H2020 SENSOILS Proiektua: lurzoruaren prozesuen detekzioa laboreetan nitrogenoaren bioerabilgarritasuna hobetzeko
- Mota Proiektua
- Egoera Bete
- Exekuzioa 2015 -2022
- Esleitutako Aurrekontua 1.978.475,00 €
- Eremua Europeo
- Finantza-iturri nagusia H2020
- Proiektuaren webgunea SENSOILS
Aktibitate biologikoaren ondorioz lurzoruan gertatzen diren aldaketa kimikoen nondik norakoen berri emateko gai den lur artifizialen belaunaldi berri bat garatu dugu, errefrakzio-indize baxuko plastiko arrunt bat erabiliz eta material funtzionalaren geruza mehe baten bidez funtzioak sartuz. Partikulen nukleorako, FEP (etileno propileno fluoratua) erabili dugu, eta proiektuak arrakastaz identifikatu eta sintetizatu ditu lur artifizialetan erabiltzeko funtzio egokiak dituzten polimeroak. Mikrokosmos ganberak fabrikatzeko mikroskopio eta kanalizazio plataforma berri bat garatu dugu, non mikroorganismoak, mantenugaiak eta bestelako gehigarriak in vivo eta in situ malgutasunez sartu eta ikus daitezkeen. Konputazio-tekniken garapenean ere funtsezko aurrerapenak egin ditugu, morfogenesia bereizmen zelularrean simulatzeko organo osoko lehen eredua proposatuz.
Teknologia berri horiei esker, lurzoruko mikrobioen portaeraren jarraipena egin ahal izan genuen errizosferaren kolonizazioan. Gure zuzeneko irudi-sistema berriekin, lurzoruko bakterioek lurzoruaren egituran nabigatzeko eta landare ostalaria kolonizatzeko erabiltzen duten koordinazio maila harrigarria agerian utzi dugu. Bakterioen zelulak artaldeetan mugitzen direla frogatzen dugu, goi-mailako organismo konplexuagoetan normalean ikusten denaren antzera, hala nola hegaztietan eta arrainetan. Era berean, mugimendu hauek bakterioek lurzoruan zehar laminar-fluxu lokalizatuak, baina konstanteak, sortzeko duten gaitasunari esker, taldeka mugitzen dira, banaka baino.
Proiektuaren ondorioz, PNAS, New Phytologist eta ISME Journal bezalako aldizkarietan hainbat argitalpen aipagarri egin dira, eta oraindik eragin handiko aldizkarietan berrikusten ari diren argitalpen gehigarriak daude. Proiektuak garapen zientifikoari ere bultzada handia eman dio, nazio eta nazioartean finantzatutako jarraipen-proiektu ugarirekin. Beste emaitzen artean, egunkari nazionaletan, sare sozialetan eta mundu osoko hainbat ikerketa-erakundetako karrera hasierako zientzialarien argitalpenak daude.
Gaur egun munduko populazioari eusten dioten laboreen etekina agrokimikoen (adibidez, N/P/K ongarriak eta pestizidak) eta XX. mendearen amaieran garatutako labore barietate modernoen (adibidez, gari nano barietateen) menpe dago lurzoruaren osasunaren kontura. Farm to Fork estrategiaren barruan, Europako Batzordeak mantenugaien galerak % 50 murriztea du helburu 2030erako, ongarrien erabilera % 20 murriztea eta, aldi berean, lurzoruaren kalitatea hobetzea. Erronka honi aurre egiteko, premiazkoa da lurzoruaren emankortasunerako eta laboreen errendimendurako irtenbide iraunkorrak identifikatzea, lurzoruko mikrobio-prozesuen ulermenean oinarrituta.
SENSOIL proiektuan ideia erradikal berriak probatu ditugu sustraien eta lurzoruko mikrobioen dinamika aztertzeko. Ikerketak frogatu zuen lur artifizialak eta irudien teknologiak erabiliz, mikrobioen interakzioak eta laboreen sustraiekiko asoziazioak jarraitzea posible dela, eta, aldi berean, lurzoruaren konposizio kimikoaren aldaketak behatuz. Teknologia berri horiek erabiliz, proiektuak bakterioen mugimenduaren forma berriak agerian utzi zituen, lurzoruko migrazioak aurrez estimatutakoak baino azkarragoak eta zabalagoak izan daitezkeela adieraziz, baina prozesu hauek lurzoruaren propietateen aldaketekiko sentikorrak nola bihurtzen diren ere agerian utziz. SENSOIL proiektuaren aurkikuntzek eragin handia izan dezakete lurzoruaren ekosistema ulertzeko, eta, aldi berean, nekazaritza teknologiaren industriari irtenbide jasangarriagoak garatzen laguntzen diote.
Elikagaien ekoizpena nitrogeno-ongarrien aplikazioan oinarritzen da, eta berotegi-efektuko gasen ekoizpenean eta nekazaritza-ekosistemen eutrofizazioan asko lagundu dezakete. Hori dela eta, beharrezkoa da nitrogeno ongarrien erabilera optimizatzea.
Nire taldeko lur gardenen azken garapenak aukera zabala eskaintzen du lurzoruko mantenugaien garraio erreaktiboan eta lurzoruko biotarekin duten interakzioan parte hartzen duten prozesuak ulertzeko. Nire taldeak optika, ingeniaritza kimikoa, fisika, kimika, lurzoruaren biologia eta landareen biologiaren printzipioak konbinatuko ditu lurzoruko nitrogenoaren mugimendua mikroeskalan ikusteko eta ezaugarritzeko. Lurzoruaren analogo gardenen belaunaldi berri bat garatuko dugu, lurzoruaren egoera biologikoa eta kimikoa neurtzen dutenak. Horri esker, lehen aldiz, lurzoruko partikulen gainazaleko garraioa ezaugarritu eta sustrai-partikula-partikulen kontaktuek, exudazioak eta mikrobioen eraldaketak nitratoaren eta amonioaren bioerabilgarritasunean duten zeregina argituko da.
Ikerketa honen ondarea ezagutzak, kontzeptuak, lurzoruaren eredu-sistemak eta irudien ikuspegiak izango dira lurzoruko nutrienteen bioerabilgarritasuna ulertzeko eta aurreikusteko, nitrifikazioa azpimarratuz lurzoruan nitrogenoaren mugimenduaren eredu gisa. Lurzoru gardenak eta irudiak egiteko teknologiak patentatuko dira, eta horrek 3D sentsore kimikoei bidea ireki diezaieke eta laboreen hobekuntzan eta doitasun fenotipazioan aplikazioak izan ditzake. Lurzoruko mantenugaien mugimenduak ulertzeak aurrerapen handia ekarriko du ongarri eraginkorragoak garatzeko. Lurzoruaren eredu-sistema berriak erabil litezke lurzoruaren gaixotasunen hedapena, kutsatutako lurzoruen bioerremediazioa eta lurzoruaren biodibertsitatearen eta jardueraren azpian dauden mekanismoak hobeto ezagutzeko.
Proiektuaren lau arlo nagusiek eremua nabarmen aurreratu dute eta nazio maila gainditu dute.
Lehenik eta behin, core-shell egitura teknologien garapena lurzoru partikula sentikorrak edo "lurzoru sentikorrak" sortzeko. Hauek aplikazio ugari izango dituzte, adibidez, ikerketa zientifikoan, laborantzan eta ongarrien garapenean. Honek aurrerapen handiak behar izan ditu polimeroen zientzian, eta teknikak zientziaren eta teknologiaren beste arlo batzuetan erabil litezke.
Gure lana nabarmen laguntzen ari da lurzoruaren mikroskopiaren alorrean. Lurzoruko mikrobioen behaketa zuzena ahalbidetzen duten hainbat planteamendu garatu ditugu. Lurzoruaren egoera mikroskopioz kontrolatzeko sistema fluidiko berriak fabrikatzen ditugu.
Sustraien garapena simulatzeko konputazio-modelizazio lana oso itxaropentsua da. Erresoluzio zelularrean erroen simulazio osoak egiteko aukera aurreikusten dugu, aldi berean lurzorua partikula mailan modelatzen duen bitartean. Eredua eta algoritmoak DualSPHysics-en inplementatzen ari dira, kode irekiko komunitatearen simulazio tresna batean.
Errizosferan mikrobioen jardueran eragiten duten faktoreak ulertarazteko bideratutako lana proiektuaren garapen teknologikotik onuragarria da eta hasi besterik ez dago. Bereziki, landareen sustraiak inguratzen dituzten lurzoruko mikrobioen mugikortasun-koefizientea zehaztasunez kuantifikatu eta errizosferan zenbait mikrobio mantentzen zerk laguntzen duen aurreikusteko gai izatea espero dugu.
- NEIKER-INSTITUTO VASCO DE INVESTIGACION Y DESARROLLO AGRARIO SA (NEIKER)
Lotutako proiektuak
