H2020 VIROPLANT Proiektua: LANDAREEN BABESERAKO IZURRI ETA PATOGENOEN VIROME NGS ANALISIA
- Mota Proiektua
- Egoera Bete
- Exekuzioa 2018 -2021
- Esleitutako Aurrekontua 3.331.580,00 €
- Eremua Europeo
- Finantza-iturri nagusia Horizonte 2020
- Proiektuaren webgunea Proyecto VIROPLANT
Hurrengo belaunaldiko sekuentziazio teknologiak (NGS) funtsezkoa izan dela frogatu da landareekin eta animaliekin lotutako mikrobiomaren konplexutasuna eta eginkizuna argitzeko. Biromaren eginkizuna mikrobiomaren azpiosagai gisa argitzen hasi da, datuak aztertzeko modu berriei eta sistema biologikoak moldatzeko duen garrantziaren aitorpenari esker. VIROPLANTen helburua NGS teknologia eta esperimentu biologiko enpirikoak aplikatzea da, bakterioek, onddoek eta intsektu bektoreek (fitoplasmak eta birusak) transmititzen dituzten gaixotasunak, baita intsektu izurriteek ere, kudeatzeko birusetan oinarritutako kontrol estrategia berriak eta ingurumena errespetatzen dutenak garatzeko.
Orain arte, birusak erabiliz landareen babesa sistema eredu mugatu eta eraginkorretan oinarritu da, hala nola lepidopteroentzako bakulobirusak eta gaztainondoaren izurritea kontrolatzeko mikobirus bat; Horrez gain, bakterioak infektatzen dituzten birusak (fagoak) ere tresna aurreratuak dira, gizakien eta albaitaritzaren medikuntzan antibiotikoekiko erresistenteak diren bakterio-anduiei aurre egiteko ahalmena dutenak. VIROPLANTek birus berrien (eta horietatik eratorritako produktu bioteknologikoen) datu-base bat sortuko du estres biotiko handiek eragindako landareen gaixotasunen kontrolerako agenteen arsenala zabaltzeko. NGS eta bioinformatika ikuspegi desberdinak aplikatuko dira biromaren dibertsitatea aztertzeko, biokontrol estrategia berrietarako aprobetxatu daitezkeen infekzio latenteak barne.
Biroma ereduetan oinarritutako kontrol estrategietarako arriskuen ebaluazio protokoloak ezarriko dira. VIROPLANTek biroma-oinarritutako teknikak pestizida tradizionalen alternatiba gisa erabiltzearen inguruko gizarte- eta genero-pertzepzioak jorratuko ditu. Biromaetan oinarritutako kontrol-estrategien kategoria adierazgarrietarako negozio-plan bat sartuko da. Enpresa txiki eta ertainek eta interesdunek produktu itxaropentsuenen merkaturatzean parte hartuko dute. Partzuergoa Europako hainbat sistema agroekologikotako intsektuen birusen, fagoen terapiaren eta mikobirusen adituek osatuko dute.
VIROPLANTek 33 bakteriofago berri isolatu eta karakterizatu zituen, eta hauek hautagai onak dira landare-gaixotasun bakteriano garrantzitsu batzuetarako fagoen biokontrolerako, hala nola arrosen ihartze bakterianoa, gereziondo eta kiwi mahatsondoaren txankro bakterianoa eta kukurbitazeoen sustrai eroen gaixotasunak. Horietako batzuentzat, hala nola kiwiaren txankro bakterianoa, in vivo aplikazio espezifiko batera itzultzea oraindik zehaztu gabe dago, administrazio-metodo zuzen bat definitzeko zailtasunak direla eta. Hala ere, gerezi patogenoentzat eta arrosa sistemarentzat, fago koktelak prest daude interesa duten enpresek merkaturatzeko harremanetan jartzeko. VIROPLANT-en probatutako fago-terapiaren ingurumen-arriskuen ebaluaziorako metodologia estandarizatua gehiago ustia dezakete araudian parte hartzen duten interesdunek (adibidez, EFSA). Mikobirusen erabilerari dagokionez, onddoen/oomizetoen gaixotasun biotrofikoak mugatzeko, VIROPLANTen lortutako emaitza ustiagarri nagusiak hauek dira:
- Biromen deskribapena zientzialariek erabil dezakete birusen eboluzioaren teoria berriak garatzeko. 1000 birus-segmentu berri baino gehiago karakterizatu ditugu, gutxi gorabehera 600 mikobirus espezie berriri dagozkienak. Haien sekuentziak biltegi publikoetan (GenBank) gordailutzen dira eta parekideek berrikusitako argitalpenetan deskribatzen dira, eta biokontrol aplikazio espezifikoetarako ustia litezke. Biokontrolerako potentziala duten B. cinerea-ren hainbat andui hipobirulento identifikatu ziren, eta hipobirulentzia eragiten duten mikobirus hautagai batzuk ere karakterizatu ziren. Botrytis F birusaren klon infekzioso bat garatu da arrakastaz, eta birus-adierazpen bektore bat eta VIGS eraikitzeko erabiliko da. Onddoen aurkako RNAi estrategietan erabiltzeko dsRNA ekoizteko potentziala duen VIGS bektore bat garatu zen. CHV1 infekzio-klonean oinarritutako bektoreak isiltasun endogenoan duen eraginkortasuna frogatu du eta beste zientzialari batzuek alderantzizko genetika-estrategietarako erabil dezakete. Izurriteen eta intsektu bektoreen kontrola egiteko birus berrien bilaketari dagokionez, VIROPLANT-en emaitza ustiagarriak hauek dira: Agrosistemetan birusak identifikatzeko eta aztertzeko ikuspegi integrala. Bi VIGS intsektuen birus bektore berri.
- Trips populazioen garapena eta ugalketa, tospobirusen transmisioan oztopatu dezaketen birus iraunkor espezifikoekin (sinergia edo antagonismoa).
- Landare-mitobirusen kasuan, estres abiotikoarekiko birusarekin lotutako erresilientzia landareen errendimendua hobetzeko estrategia bihur daiteke, hau da, mitokondrio-birusekin erresistentzia lortzeko hazkuntza. VIROPLANTek birusetan oinarritutako landare-babeserako produktuen (PPP) merkaturatzeko paisaia ekonomiko eta arautzaileari buruzko ikerketa ere egin zuen.
Analisia honen emaitza baliagarrien artean daude: Sistema teknoekonomikoaren analisiak birusetan oinarritutako PPPetan inbertitu nahi duten enpresei lagundu diezaieke, eta finantzaketa-agentziei arlo honetako ikerketa babesteko beharra eta premia inspiratu. Fagoak oinarritutako PPPak EBko merkatuan sartzeko araudi eta ikerketan hutsuneak identifikatu dira, eta arautze-agentziek konpondu beharko lituzkete hutsune horiek. Fagoak oinarritutako PPPen ingurumen-inpakturako hiru mailako protokolo aurretiazko bat proposatzen da. VIROPLANTek birusetan oinarritutako PPPen gizarte-onarpena kontrolatzeko eta, agian, hobetzeko moduak ere aztertu zituen. Emaitzak oso garrantzitsuak dira politikarientzat eta bioteknologiaren arloko berrikuntza teknologikoan parte hartzen dutenentzat. Bidea zabalduta dago onargarritasun "prozesua" hobetzeko baldintzetarako.
Proiektuan gauzatutako zabalkunde-jarduerak hauek dira: 24 parekideen berrikuspeneko sarbide irekiko argitalpen zientifiko (guztira 246 aipamen lortu dituztenak), nekazariei zuzendutako tokiko aldizkarietan argitaratutako 4 artikulu, 25 parte-hartze nazioko eta nazioarteko zientzia-biltzarretan (9 poster eta 16 ahozko aurkezpen), 13 mintegi akademikoentzat eta 16 bilera interesdunekin.
VIROPLANT-en helburu orokorra birusetan oinarritutako biokontrol estrategia integratuak aztertzea eta proposatzea da. Mahatsaren eta frutaren laborantzarako oso urbanizatuta dauden eremuetan pestiziden erabileragatik nekazarien eta publiko orokorraren arteko gatazka gero eta handiagoak kezka handia sortzen dute. Alternatiba seguruagoak aurkitu behar dira. VIROPLANTek helburu zehatz hauek ditu:
- Bakterioen landareen gaixotasunen aurkako biokontrol tresnak aurkitzea, kobrea ordezkatuz; kobrea da Europan bakterioen aurka ohikoa eta baimenduta dagoen metodo kimiko bakarra.
- Onddoek eragindako landareen gaixotasunak kontrolatzeko fungizida kimikoen erabileraren alternatibak bilatu.
- Murriztu intsektiziden erabilera landareei zuzenean eta zeharka kaltetzen dizkieten izurriteak kontrolatzeko.
- Aztertu azken teknologiak (RNA interferentzia = RNAi) nekazaritzan fungiziden eta pestiziden erabilera mugatzeko duen potentziala.
- Eredu-laboreetan (tomatea) eta sistema esperimental espezifiko batean birus ezkutu/kriptikoen presentziak eragindako estres biotikoarekiko erresilientzia potentziala ebaluatzea.
- Ebaluatu landare-patogeno bakterianoen aurkako fago-terapiaren ingurumen-arriskua.
- Biroma naturaletan eta bioteknologikoki diseinatutako tresnak gizartean onartzeko belaunaldi- eta genero-faktore espezifikoen identifikazioa eta neurketa.
- Birusetan oinarritutako kontrol biologikoko agenteen (VCA) negozio eta merkatu aukera berrien identifikazioa eskualde eta Europa mailan.
Laburbilduz, VIROPLANTek bakterioak, onddoak eta intsektuak infektatzen dituzten birus berri kopuru handia identifikatu eta molekularki karakterizatu ahal izan zuen. Batzuk biologikoki karakterizatu ziren, eta biokontrolerako duten potentziala ebaluatu zen. Emaitza itxaropentsuak lortu ziren landareen gaixotasun bakterianoak kontrolatzeko erabiliko diren bakteriofagoentzat bereziki. Birusek eragindako geneen isilaraztearen (VIGS) metodoek ez zuten biokontrol tresna bideragarririk sortu, bai arrazoi teknikoengatik, bai araudi-arrazoiengatik.
Birusetan oinarritutako biokontrol agenteak erabiltzeko erresistentzia gainditzeko merkatu potentzial bat eta komunikazio estrategia bat identifikatu ziren. Araudi-zama, gizarte-onarpen baxuarekin batera, oztopo nagusia da urrats gehiago garatzeko.
Hurrengo belaunaldiko sekuentziazio teknologiak (NGS) funtsezkoa izan dela frogatu da landareekin eta animaliekin lotutako mikrobiomaren konplexutasuna eta eginkizuna argitzeko. Biromaren mikrobiomaren azpiosagai gisa duen eginkizuna agerian geratzen hasi da, datuak aztertzeko modu berriei eta sistema biologikoak moldatzeko duen garrantziaren aitorpenari esker.
VIROPLANTen helburua NGS teknologia eta esperimentu biologiko enpirikoak aplikatzea da, bakterio, onddo eta intsektu bektoreek (fitoplasmak eta birusak) transmititzen dituzten gaixotasunak, baita intsektu izurriteek ere, kudeatzeko birusetan oinarritutako kontrol estrategia berriak eta ingurumena errespetatzen dutenak garatzeko. Orain arte, birusak erabiliz landareen babesa sistema eredugarri arrakastatsu mugatuetan oinarritu da, hala nola lepidopteroentzako bakulobirusa eta gaztainondoaren izurritea kontrolatzeko mikobirusa.
Horrez gain, bakterioak infektatzen dituzten birusak (fagoak) ere tresna aurreratuak dira, gizakien eta albaitaritzaren medikuntzan antibiotikoekiko erresistenteak diren bakterio-anduiei aurre egiteko ahalmena dutenak. VIROPLANTek birus berrien (eta birusetatik eratorritako produktu bioteknologikoen) datu-base bat sortuko du estres biotiko garrantzitsuenek eragindako landareen gaixotasunak kontrolatzeko arsenala zabaltzeko. NGS eta bioinformatika ikuspegi desberdinak aplikatuko dira biromaren dibertsitatea aztertzeko, biokontrol estrategia berrietarako potentzialki ustia daitezkeen infekzio latenteak barne. Arriskuen ebaluazio-protokoloak ezarriko dira biroma-oinarritutako eredu-kontroleko estrategietarako.
VIROPLANTek pestizida tradizionalen alternatiba gisa biroma-oinarritutako tekniken erabilerari buruzko gizarte- eta genero-pertzepzioak jorratuko ditu. Biromaetan oinarritutako kontrol-estrategien kategoria adierazgarrietarako negozio-plan bat sartuko da. Enpresa txiki eta ertainak eta interesdunak produktu itxaropentsuenen merkaturatzean parte hartuko dute. Partzuergoan Europako hainbat sistema agroekologikotako intsektuen birusen, fago-terapiaren eta mikobirusen adituak egongo dira.
Birusak biokontrol agente bihurtzeak, uztak erasotzen dituzten bakterioei, onddoei eta intsektuei aurre egiteko, produktu kimikoekiko dugun mendekotasuna murriztu eta hurrengo belaunaldiko pestiziden bidea ireki lezake. Birusak arrisku eta mehatxu absolutu gisa ikusten ditu jende gehienak. Azken finean, gaixotasunak eragiten dituzte eta, COVID-19arekin ikusi dugun bezala, pandemiak. Hala ere, errealitatea da birus espezie gehien-gehienak guztiz kaltegabeak direla; Izan ere, batzuk onuragarriak izan daitezke eta funtsezko zeregina bete dezakete ekosistema askotan. Birus batek, adibidez, gaztainondoei erasotzen dien onddoen gaixotasun baten aurka jarduten du.
Birus honek, zuhaitzarentzat kaltegabea denak, biokontrol natural moduko bat bezala jokatzen du, onddoak gaixotasunak eragiteko gaitasun gutxiago bihurtuz. «Landare-birologoa naiz prestakuntzaz, eta nekazaritzan birusak erabiltzeko aukerarik ba ote zegoen ikusteko interesa nuen», azaldu du Italiako Ikerketa Kontseilu Nazionaleko VIROPLANT proiektuaren koordinatzaile Massimo Turinak. "Nekazaritzan produktu kimikoen erabilera ez da jasangarria, batez ere hiri-eremuetan, eta bakterioen aurkako antibiotikoak ezin dira erabili erresistentzia antimikrobianoagatik. EBk kobrearen erabilera ere pixkanaka ezabatu nahi du. Beraz, garrantzitsua da laboreak babesteko ikuspegi berriak aurkitzea." Nitxo ekologikoaren analisia VIROPLANT proiektuaren helburua, beraz, bakterioei, onddoei eta intsektu izurriteei zuzendutako birusetan oinarritutako biokontrol agente berrien potentziala aztertzea zen. Turinak adierazi duenez, gaur egun bost birusetan oinarritutako biokontrol produktu baino ez daude EBko merkatuan intsektuak kontrolatzeko. «Lan asko egin da jada birusen itsas ingurunean duten zeregin ekologikoari buruz, sekuentziazio-errendimendu handiko teknika berriek lagunduta», dio Turinak. "Ikuspegi hau beste nitxo ekologiko batzuetara zabaldu nahi genuen."
Horretarako, Turinak eta bere taldeak landareak erasotzen ari ziren hostoetan lesioak identifikatu zituzten. Kiwiei, babarrunei, tomateei eta pepinoei erasotzen dieten bakterioen gaixotasunak izan ziren proiektuaren kasu-azterketa batzuk. Intsektu izurriteak ere sartu ziren, mahats, piper eta tipula bezalako labore garrantzitsuei birusak eta fitoplasmak transmititzen dizkietenak. Taldeak oilaskoa eta lizundu hautsa ere bildu zituen. Lagin hauek laborategira eraman eta sekuentziazio genetikoaren teknologia erabiliz aztertu ziren. Horri esker, taldeak nitxo ekologiko espezifiko baten osaera genetikoa karakterizatu eta biokontrol agente gisa erabil zitezkeen birusak bilatu ahal izan zituen. Hautagai itxaropentsuak erabili ziren ondoren entseguetan. Aro berria biokontrolean «Bakterioak, onddoak eta intsektuak aztertuz, milaka birus berriren genomak xehetasunez deskribatu ahal izan ditugu», gaineratu du Turinak. «Gaixotasun espezifikoen aurka erabil zitezkeen eta egunen batean produktu bihur zitezkeen hautagai ugari aurkitu genituen». Aurkikuntzek gizakien medikuntzan ere eragina izan dezakete. Bakteriofago hauek (bakterioei erasotzen dieten birusak) gero eta interes handiagoa dute antibiotikoen alternatiba bideragarri gisa. "Aurrera begira, ezinbestekoa izango da birusetan oinarritutako biokontrol agenteen onarpen soziala lantzea", adierazi du.
Haien merkataritza-potentziala ere aztertu eta arautze-esparru arinago baten alde lan egin behar dugu.” Turinak adierazi du biokontroleko agenteek pestizida kimikoek bezalako araudi-zama berdinak dituztela. Uste du hori aztertu beharreko zerbait dela. Azkenean, Turinak eta bere taldeak lehenago aurkitu gabeko birus motak identifikatu ahal izan zituzten. «Biruen eboluzioan falta diren loturak izan daitezkeenak aurkitu ditugu», dio. «Oso interesgarria da oinarrizko zientziaren ikuspegitik». Ikerketa gehiagorekin, honek zientzialariei birusen jatorria eta bilakaera hobeto ulertzen lagun diezaieke.
VIROPLANTek lehen urratsak eman zituen uzta-gaixotasun batentzako lehen fago-koktela Europako merkatura ekartzeko; Botrytis cinerearen aurkako fungizida gisa zuzenean ssDNA mikobirus zirkularrak erabiltzeko aukera aztertu zuen; onddoetan VIGS arrakastatsurako mikobirusetan oinarritutako lehen bektorea garatu zuen; intsektu izurriteen biokontrolerako eskuragarri dauden birusetan oinarritutako tresnen arsenala zabaldu zuen bakulobirusen ostalari-eremu mugatutik haratago; Genero/belaunaldi alborapenaren onarpenaren atzean dauden alderdi espezifikoak aztertu zituen eta birusetan oinarritutako produktuak hartzeko erresistentzia gainditzeko komunikazio estrategia espezifikoak eman zituen. ERAGINAK: VIROPLANTek eragin handia izan zuen mikobirusen eboluzio-historia birmoldatzen; VIROPLANTek intsektuen birusetan oinarritutako estrategia berri bat identifikatu zuen tospobirusen transmisioa oztopatzeko; landareak babesteko produktu kimikoekiko mendekotasun potentzialki murriztua; zehaztasun handiagoa eta ingurumen-errendimendu hobea duten produktu berriak aurkeztu zituen.
GIZARTEAN DUEN ERAGINA: gizarte-kontzientzia hobetzea, hau da, birusetan oinarritutako gene-terapiaren onarpen orokorra hobetzea. - eskola-programetako ikaskuntza-prozesuan birusen eta birusetan oinarritutako produktuen pertzepzioa hobetzea.
- CONSIGLIO NAZIONALE DELLE RICERCHE (CNR)
Lotutako proiektuak
