Proxecto H2020 VIROPLANT: ANÁLISE VIROME NGS DE PRAGAS E PATÓXENOS PARA A PROTECCIÓN VEGETAL
- Tipo Proxecto
- Estado Cheo
- Execución 2018 -2021
- Orzamento asignado 3.331.580,00 €
- Ámbito Europeo
- Fonte principal de financiamento Horizonte 2020
- Páxina web do proxecto Proyecto VIROPLANT
A tecnoloxía de secuenciación de nova xeración (NGS) demostrou ser fundamental para dilucidar a complexidade e o papel do microbioma asociado a plantas e animais. O papel do viroma como subcompoñente do microbioma está a comezar a desentrañarse grazas ás novas formas de analizar datos e ao recoñecemento da súa importancia na configuración dos sistemas biolóxicos. O obxectivo de VIROPLANT é aplicar a tecnoloxía NGS e experimentos biolóxicos empíricos para desenvolver novas estratexias de control baseadas en virus respectuosas co medio ambiente para xestionar enfermidades transmitidas por bacterias, fungos e insectos vectores (fitoplasmas e virus), así como pragas de insectos.
Ata a data, a protección fitosanitaria mediante virus baseouse en sistemas modelo limitados e eficaces, como os baculovirus para lepidópteros e un micovirus para o control da praga do castiñeiro; Ademais, os virus que infectan bacterias (fagos) tamén son ferramentas de vangarda co potencial de combater as cepas bacterianas resistentes aos antibióticos na medicina humana e veterinaria. VIROPLANT creará unha base de datos de novos virus (e produtos biotecnolóxicos derivados deles) para ampliar o arsenal de axentes para o control de enfermidades das plantas causadas por importantes estreses bióticos. Aplicaranse diferentes enfoques de NGS e bioinformática para explorar a diversidade de viromas, incluídas as infeccións latentes que poderían aproveitarse para novas estratexias de biocontrol.
Implementaranse protocolos de avaliación de riscos para estratexias de control baseadas en modelos de viromas. VIROPLANT abordará as percepcións sociais e de xénero sobre o uso de técnicas baseadas en viromas como alternativas aos pesticidas tradicionais. Incluirase un plan de negocios para categorías representativas de estratexias de control baseadas en viromas. As pequenas e medianas empresas e as partes interesadas participarán na comercialización dos produtos máis prometedores. O consorcio estará formado por expertos en viromas de insectos, fagoterapia e micovirus de diferentes sistemas agroecolóxicos de toda Europa.
VIROPLANT illou e caracterizou 33 novos bacteriófagos que son bos candidatos para unha estratexia de biocontrol por fagos para algunhas enfermidades bacterianas importantes das plantas, como a murcha bacteriana das rosas, o cancro bacteriano da videira de cerdeira e kiwi e as enfermidades radiculares tolas das cucurbitáceas. Para algúns destes, como o cancro bacteriano do kiwi, a tradución a unha aplicación in vivo específica aínda está por determinar debido aos desafíos para definir un método de administración correcto. Non obstante, para os patóxenos da cereixa e para o sistema das rosas, as empresas interesadas poden contactar con eles para a súa comercialización. A metodoloxía estandarizada para a avaliación de riscos ambientais da terapia con fagos probada en VIROPLANT podería ser aproveitada polas partes interesadas implicadas na regulación (por exemplo, a EFSA). En canto ao uso de micovirus para limitar enfermidades fúnxicas/oomicetos biotróficas, os principais resultados explotables obtidos en VIROPLANT son:
- A descrición dos viromas pode ser empregada polos científicos para desenvolver novas teorías sobre a evolución viral. Caracterizamos máis de 1000 novos segmentos virais que corresponden a aproximadamente 600 novas especies de micovirus. As súas secuencias están depositadas en repositorios públicos (GenBank) e descritas en publicacións revisadas por pares, e poderían ser explotadas para aplicacións específicas de biocontrol. Identificáronse varias cepas hipovirulentas de B. cinerea con potencial de biocontrol e tamén se caracterizaron algúns candidatos micovirais indutores de hipovirulencia. Desenvolveuse con éxito un clon infeccioso do virus Botrytis F, que se explotará para a construción dun vector de expresión viral e VIGS. Desenvolveuse un vector VIGS co potencial de producir ARN bicatenario para o seu uso en estratexias de ARNi contra fungos. O vector, baseado no clon infeccioso do CHV1, demostrou a súa eficacia no silenciamento endóxeno e pode ser explotado por outros científicos para estratexias de xenética inversa. En canto á busca de novos virus para o control de pragas e insectos vectores, os resultados explotables de VIROPLANT son: Unha abordaxe integral para a identificación e o estudo de virus en agrosistemas. Dous novos vectores de virus de insectos VIGS.
- O desenvolvemento e a reprodución de poboacións de trips con virus persistentes específicos que poden interferir coa transmisión de tospovirus (sinerxía ou antagonismo).
- No caso dos mitovirus das plantas, a resiliencia asociada aos virus ao estrés abiótico podería converterse nunha estratexia para mellorar o rendemento das plantas, é dicir, a reprodución para a resistencia con virus mitocondriais. VIROPLANT tamén realizou investigacións sobre o panorama económico e regulatorio para a comercialización de produtos fitosanitarios (PPP) baseados en virus.
Entre os resultados potencialmente útiles desta análise inclúense: os resultados da análise do sistema tecnoeconómico poden orientar ás empresas que buscan investir en asociacións público-privadas baseadas en virus e inspirar as axencias de financiamento sobre a necesidade e a urxencia de apoiar a investigación neste campo. Identificáronse lagoas na regulación e na investigación para a introdución de produtos fitosanitarios baseados en fagos no mercado da UE, que deberían ser abordadas polas axencias reguladoras. Proponse un protocolo preliminar de tres niveis para o impacto ambiental dos PPP baseados en fagos. VIROPLANT tamén considerou xeitos de monitorizar e posiblemente mellorar a aceptación social das PPP baseadas en virus. Os resultados son de suma importancia para os responsables políticos e os que participan na innovación tecnolóxica no campo da biotecnoloxía. O camiño está aberto para que se creen as condicións que melloren o "proceso" de aceptabilidade.
As actividades de difusión implementadas no proxecto son: 24 publicacións científicas de acceso aberto revisadas por pares (que obtiveron un total de 246 citas), 4 artigos publicados en revistas locais para agricultores, 25 participacións en congresos científicos nacionais e internacionais (9 pósteres e 16 presentacións orais), 13 seminarios para académicos e 16 reunións con partes interesadas.
O obxectivo xeral de VIROPLANT é estudar e propoñer estratexias integradas de biocontrol baseadas en virus. Os crecentes conflitos entre os agricultores e o público en xeral polo uso de pesticidas en zonas altamente urbanizadas dedicadas ao cultivo de vides e froitas son motivo de gran preocupación. Hai que atopar alternativas máis seguras. VIROPLANT ten os seguintes obxectivos específicos:
- Atopar ferramentas de biocontrol para as enfermidades bacterianas das plantas que substitúan o cobre, o único método químico dispoñible e permitido habitualmente en Europa contra as bacterias.
- Atopar alternativas ao uso de funxicidas químicos para controlar as enfermidades das plantas causadas por fungos.
- Reducir o uso de insecticidas para controlar as pragas que causan danos directos e indirectos ás plantas.
- Explorar o potencial da tecnoloxía recente (interferencia de ARN = ARNi) para limitar o uso de funxicidas e pesticidas na agricultura.
- Avaliar a potencial resiliencia ao estrés biótico causado pola presenza de virus encubertos/crípticos en cultivos modelo (tomate) e nun sistema experimental específico.
- Avaliar o risco ambiental da terapia fagótica contra patóxenos bacterianos de plantas.
- Identificación e medición de factores xeracionais e específicos de xénero para a aceptación social de ferramentas baseadas en viromas naturais e modificadas biotecnoloxicamente.
- Identificación de novas oportunidades de negocio e mercado a nivel rexional e europeo para axentes de control biolóxico (ACV) baseados en virus.
En resumo, VIROPLANT foi capaz de identificar e caracterizar molecularmente un gran número de novos virus que infectan bacterias, fungos e insectos. Algúns deles tamén foron caracterizados bioloxicamente e avaliouse o seu potencial para o biocontrol. Obtivéronse algúns resultados alentadores especificamente para os bacteriófagos que se usarán para o control de enfermidades bacterianas das plantas. As estratexias de silenciamento xénico inducido por virus (VIGS) non deron lugar a ferramentas de biocontrol viables, tanto por razóns técnicas como regulatorias.
Identificouse un mercado potencial e unha estratexia de comunicación para superar a reticencia a adoptar axentes de biocontrol baseados en virus. A carga regulatoria, xunto coa baixa aceptación social, segue a ser un obstáculo importante para o desenvolvemento de novas medidas.
A tecnoloxía de secuenciación de nova xeración (NGS) demostrou ser fundamental para dilucidar a complexidade e o papel do microbioma asociado a plantas e animais. O papel do viroma como subcompoñente do microbioma está a comezar a revelarse grazas a novas formas de analizar datos e ao recoñecemento da súa importancia na configuración dos sistemas biolóxicos.
O obxectivo de VIROPLANT é aplicar a tecnoloxía NGS e experimentos biolóxicos empíricos para desenvolver novas estratexias de control baseadas en virus respectuosas co medio ambiente para xestionar enfermidades transmitidas por vectores bacterianos, fúnxicos e de insectos (fitoplasmas e virus), así como por pragas de insectos. Ata o de agora, a protección fitosanitaria mediante virus baseouse en sistemas modelo de éxito limitados, como o baculovirus para lepidópteros e un micovirus para o control da praga do castiñeiro.
Ademais, os virus que infectan bacterias (fagos) tamén son ferramentas de vangarda co potencial de combater as cepas bacterianas resistentes aos antibióticos na medicina humana e veterinaria. VIROPLANT creará unha base de datos de novos virus (e produtos biotecnolóxicos derivados de virus) para ampliar o arsenal para o control das enfermidades das plantas causadas polos estreses bióticos máis importantes. Aplicaranse diferentes enfoques de NGS e bioinformática para explorar a diversidade de viromas, incluídas as infeccións latentes que potencialmente poden ser explotadas para novas estratexias de biocontrol. Implementaranse protocolos de avaliación de riscos para estratexias de control de modelos baseadas en viromas.
VIROPLANT abordará as percepcións sociais e de xénero sobre o uso de técnicas baseadas en viromas como alternativas aos pesticidas tradicionais. Incluirase un plan de negocios para categorías representativas de estratexias de control baseadas en viromas. As pequenas e medianas empresas e as partes interesadas participarán na comercialización dos produtos máis prometedores. O consorcio incluirá expertos en viromas de insectos, terapia con fagos e micovirus de diferentes sistemas agroecolóxicos de toda Europa.
Converter os virus en axentes de biocontrol para combater as bacterias, os fungos e os insectos que atacan os cultivos podería reducir a nosa dependencia dos produtos químicos e allanar o camiño para os pesticidas de próxima xeración. A maioría da xente considera os virus un perigo e unha ameaza absolutos. Despois de todo, causan enfermidades e, como vimos coa COVID-19, pandemias. Non obstante, a realidade é que a gran maioría das especies virais son completamente inofensivas; De feito, algunhas poden ser beneficiosas e desempeñar un papel esencial en moitos ecosistemas. Un virus, por exemplo, actúa contra o cancro do castiñeiro, unha enfermidade fúnxica que ataca os castiñeiros.
Este virus, que é inofensivo para a árbore, actúa como unha especie de biocontrol natural, facendo que o fungo sexa menos capaz de causar enfermidades. «Son virólogo vexetal de formación e estaba interesado en ver se había algunha posibilidade de usar virus na agricultura», explica o coordinador do proxecto VIROPLANT, Massimo Turina, do Consello Nacional de Investigación de Italia. "O uso de produtos químicos na agricultura é insostible, especialmente en zonas máis urbanizadas, e non se poden usar antibióticos contra as bacterias debido á resistencia antimicrobiana. A UE tamén quere eliminar gradualmente o uso do cobre. Polo tanto, é importante que atopemos novas estratexias para protexer os cultivos." Análise de nicho ecolóxico O obxectivo do proxecto VIROPLANT era, polo tanto, examinar o potencial de novos axentes de biocontrol baseados en virus dirixidos a bacterias, fungos e pragas de insectos. Turina sinala que actualmente só hai cinco produtos de biocontrol baseados en virus no mercado da UE para o control de insectos. «Xa se traballou moito sobre o papel ecolóxico dos virus no medio mariño, axudado por novas técnicas de secuenciación de alto rendemento», afirma Turina. "Queriamos estender esta estratexia a outros nichos ecolóxicos."
Para iso, Turina e o seu equipo identificaron lesións nas follas onde as plantas estaban a ser atacadas. As enfermidades bacterianas que atacan os kiwis, as fabas, os tomates e os pepinos foron algúns dos estudos de caso do proxecto. Tamén se incluíron pragas de insectos que tamén transmiten virus e fitoplasmas a cultivos importantes como as uvas, os pementos e as cebolas. O equipo tamén recolleu oídio e oídio poeirento. Estas mostras foron levadas de volta ao laboratorio e analizadas mediante tecnoloxía de secuenciación xenética. Isto permitiu ao equipo caracterizar a composición xenética dun nicho ecolóxico específico e buscar virus que se puidesen empregar como axentes de biocontrol. Posteriormente, empregáronse candidatos prometedores en ensaios. Nova era no biocontrol «Pudemos describir os xenomas de miles de novos virus en detalle analizando bacterias, fungos e insectos», engade Turina. "Atopamos numerosos candidatos que poderían empregarse contra enfermidades específicas e que algún día poderían transformarse en produtos." Os achados tamén poderían influír na medicina humana. Existe un interese crecente nestes bacteriófagos (virus que atacan as bacterias) como unha alternativa viable aos antibióticos. "De cara ao futuro, será fundamental abordar a aceptación social dos axentes de biocontrol baseados en virus", sinala.
Tamén precisamos analizar o seu potencial comercial e traballar para lograr un marco regulatorio máis simplificado." Turina sinala que os axentes de biocontrol enfróntanse ás mesmas cargas regulamentarias que os pesticidas químicos. El cre que isto é algo que cómpre examinar. Finalmente, Turina e o seu equipo puideron identificar tipos de virus descoñecidos previamente. «Atopamos o que poderían ser elos perdidos na evolución viral», di. «Isto é moi interesante desde unha perspectiva científica fundamental». Con máis investigación, isto podería axudar aos científicos a comprender mellor a orixe e a evolución dos virus.
VIROPLANT deu os primeiros pasos para levar ao mercado europeo o primeiro cóctel de fagos para unha enfermidade das colleitas; estudou a posibilidade de empregar micovirus circulares de ADN monocatenario directamente como funxicidas contra a Botrytis cinerea; desenvolveu o primeiro vector baseado en micovirus para VIGS exitoso en fungos; ampliou o arsenal de ferramentas baseadas en virus dispoñibles para o biocontrol de pragas de insectos máis alá da limitada gama de hóspedes dos baculovirus; analizou os aspectos específicos que subxacen á aceptación dos prexuízos de xénero/xeracional e proporcionou estratexias de comunicación específicas para superar a reticencia a adoptar produtos baseados en virus. IMPACTOS: VIROPLANT tivo un grande impacto na remodelación da historia evolutiva dos micovirus; VIROPLANT identificou unha nova estratexia baseada en virus de insectos para interferir na transmisión de tospovirus; dependencia potencialmente reducida dos produtos químicos fitosanitarios; introduciu novos produtos con maior especificidade e mellor rendemento ambiental.
IMPACTOS NA SOCIEDADE: mellora da concienciación social, é dicir, mellora da aceptación xeral da terapia xénica baseada en virus. - mellorar a percepción dos virus e os produtos baseados en virus no proceso de aprendizaxe nos programas escolares.
- CONSIGLIO NAZIONALE DELLE RICERCHE (CNR)
Proxectos relacionados
