Proxecto H2020 Plant.ID: Identificación molecular de plantas
- Tipo Proxecto
- Estado Cheo
- Execución 2018 -2021
- Orzamento asignado 4.062.035,52 €
- Ámbito Europeo
- Fonte principal de financiamento Horizonte 2020
- Páxina web do proxecto Proyecto Plant.ID
Necesítanse urxentemente enfoques de identificación molecular precisos e rápidos para axudar aos científicos a identificar e caracterizar as plantas e os seus produtos para aplicacións que van dende a medicina ata o comercio ilegal de especies en perigo de extinción. Durante a última década, os innumerables avances nos datos xenómicos, a secuenciación do ADN e os métodos de identificación molecular puxeron moitas ferramentas novas nas mans dos científicos para abordar unha variedade de aplicacións.
Apoiado polo programa Marie Skododowska-Curie Actions, o proxecto Plant.ID preparará unha nova xeración de biosistemáticos para explotar plenamente o potencial destes e outros métodos novos. O equipo centrarase no desenvolvemento da identificación molecular de plantas mediante a delimitación de especies, a metacodificación por barras, a captura de xenes e a codificación por barras xenómica. Mostrar o obxectivo do proxecto
Os datos de secuenciación masiva de ADN proporcionan novos coñecementos sobre a biodiversidade a varias escalas diferentes. A niveis filoxenéticos superficiais, permítenos descubrir liñaxes a nivel de poboación e, polo tanto, desenvolver aínda máis un modelo filoxenético que teña en conta os fenómenos a nivel de poboación, así como a migración de alelos entre poboacións.
- No WP1, os desenvolvementos teóricos e experimentais neste campo foron revisados, desenvolvidos e probados pola ESR 1 empregando especies de Silene ártica. As mostras de herbario proporcionan aos científicos material vexetal para estudos filoxenéticos. O ESR3 empregou este tipo de datos para avaliar a delimitación de especies, así como patróns filoxenéticos máis profundos no xénero hemiparasito Euphrasia. Noutro nivel, a secuenciación masiva de ADN recollido de mostras de solo permite aos científicos identificar a diversidade taxonómica para avaliar con precisión a renovación e os gradientes ecolóxicos tanto a escala espacial como temporal, algo ao que contribuíu a ESR 2 usando ADN de plantas recollido de mostras de solo. A metacodificación de ADN é un método de investigación desenvolvido para a avaliación da biodiversidade a partir de substratos que conteñen ADN. Para a identificación de plantas é moi prometedor, pero necesítanse desenvolver máis marcadores para unha identificación precisa das especies.
- Os ESR do WP2 traballaron no desenvolvemento e proba de novas abordaxes para avaliar a diversidade molecular das plantas que van máis alá da secuenciación baseada en amplicóns e, no seu lugar, empregan a secuenciación por escopeta, a metaxenómica, a intelixencia artificial e a aprendizaxe automática. Estes métodos permiten a identificación precisa e a cuantificación relativa das especies vexetais en substratos e melloran a capacidade de examinar, autenticar e controlar tales substratos, incluídos suplementos de herbas, produtos alimenticios, trampas de pole, sedimentos do solo, mostras de auga e madeira. Os datos de secuenciación do xenoma están codificados con metabarras, xa que evita o sesgo de amplificación e permite a cuantificación dos constituíntes.
- Polo tanto, o WP3 tiña como obxectivo desenvolver novas abordaxes xenéticas e moleculares para a identificación de plantas. Cada proxecto continuou a supervisar o traballo realizado durante o primeiro período de presentación de informes e fixo un seguimento dos obxectivos establecidos no segundo ciclo de presentación de informes. Con este fin, desenvolvéronse métodos químicos e moleculares para a planta medicinal de importancia historica, a árbore da cinchona. Desenvolvéronse paneis de cebo de captura de obxectivos personalizados para o aloe vera, que é de valor comercial, o que levou ao maior conxunto de datos producido ata a data sobre os valores dos isótopos de carbono dos aloes. Desenvolveuse a captura de obxectivos e a secuenciación metaxenómica de mostras comerciais de po de salep de provedores e mercados en liña para probar a súa composición e procedencia. Probouse unha serie de ferramentas bioinformáticas contra unha poboación de begonias cunha composición xenética coñecida co fin de establecer fluxos de traballo para analizar begonias a partir de radiacións de diferentes especies. Cada vez máis organizacións aplican de forma rutineira técnicas baseadas no ADN para fins de seguimento e avaliación da calidade. En canto á identificación de plantas, as aplicacións personalizadas para os usuarios finais da sociedade aínda están nos seus inicios.
- Polo tanto, todos os proxectos de ESR do WP4 tiveron como obxectivo desenvolver solucións para presentar resultados de investigación que fosen fáciles de interpretar para os usuarios finais. Así, analizáronse mostras de madeiras duras africanas importantes para o comercio mediante ESR12, o que deu lugar a novos marcadores para discriminar entre as que poden comercializarse legalmente e as que si o son. A ESR13 desenvolveu unha nova canle bioinformática para analizar o nivel de adulteración en herbas e alimentos medicinais. A ESR14 desenvolveu métodos para comprender a xeografía histórica e a liñaxe de importantes plantas medicinais en África. A ESR15 desenvolveu métodos de IA para analizar o ébano comercializado e identificar as especies protexidas das que non. Este traballo difundiuse a través de 42 presentacións orais e en póster, 11 artigos en revistas revisadas por pares e chegou a 6.800 membros da comunidade científica. Os esforzos de divulgación que empregan diversas formas de difusión tamén permitiron chegar a 470.000 membros do público en xeral.
As plantas proporcionan alimento, penso para animais, medicamentos e materiais de construción. Pero tamén nos afectan negativamente a través de alerxias ao pole, especies velenosas, especies invasoras e como adulterantes en herbas medicinais. Non obstante, as plantas son o recurso biolóxico máis prometedor para o noso futuro. Os riscos actuais de extinción e o declive do coñecemento taxonómico requiren enfoques de identificación precisos e rápidos para comprender e mellorar a biodiversidade botánica. Os avances nos datos xenómicos e na secuenciación do ADN están a revolucionar a sistemática das plantas, e os métodos modernos de identificación molecular permiten identificar con precisión as plantas de xeitos que eran tecnicamente imposibles hai só unha década.
Recentemente, tornouse posible detectar a substitución en produtos farmacéuticos a base de herbas, monitorizar especies exóticas invasoras, rastrexar fragmentos como o pole e as esporas, descubrir o comercio ilegal de especies en perigo de extinción, realizar avaliacións rápidas e precisas da biodiversidade molecular e estudar a diversidade histórica das plantas a través do ADN en exemplares de museo. Non obstante, para aproveitar de forma eficiente as oportunidades potenciais que ofrecen as novas técnicas xenómicas, a sociedade actual necesita urxentemente biosistemáticos capacitados con experiencia tanto en taxonomía como na xestión de grandes cantidades de datos xenómicos. Plant.ID abordou estes desafíos reunindo socios académicos e non académicos, incluíndo axencias reguladoras, a industria, pemes e ONG, para desenvolver a identificación molecular de plantas mediante enfoques personalizados, incluíndo a delimitación de especies, metacodificación por barras, captura de xenes e codificación por barras xenómica, co fin de empoderar as partes interesadas cunha identificación molecular de plantas simplificada.
Ao combinar a experiencia taxonómica clásica con enfoques xenómicos de vangarda, Plant.ID reuniu unha rede de investigadores e institucións en biodiversidade para abordar os impedimentos urxentes para describir e avaliar a biodiversidade vexetal ameazada; formou unha nova xeración de 15 investigadores con relevancia inmediata para aproveitar o papel central das plantas no mundo moderno; e construíu unha rede para futuras colaboracións dentro e fóra de Plant.ID.
Moitas das case 400.000 especies de plantas proporcionan alimentos, penso para animais, medicamentos e materiais de construción. Ademais destes impactos positivos, as plantas tamén nos afectan negativamente a través de alerxias ao pole, especies velenosas, especies invasoras e adulterantes nas herbas medicinais. Non obstante, as plantas son o recurso biolóxico máis prometedor para o noso futuro. Os riscos actuais de extinción da flora global e o declive significativo na experiencia taxonómica requiren enfoques de identificación rápidos e precisos para comprender e avaliar a biodiversidade botánica. Os avances nos datos xenómicos e na secuenciación do ADN están a revolucionar a sistemática das plantas, e os métodos modernos de identificación molecular permiten unha identificación precisa das plantas de xeitos que eran tecnicamente imposibles hai só unha década.
Recentemente, tornouse posible detectar substitucións en produtos farmacéuticos a base de plantas, monitorizar especies exóticas invasoras, rastrexar fragmentos como o pole e as esporas, descubrir o comercio ilegal de especies en perigo de extinción, realizar avaliacións rápidas e precisas da biodiversidade molecular e estudar a diversidade histórica das plantas a través do ADN en exemplares de museo. Non obstante, para aproveitar de forma eficiente as oportunidades potenciais que ofrecen as novas técnicas xenómicas, a sociedade actual necesita urxentemente biosistemáticos capacitados con experiencia tanto en taxonomía como na xestión de grandes cantidades de datos xenómicos. Plant.ID abordará estes desafíos de forma innovadora reunindo socios académicos e non académicos, incluíndo axencias reguladoras, industrias, pemes e ONG interesadas, para desenvolver a identificación molecular de plantas mediante enfoques personalizados para a delimitación de especies, metacodificación por barras, captura de xenes e codificación por barras xenómica, capacitando así ás partes interesadas cunha identificación molecular de plantas simplificada. Ao combinar a experiencia taxonómica clásica con enfoques xenómicos de vangarda, Plant.ID capacitará unha nova xeración de ESR que terán relevancia inmediata para aproveitar o papel central das plantas no mundo moderno.
As plantas son un recurso crucial para o noso planeta, xa que proporcionan alimento, medicinas e materiais de construción. Non obstante, tamén poden afectarnos negativamente, como as plantas velenosas, as alerxias ao pole, entre outras. Polo tanto, é importante poder identificar as plantas; Non obstante, o proceso para facelo non sempre é sinxelo.
O obxectivo do proxecto Plant.ID, financiado pola UE e apoiado polo programa Marie Skłodowska-Curie Actions, era abordar os desafíos da identificación de plantas. Plant.ID, unha rede colaborativa dentro de Europa, reuniu socios académicos e non académicos para desenvolver métodos novos e escalables para a identificación de plantas baseada no ADN. «Isto pode soar como dispararlle a unha mosca cun canón, pero o ADN proporciona xeitos robustos e simplificados de identificar as plantas», afirma Hugo de Boer, coordinador do proxecto. O proxecto tamén apoiou o desenvolvemento profesional e a formación da próxima xeración de investigadores que desenvolverán estas solucións de vangarda para a identificación de plantas. «Unha das motivacións clave para min para este proxecto foi proporcionar unha oportunidade de formación a 15 mozos con talento neste campo. O máis inspirador e gratificante da ciencia é recrutar persoas intelixentes (a miúdo persoas máis intelixentes) e axudalas a alcanzar os seus obxectivos de desenvolvemento profesional», reflexiona de Boer. Descrición e avaliación da diversidade vexetal Para cumprir o obxectivo xeral, o proxecto estruturouse en catro paquetes de traballo.
O primeiro centrouse na definición das especies como entidades taxonómicas como requisito básico para identificar especies a partir do ADN.
O segundo e o terceiro paquetes de traballo centráronse en enfoques específicos para a identificación baseada no ADN. Na cuarta sesión, examináronse as aplicacións prácticas da identificación de plantas baseada no ADN. «Como equipo, o proxecto fixo avanzar o campo en varias áreas clave, como a identificación molecular do pole, a metaxenómica de plantas para a análise dietética, a filoxenómica de poliploides, a museomática de plantas e a avaliación da diversidade vexetal a partir do ADN ambiental do solo», confirma de Boer. Por exemplo, no primeiro paquete de traballo, probáronse os desenvolvementos teóricos e experimentais na secuenciación masiva de ADN empregando especies de Silenus ártico. Este traballo pode axudar a proporcionar información subxacente para unha taxonomía actualizada do grupo.
No paquete de traballo dous, os investigadores en fase inicial traballaron no desenvolvemento e proba de novas abordaxes para avaliar a diversidade molecular das plantas que van máis alá da secuenciación baseada en amplicóns. «Estes métodos permiten a identificación precisa, así como a cuantificación relativa das especies vexetais en substratos», engade de Boer. Tamén melloran a capacidade de filtrar, autenticar e monitorizar ditos substratos.
No paquete de traballo tres, desenvolvéronse novas abordaxes xenéticas e moleculares para a identificación de plantas. Mentres que no paquete de traballo catro, o obxectivo era desenvolver solucións para presentar resultados de investigación que fosen fáciles de interpretar para os usuarios finais. Máis información sobre o traballo realizado no proxecto pódese atopar no sitio web de Plant.ID. Que é o seguinte para Plant.ID? "O proxecto reuniu un grupo de científicos pouco organizado nunha sólida rede de colaboración."
«Aínda queda moito por facer no campo da identificación molecular de plantas, pero a rede pode aproveitar os seus logros construíndo gradualmente sobre a base innovadora que estableceu», informa de Boer. O proxecto identificou lagoas e desafíos adicionais que agora se están a explorar. «Estamos a estudar a posibilidade de ampliar a nosa colaboración e solicitar financiamento para a investigación de Horizonte Europa para desenvolver novas abordaxes, así como traballar coas partes interesadas para implementar estes métodos e lograr un impacto social», conclúe de Boer.
Mobilizando o noso equipo de beneficiarios e socios, Plant.ID traballa para traducir innovacións empíricas de vangarda en investigación e desenvolvemento aplicados, con actores clave na delimitación de especies, códigos de barras de ADN e identificación molecular. Isto permítenos abordar problemas na biosistemática que antes non se podían abordar. A proposta sentou as bases para un proxecto que faría avanzar o estado da arte, pero o máis importante é que tamén prevía que o consorcio iniciase novas colaboracións sinérxicas entre os proxectos da ESR. Esta apertura á innovación é clave para os proxectos que buscan aproveitar os desenvolvementos científicos que se producen despois da presentación de propostas ou durante o inicio e a implementación inicial do proxecto.
A medio prazo, podemos ver claramente que todos os proxectos son específicos, medibles, alcanzables, relevantes e teñen un prazo definido, e os nosos ESR están a traballar en produtos específicos relevantes para o proxecto e os seus doutoramentos. Ademais, moitos ESR adoptaron e incorporaron desenvolvementos de vangarda nos seus proxectos para aumentar a relevancia científica e social de Plant.ID. Ademais, están en marcha varias colaboracións entre ESR e proxectos para axudar a Plant.ID a acadar a súa visión máis alá das sinerxías de vangarda.
- UNIVERSITETET I OSLO (UNIVERSITY OF OSLO)