H2020 SENSOILS Proiektua: Lurzoruko prozesuen detekzioa laboreetan nitrogenoaren bioerabilgarritasuna hobetzeko
- Mota Proiektua
- Egoera Bete
- Exekuzioa 2015 -2022
- Esleitutako Aurrekontua 1.978.475,00 €
- Eremua Europeo
- Finantza-iturri nagusia Horizonte 2020
- Proiektuaren webgunea SENSOILS
Lurzoru artifizial belaunaldi berri bat garatu dugu, jarduera biologikoaren ondorioz lurzoruan gertatzen diren aldaketa kimikoen izaeraren berri emateko gai dena, errefrakzio-indize baxuko plastiko arrunt bat erabiliz eta funtzioak material funtzional geruza mehe baten bidez sartuz. Partikulen nukleoarentzat, FEP (etileno propileno fluoratua) erabili dugu, eta proiektuak lurzoru artifizialetan erabiltzeko egokiak diren funtzioak dituzten polimeroak identifikatu eta sintetizatu ditu arrakastaz. Mikroskopia eta prozesuen plataforma berritzaile bat garatu dugu mikrokosmos ganberak fabrikatzeko, non mikroorganismoak, mantenugaiak eta bestelako gehigarriak malgutasunez sartu eta in vivo eta in situ bistaratu daitezkeen. Aurrerapen garrantzitsuak egin ditugu teknika konputazionalen garapenean ere, morfogenesia bereizmen zelularrean simulatzeko lehen organo osoko eredua proposatuz.
Teknologia berri hauei esker, lurzoruko mikrobioen portaera jarraitu ahal izan genuen errizosferaren kolonizazioan zehar. Gure irudi zuzeneko sistema berriekin, lurzoruko bakterioek lurzoruaren egituran nabigatzeko eta ostalari landarea kolonizatzeko erabiltzen duten koordinazio maila harrigarria agerian utzi dugu. Bakterio-zelulak taldeka mugitzen direla frogatzen dugu, hegazti eta arrain bezalako organismo konplexuagoetan ikusten den antzera. Era berean, erakutsi genuen mugimendu horiek bakterioek lurzoruan zehar ur-fluxu laminar lokalizatuak baina konstanteak sortzeko duten gaitasunari esker direla posible, eta horrela, banaka baino taldeka mugituz.
Proiektuak hainbat argitalpen aipagarri eman ditu PNAS, New Phytologist eta ISME Journal bezalako aldizkarietan, eta beste argitalpen batzuk oraindik aztertzen ari dira eragin handiko aldizkarietan. Proiektuak bultzada handia eman dio garapen zientifikoari, eta hainbat jarraipen-proiektu finantzatu dira nazio mailan eta nazioartean. Beste emaitza batzuk hauek dira: egunkari nazionaletan, sare sozialetan eta mundu osoko hainbat ikerketa-erakundetako zientzialari hasiberrietan argitaratutako argitalpenak.
Munduko biztanleria mantentzen duten laboreen errendimendua neurri handi batean agrokimikoen (adibidez, N/P/K ongarriak eta pestizidak) eta XX. mendearen amaieran garatutako labore-barietate modernoen (adibidez, gari nano barietateak) mende dago, lurzoruaren osasunaren kaltetan. "Baserritik Mahaira" estrategiaren barruan, Europako Batzordeak 2030erako mantenugaien galerak gutxienez % 50 murriztea, ongarrien erabilera % 20 murriztea eta, aldi berean, lurzoruaren kalitatea hobetzea du helburu. Erronka honi aurre egiteko, premiazkoa da lurzoruaren emankortasunerako eta laboreen errendimendurako irtenbide iraunkorrak identifikatzea, lurzoruko prozesu mikrobianoen ulermenean oinarrituta.
SENSOIL proiektuan, sustraien eta lurzoruko mikrobioen dinamika aztertzeko ideia berri-berriak probatu ditugu. Ikerketak frogatu zuen lurzoru artifizialak eta irudi-teknologiak erabiliz, posible dela laboreen sustraiekin mikrobioen arteko elkarrekintzak eta loturak jarraitzea, eta, aldi berean, lurzoruaren konposizio kimikoan izandako aldaketak behatzea. Teknologia berri hauek erabiliz, proiektuak bakterioen mugimendu mota berriak agerian utzi zituen, eta horrek adierazten du lurzoruko migrazioak lehen kalkulatutakoa baino azkarragoak eta zabalagoak izan daitezkeela, baina baita prozesu horiek lurzoruaren propietateen aldaketen aurrean nola sentikor bihurtzen diren agerian ere. SENSOIL proiektuaren aurkikuntzek eragin handia izan dezakete lurzoruaren ekosistemaren ulermenean, eta, aldi berean, nekazaritza-teknologiako industriari irtenbide iraunkorragoak garatzen laguntzen diote.
Elikagaien ekoizpena nitrogeno ongarrien aplikazioaren menpe dago, eta horrek berotegi-efektuko gasen ekoizpenean eta agroekosistemen eutrofizazioan nabarmen lagun dezake. Beraz, nitrogeno ongarrien erabilera optimizatzea beharrezkoa da.
Nire taldean lurzoru gardenen garapen berriak aukera zabala eskaintzen du lurzoruan mantenugaien garraio erreaktiboan parte hartzen duten prozesuak eta lurzoruaren biotarekin duen interakzioa ulertzeko. Nire taldeak optikaren, ingeniaritza kimikoaren, fisikaren, kimikaren, lurzoruaren biologiaren eta landareen biologiaren printzipioak konbinatuko ditu lurzoruko nitrogenoaren mugimendua mikroeskalan bistaratzeko eta karakterizatzeko. Lurzoruaren egoera biologiko eta kimikoa neurtzen duten lurzoruaren analogo gardenen belaunaldi berri bat garatuko dugu. Horri esker, lehen aldiz, lurzoruko partikulen gainazaleko garraioa karakterizatu ahal izango da eta sustrai-partikula-partikula kontaktuek, exudazioak eta eraldaketa mikrobianoek nitratoaren eta amonioaren bioerabilgarritasunean duten zeregina argituko da.
Ikerketa honen ondarea lurzoruko mantenugaien bioerabilgarritasuna ulertzeko eta aurreikusteko ezagutza, kontzeptuak, lurzoruaren eredu sistemak eta irudigintzako ikuspegiak izango dira, nitrifikazioa lurzoruko nitrogenoaren mugimenduaren eredu gisa azpimarratuz. Lurzoru gardenaren eta irudien teknologiak patentatuko dira, eta horrek 3D sentsore kimikoetarako bidea ireki dezake eta laboreen hobekuntzan eta fenotipazio zehatzean aplikazioak izan ditzake. Lurzoruko mantenugaien mugimenduak ulertzeak ongarri eraginkorragoak garatzeko aurrerapen handiak ekarriko ditu. Lurzoruaren eredu sistema berriak erabil litezke lurzoruan transmititzen diren gaixotasunen hedapena, lurzoru kutsatuen biorremediazioa eta lurzoruaren biodibertsitatearen eta jardueraren oinarrian dauden mekanismoak hobeto ulertzeko.
Proiektuaren lau arlo nagusik nabarmen aurreratu dute arloa eta maila nazionala gainditu dute.
Lehenik eta behin, nukleo-oskola egitura-teknologien garapena lurzoruko partikula sentikorrak edo "lurzoru sentikorrak" sortzeko. Hauek aplikazio sorta zabala izango dute, adibidez, ikerketa zientifikoan, laborantzan eta ongarrien garapenean. Horrek aurrerapen handiak behar izan ditu polimeroen zientzian, eta teknikak zientzia eta teknologiaren beste arlo batzuetan ere erabil litezke.
Gure lanak ekarpen handia egiten ari da lurzoruaren mikroskopiaren arloan. Lurzoruko mikrobioen zuzeneko behaketa ahalbidetzen duten hainbat ikuspegi garatu ditugu. Lurzoruaren baldintzak mikroskopio bidez kontrolatzeko sistema fluidiko berriak fabrikatzen ditugu.
Lurzoruan sustraien garapena simulatzeko modelizazio konputazionalaren lana oso itxaropentsua da. Zelula-bereizmenean sustraien simulazio osoak egiteko aukera aurreikusten dugu, lurzorua partikula mailan modelatuz aldi berean. Modeloa eta algoritmoak DualSPHysics-en ezartzen ari dira, komunitateentzako simulazio tresna irekian.
Errizosferako jarduera mikrobianoan eragina duten faktoreak ulertzera bideratutako lanak proiektuaren garapen teknologikoaren onurak jasotzen ari da, eta oraindik hasi da jasotzen. Bereziki, landareen sustraiak inguratzen dituzten lurzoruko mikrobioen mugikortasun-koefizientea zehatz-mehatz kuantifikatu ahal izatea eta errizosferan mikrobio jakin batzuk mantentzen zerk laguntzen duen aurreikustea espero dugu.
- NEIKER-INSTITUTO VASCO DE INVESTIGACION Y DESARROLLO AGRARIO SA (NEIKER)
Lotutako proiektuak
