Proxecto H2020 TomRes: Unha nova estratexia integrada para aumentar a tolerancia a estreses múltiples e combinados nas plantas usando o tomate como modelo
- Tipo Proxecto
- Estado Cheo
- Execución 2017 -2021
- Orzamento asignado 5.996.175,00 €
- Ámbito Europeo
- Fonte principal de financiamento Horizonte 2020
- Páxina web do proxecto Proyecto TomRes
O tomate é un dos produtos agrícolas máis cultivados en Europa. Cultívase en moitos países, tanto en campo aberto como en zonas protexidas. Non obstante, o cultivo de tomate está ameazado polo estrés hídrico e nutricional. O proxecto TomRes, financiado pola UE, busca proporcionar unha solución moi necesaria mediante unha extensa investigación e desenvolvemento.
O proxecto comezará cunha selección coidadosa de diversas accesións que demostren tolerancia ao estrés, mantendo ao mesmo tempo unha alta calidade e rendemento. Este proceso implica identificar os trazos desexables que contribúen á tolerancia ao estrés. O proxecto tamén realizará probas rigorosas e optimizará as estratexias agrícolas.
O obxectivo final de TomRes é proporcionar aos agricultores e especialistas datos e resultados valiosos.
A primeira liña de investigación en TOMRES foi a selección de liñas de tomate resilientes e alelos vinculados á resiliencia. Tras unha selección preliminar baseada na literatura, TOMRES examinou 219 accesións que foron analizadas para obter a Colección TOMRES (TC), que foi examinada baixo estrés combinado para varias características, a miúdo menos investigadas, como a arquitectura radicular e a micorrización arbuscular. Identificáronse dous QTL para a resiliencia baixo estrés combinado a partir dunha poboación de tomate x pennelli e identificáronse e fenotipificáronse 95 alelos de xenes ligados á resiliencia no tomate. Un segundo foco de TOMRES foi a investigación do papel das estrigolactonas (SL) e os trazos ligados ás raíces na resiliencia ao estrés combinado. Neste caso, avaliáronse os efectos da SL sobre a WUE e a NUE mediante tratamentos e esgotamento xenético. SL aumentou a exudación das raíces e a eficiencia do uso de P en condicións de privación de P. Ademais, a SL mellora a memoria do estrés por seca e afecta a expresión de determinados miRNAs. Estableceuse o uso de SL como compoñentes de bioestimulantes agrícolas.
A fenotipificación das raíces das accesións de TC realizouse empregando técnicas avanzadas e estudouse o control xenético da infección micorrícica. Estudáronse centos de xenes e epixenes implicados en respostas combinadas ao estrés mediante transcriptómica, q-RT-PCR e técnicas ómicas dirixidas á cromatina. O enfoque TOMRES incluíu unha atención significativa á investigación sobre a xestión de cultivos. Optimizouse o policultivo con leguminosas (fabas, chícharos, fabas) e o proxecto seleccionou novas cepas silvestres autóctonas de rizobios. Abordouse a aplicación de bioestimulantes para aumentar o AEU e o NEU, centrándose en particular en dous produtos desenvolvidos polos socios de TOMRES, que mostraron resultados moi prometedores. Probouse a aplicación de rizobacterias promotoras do crecemento das plantas. Dúas accesións de TC mostraron resultados prometedores como portaenxertos. Finalmente, as tecnoloxías de tratamento de taxa variable para a agricultura de precisión foron optimizadas e probadas en ensaios de campo baixo estrés hídrico.
Os datos recollidos centralmente por TOMRES incorporáronse nun repositorio de acceso aberto. Realizouse unha análise de impacto ambiental: as solucións innovadoras de TOMRES mostraron resultados alentadores, cunha redución da perda de nutrientes no solo, a acumulación de metais pesados e a contaminación microbiana. Realizouse unha análise de impacto económico e social baseada en datos de campo e dúas enquisas independentes (en Italia e na UE). Implementáronse dous sistemas de apoio á decisión empregando datos de TOMRES, que están dispoñibles para agricultores, responsables políticos e consumidores para facilitar as súas decisións cara a un cultivo resiliente de tomate. TOMRES implementou un ambicioso programa de probas de campo e actividades de demostración. Dentro da Rede de Agricultores TOMRES, realizáronse máis de 15 ensaios en granxas, centrándose na avaliación das accesións, bioestimulantes e técnicas de xestión no campo de TOMRES. As probas de campo confirman que a innovación de TOMRES pode axudar aos agricultores a afrontar o estrés combinado, sempre que se preste atención ao entorno e ás técnicas locais. Os socios de TOMRES organizaron formación participativa sobre o terreo nos lugares de proba.
Distribuíronse comunicados de prensa e actualizacións nas redes sociais, xunto cun boletín informativo periódico, ao público en xeral. Organizáronse eventos participativos para os agricultores, aos que tamén se lles proporcionou información mediante publicacións técnicas e resumos das prácticas agrícolas do EIP. A comunicación científica baseouse principalmente en artigos científicos, obradoiros e unha escola de verán.
Os cultivos de hortalizas requiren grandes cantidades de auga e fertilizantes. Non obstante, a auga adoita ser escasa e o consumo agrícola compite co uso civil e industrial. Os fertilizantes están a converterse en limitantes por razóns ambientais e económicas, mentres que a eutrofización afecta á calidade do solo e da auga. A investigación de TOMRES centrouse no desenvolvemento de procesos e recursos que aumenten a resiliencia das plantas á seca combinada e ao estrés dos nutrientes e maximicen a eficiencia do uso da auga e os nutrientes, centrándose no tomate, un importante cultivo europeo.
Os obxectivos xerais de TOMRES abordáronse do seguinte xeito: TOMRES identificou liñas de tomate resistentes, novos alelos e trazos xenéticos que confiren NUE e WUE superiores mediante un amplo programa de cribado de accesións existentes e de busca e clonación de novos QTL e alelos. TOMRES mellorou a nosa comprensión básica dos procesos fisiolóxicos e moleculares desencadeados no tomate polo estrés combinado, dilucidando o papel das hormonas, particularmente as estrigolactonas, e os xenes candidatos, tamén relacionados con características subterráneas como a arquitectura das raíces e a micorrización arbuscular. TOMRES deseñou e optimizou estratexias de xestión sostible de cultivos que melloran a resiliencia ao estrés combinado, como o policultivo con leguminosas, a selección de portaenxertos, a aplicación de bioestimulantes desenvolvidos dentro do proxecto e técnicas de dose variable para o rego e a fertilización de precisión.
TOMRES avaliou os efectos da adopción destas ferramentas innovadoras analizando o seu impacto económico, social e ambiental e desenvolvendo sistemas de apoio á decisión para a toma de decisións informada no cultivo de tomate. TOMRES proporcionou un ambiente propicio para a implementación e adopción dos resultados do proxecto a través de actividades abertas e con múltiples partes interesadas, incluíndo ensaios e demostracións en explotacións agrícolas, xestión da innovación para a comercialización, actividades de formación participativa con agricultores, obradoiros científicos e unha escola de verán, publicacións científicas, un informe de política e comunicación nos medios de comunicación.
O tomate é un dos principais produtos agrícolas da UE. Cultívase en toda Europa en campos abertos e protexidos e en invernadoiros, representando un cultivo biolóxico e agronómico modelo.
O estrés combinado da auga e dos nutrientes é un problema importante para os produtores de tomate, e necesítanse solucións para protexer os rendementos e, ao mesmo tempo, preservar o medio ambiente. TOMRES seleccionará, entre máis de 10.000 mostras dispoñibles, portaenxertos e enxertos que toleren o estrés combinado e manteñan a calidade e o rendemento dos froitos, aproveitando enfoques innovadores de mellora. Identificaranse novas características, en particular subterráneas, que poderán ser explotadas na mellora.
Estudarase o papel de determinadas hormonas (strigolactonas e brasinoesteroides) para identificar outros trazos de resiliencia. TOMRES probará e optimizará estratexias de xestión sostible de cultivos, como o cultivo intercalado de leguminosas, as técnicas de fertilización e rega de precisión, a manipulación de microorganismos simbióticos e o uso de portaenxertos máis axeitados para a absorción de auga e nutrientes do solo.
Desenvolveranse novas estratexias de xestión do xenotipo X co obxectivo de reducir a aplicación de N e P nun 20 % como mínimo e a achega de auga nun 40 %, garantindo ao mesmo tempo a sustentabilidade ambiental e a viabilidade económica das solucións propostas. As probas integraranse con análises de impacto ambiental (emisións de gases de efecto invernadoiro, calidade da auga) e socioeconómica. Procesaranse datos agronómicos, ambientais e económicos para construír modelos e un sistema de apoio á toma de decisións. As actividades de demostración e difusión continuarán ao longo do proxecto e transferirán os resultados a diferentes entornos e outros sistemas agrícolas, garantindo así o maior impacto do coñecemento adquirido na economía da UE. A transferencia transdisciplinar de coñecementos entre agricultores, criadores, industrias, asociacións e científicos garantirase mediante unha sólida abordaxe multilateral desde a fase de planificación.
A redución das necesidades de auga e fertilizantes nos cultivos de tomate proporciona unha base sólida para o cultivo de tomates de próxima xeración que sexan máis sostibles ambiental e economicamente. O tomate é un dos cultivos básicos da UE, que se cultiva en toda Europa en campos abertos e protexidos, así como en invernadoiros. Os produtores de tomate enfróntanse a un estrés combinado de auga e nutrientes nos seus cultivos, e necesítanse solucións para protexer os cultivos e preservar o medio ambiente. O proxecto TomRes, financiado pola UE, probou e optimizou estratexias de xestión sostible de cultivos como o cultivo intercalado de leguminosas, a fertilización de precisión e as técnicas de rega, a manipulación de microorganismos simbióticos e o uso de portaenxertos máis axeitados para a absorción de auga e nutrientes no solo. Os socios do proxecto implementaron un proceso de selección para identificar os xenotipos de tomate máis resistentes ao estrés combinado (seca e deficiencias de nutrientes). «De arredor de 10.000 accesións dispoñibles, examináronse máis de 200 en campo aberto, incluíndo 80 variedades autóctonas mediterráneas de longa vida, para seleccionar unha colección TomRes de 43 accesións con liñas dotadas dunha tolerancia superior ao estrés combinado», explica Andrea Schubert, coordinadora do proxecto. Como facer que os tomates sexan máis resilientes e de maior rendemento TomRes contribuíu con avances científicos básicos, como máis de 20 novos alelos (e liñas que os levan) que poden axudar a controlar o rendemento dos tomates baixo estrés e empregarse na selección asistida por marcadores para a resiliencia. O proxecto achegou novos coñecementos sobre o papel de dúas fitohormonas clave, as estrigolactonas e os brasinoesteroides, na resiliencia, o desenvolvemento e a memoria ambiental das plantas.
Usando tecnoloxía avanzada de fenotipificación, TomRes descubriu novas características asociadas ás raíces relevantes para a resiliencia ao estrés combinado. Estes novos trazos están relacionados coa arquitectura e a fisioloxía das raíces e asócianse con microbios beneficiosos. «Pudemos optimizar as prácticas de xestión (rego e fertilización de taxa variable, portaenxertos resistentes, bioestimulantes, abonos verdes e rotacións) e seleccionar combinacións destas para lograr unha resistencia óptima ao estrés combinado nos tomates», di Schubert. As liñas de tomate seleccionadas e os trazos de resiliencia representan unha fonte accesible para os melloradores de tomate interesados en proporcionar xenotipos resilientes aos agricultores.
Demostrouse que as técnicas de xestión optimizadas permiten alcanzar o obxectivo declarado do proxecto de reducir as necesidades de auga e fertilizantes. TomRes proporciona agora unha base sólida para o cultivo de tomate de próxima xeración que é máis sostible ambiental e economicamente. Aplicación dos conceptos do proxecto a futuras investigacións Os socios do proxecto proporcionaron os informes necesarios e agora participan activamente na promoción dun ambiente de investigación onde, coa axuda de financiamento nacional e da UE, os conceptos de TomRes pódense mellorar e implementar aínda máis, tanto no tomate como noutros cultivos. Un exemplo é o proxecto VEG-ADAPT, financiado por PRIMA, que transfire os conceptos de TomRes á zona mediterránea e a outros cultivos. Os agricultores e a industria que participan na rede están a sentar as bases para a explotación comercial dos resultados do proxecto que lles interesan. O proxecto beneficiouse enormemente dun Consello de Partes Interesadas, establecido para proporcionar asesoramento e retroalimentación ao longo do proxecto e contribuír á abordaxe multipartes interesadas de TomRes.
A divulgación a científicos, agricultores e público en xeral foi intensa e continuou durante toda a pandemia da COVID-19, cunha escola de verán en liña e dous obradoiros. As enquisas sobre a aceptación dos tomates sostibles por parte dos consumidores tiveron éxito á hora de difundir os conceptos do proxecto e avaliar o interese público en sistemas de cultivo innovadores, máis respectuosos co medio ambiente e sostibles.
En TOMRES, integráronse diferentes niveis de investigación para abordar de xeito eficiente os problemas de resiliencia ao estrés combinado e a eficiencia no uso da auga e os nutrientes. Unhas poucas cifras poden reflectir a magnitude do traballo realizado por TOMRES, os progresos e resultados acadados, e o seu impacto.
Impacto nos agricultores: Dous sistemas de apoio á decisión para axudar aos agricultores na xestión do cultivo de tomate; Eventos de aprendizaxe participativa dentro da Rede de Agricultores TOMRES, que inclúe 17 agricultores de 5 países da UE; unha gama de solucións técnicas sostibles, incluíndo cultivos múltiples, bioestimulantes, portaenxertos e técnicas de dose variable, que aumentan a WUE e a NUE baixo estrés combinado no campo ata un 20 %; 8 publicacións técnicas e 23 resumos de prácticas en formato EIP-AGRI. Impacto na industria: dous QTL illados para a resiliencia ao estrés combinado; 95 novos alelos para a resiliencia que se utilizarán en programas de mellora; dous bioestimulantes desenvolvidos e caracterizados en condicións de campo; Catro empresas que desenvolven novos produtos baseados na innovación de TOMRES. Impacto na ciencia: máis de 200 accesións de tomate examinadas baixo estrés combinado; 31 xenes recentemente caracterizados relacionados coa resiliencia; máis de 15 ensaios de campo de técnicas de xestión de cultivos; unha escola de verán e dous obradoiros científicos 78 publicacións científicas de acceso aberto, incluíndo 31 en revistas revisadas por pares Impacto nos responsables políticos e no público en xeral: un documento de opinión; participación en cinco grandes eventos abertos; > 75 artigos de prensa e > 700 comunicados de prensa TOMRES ofrece un rico legado de investigación validada no campo que se empregará para seguir desenvolvendo novas técnicas para a produción de tomate resistente ao estrés e eficiente. TOMRES tamén foi un brillante exemplo de como se poden integrar con éxito diferentes capas de investigación para xerar ferramentas de innovación novas e eficaces na agricultura.
Finalmente, os datos de TOMRES apoiarán a investigación en proxectos futuros dirixidos á sustentabilidade ambiental e á adaptación ao cambio climático nos cultivos de hortalizas.
- UNIVERSITA DEGLI STUDI DI TORINO (UNITO)
Proxectos relacionados
