizados de tecnología de la información para el intercambio de datos y la conservación del germoplasma.

Helburuak

INCREASE mejorará la gestión y el uso de los Recursos Genéticos de las leguminosas alimentarias, que son cruciales para la sostenibilidad, la seguridad alimentaria y la salud humana, tal y como reconoce el nuevo Plan Europeo de Proteínas para la innovación de este sector en Europa. Para afrontar este desafío, INCREASE ampliará la utilización de recursos genéticos de leguminosas alimentarias centrándose en las necesidades de los usuarios en términos de accesibilidad, calidad y cantidad de información disponible.

INCREASE, que trabaja con cuatro leguminosas alimentarias importantes (garbanzos, judías comunes, lentejas y altramuces) con un valor significativo para la innovación de la agricultura y la industria alimentaria de la UE, se basará en cuatro pilares:

Isoluciones innovadoras de gestión de datos para desarrollar estándares de referencia para el intercambio de datos y la integración en la infraestructura central, con entrada de datos descentralizada, metodologías definidas y mejores prácticas para la explotación de la nueva información producida, así como el desarrollo de herramientas de visualización fáciles de usar.
Desarrollo de herramientas y principios novedosos para la gestión del germoplasma, basados en desarrollo de “Colecciones inteligentes” como un conjunto de colecciones centrales anidadas de diferentes tamaños que representan toda la diversidad de cada cultivo.
Adopción de tecnologías de vanguardia para genotipado y fenotipado combinadas con el potencial de la Inteligencia Artificial centrada en rasgos de interés para los usuarios.
Esfuerzo internacional con la participación de socios no europeos y organizaciones internacionales para ampliar el alcance y la ambición de INCREASE, facilitando la integración de los datos disponibles y los recursos genéticos disponibles para los usuarios europeos. Desarrollaremos una ciencia ciudadana experimento, dirigido principalmente a la difusión del proyecto entre las partes interesadas y los ciudadanos.

En general, INCREASE fortalecerá a Europa en el campo de los recursos genéticos de las leguminosas y, al mismo tiempo, representará un modelo y una herramienta importante para todos los recursos genéticos de cultivos.

Informazio gehigarria

Estado mejorado de GenRes y mayor eficacia de los esfuerzos de conservación, particularmente en Europa; normas armonizadas de alta calidad para la gestión de GenRes en toda Europa (y más allá).
Mayor cantidad y calidad de los datos en los sistemas de información establecidos para GenRes de cultivos.
Formas innovadoras de compartir recursos y servicios entre bancos de genes/sitios de conservación in situ en Europa y más allá.
Nuevos servicios para usuarios dentro y fuera de las comunidades de conservación.
Impactos económicos y sociales mediante la mejora de la calidad, la adaptación y el rendimiento de las leguminosas alimentarias, impulsando la competitividad de la agricultura y el sector alimentario europeos en línea con las nuevas recomendaciones del plan europeo de proteínas vegetales, promoviendo el uso de leguminosas alimentarias GenRes.
Nuevas variedades para una adopción más sencilla de leguminosas alimentarias en el agroecosistema mejorando la agrobiodiversidad con todas sus consecuencias positivas relacionadas (por ejemplo, sostenibilidad, seguridad alimentaria, retornos económicos, diversificación de productos, mejora de la nutrición humana).
Adaptación ambiental de las leguminosas alimentarias a los entornos europeos y a los cambios climáticos, incluyendo una mejor tolerancia a la sequía del garbanzo y el frijol común.

Koordinatzaileak

UNIVERSITA POLITECNICA DELLE MARCHE (UNIVPM)

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