Proxecto H2020 VIROPLANT: VIROME NGS ANÁLISE DE PRAGAS E PATÓGENOS PARA A PROTECCIÓN VEGETAL
- Tipo Proxecto
- Estado Cheo
- Execución 2018 -2021
- Orzamento asignado 3.331.580,00 €
- Ámbito Europeo
- Fonte principal de financiamento H2020
- Páxina web do proxecto Proyecto VIROPLANT
A tecnoloxía de secuenciación de próxima 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 comeza a desvelarse grazas ás novas formas de analizar os datos e ao recoñecemento da súa importancia na conformación 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 por pragas de insectos.
Ata a data, a protección fitosanitaria mediante virus apoiouse en sistemas modelo limitados e eficaces, como os baculovirus para lepidópteros e un micovirus para o control do tizón do castiñeiro; Ademais, os virus que infectan bacterias (fagos) tamén son ferramentas de vangarda con potencial para combater as cepas bacterianas resistentes aos antibióticos en medicina humana e veterinaria. VIROPLANT creará unha base de datos de novos virus (e produtos biotecnolóxicos derivados deles) para ampliar o arsenal de axentes de control de enfermidades vexetais causadas por grandes estrés bióticos. Aplicaranse diferentes enfoques de NGS e bioinformática para explorar a diversidade de viromas, incluíndo infeccións latentes que poderían aproveitarse para novas estratexias de biocontrol.
Implementaranse protocolos de avaliación de riscos para estratexias de control baseadas en modelos de viroma. 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 negocio 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 viroma de insectos, terapia de fagos e micovirus de diferentes sistemas agroecolóxicos de toda Europa.
VIROPLANT illou e caracterizou 33 novos bacteriófagos que son bos candidatos para un enfoque de biocontrol dos fagos para algunhas enfermidades bacterianas importantes das plantas, como o marchitez bacteriano das rosas, o chancro bacteriano da cereixa e o kiwi e as enfermidades tolas das raíces das cucurbitáceas. Para algúns destes, como o chancro bacteriano do kiwi, a tradución a unha aplicación específica in vivo aínda está por determinar debido aos retos para definir un método de entrega correcto. Non obstante, para os patóxenos da cereixa e para o sistema rosa, os cócteles de fagos están listos para ser contactados polas empresas interesadas para a súa comercialización. A metodoloxía estandarizada para a avaliación do risco ambiental para a terapia con fagos probada en VIROPLANT podería ser aproveitada aínda máis polas partes interesadas na regulación (por exemplo, a EFSA). En canto ao uso de micovirus para limitar as enfermidades fúngicas/oomicetas biotróficas, os principais resultados explotables obtidos en VIROPLANT son:
- A descrición dos viromas pode ser utilizada polos científicos para desenvolver novas teorías da evolución viral. Caracterizamos máis de 1000 novos segmentos virais correspondentes a aproximadamente 600 novas especies de micovirus. As súas secuencias están depositadas en repositorios públicos (GenBank) e descritas en publicacións revisadas por pares, podendo ser explotadas para aplicacións específicas de biocontrol. Identificáronse varias cepas hipovirulentas de B. cinerea con potencial de biocontrol e tamén se caracterizaron algúns candidatos micovíricos inductores de hipovirulencia. Desenvolveuse con éxito un clon infeccioso do virus Botrytis F, que será explotado para a construción dun vector de expresión viral e VIGS. Desenvolveuse un vector VIGS con potencial para producir ARNdb para o seu uso en estratexias de ARNi contra fungos. O vector, baseado no clon infeccioso 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 vectores de pragas e insectos, os resultados explotables de VIROPLANT son: Unha aproximación integral á identificación e estudo de virus en agrosistemas. Dous novos vectores de virus de insectos VIGS.
- O desenvolvemento e reprodución de poboacións de trips con virus específicos persistentes que poden interferir coa transmisión do tospovirus (sinerxía ou antagonismo).
- No caso dos mitovirus vexetais, a resistencia asociada ao virus ao estrés abiótico podería converterse nunha estratexia para mellorar o rendemento das plantas, é dicir, a creación de resistencia con virus mitocondriais. VIROPLANT tamén realizou investigacións sobre o panorama económico e normativo para a comercialización de produtos fitosanitarios (PPP) baseados en virus.
Os resultados potencialmente útiles desta análise inclúen: Os resultados da análise do sistema tecnoeconómico poden orientar ás empresas que buscan investir en APP baseadas en virus e inspirar ás 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 PPP baseados en fagos no mercado da UE, que deberían ser abordados polas axencias reguladoras. Proponse un protocolo preliminar de tres niveis para o impacto ambiental dos PPP baseados en fagos. VIROPLANT tamén considerou formas de controlar, e posiblemente mellorar, a aceptación social das APP baseadas en virus. Os resultados son de suma importancia para os responsables políticos e os implicados na innovación tecnolóxica no campo da biotecnoloxía. O camiño está pavimentado para as condicións para mellorar a aceptabilidade "proceso".
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 pósters 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 agricultores e público en xeral polo uso de pesticidas en zonas moi urbanizadas dedicadas ao cultivo da uva e da froita son motivo de gran preocupación. Hai que buscar alternativas máis seguras. VIROPLANT ten os seguintes obxectivos específicos:
- Buscar ferramentas de biocontrol para enfermidades bacterianas das plantas que substitúan ao cobre, o único método químico habitualmente dispoñible e permitido en Europa contra as bacterias.
- Buscar 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 resistencia 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 con fagos fronte aos patóxenos bacterianos das plantas.
- Identificación e medición de factores xeracionais e específicos de xénero para a aceptación social de ferramentas baseadas en viromas naturais e de enxeñería biotecnolóxica.
- 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 de biocontrol. Obtivéronse algúns resultados alentadores especificamente para bacteriófagos que se utilizarán para o control de enfermidades bacterianas das plantas. Os enfoques de silenciamento xenético inducido por virus (VIGS) non deron como resultado ferramentas de biocontrol viables, tanto por razóns técnicas como regulamentarias.
Identificouse un mercado potencial e unha estratexia de comunicación para superar a reticencia a adoptar axentes de biocontrol baseados en virus. A carga normativa, unida á baixa aceptabilidade social, segue a ser un gran obstáculo para desenvolver novos pasos.
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 comeza a revelarse grazas a novas formas de analizar os datos e ao recoñecemento da súa importancia na conformación 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 agora, a protección fitosanitaria mediante virus confiaba en sistemas modelo limitados de éxito, como o baculovirus para lepidópteros e un micovirus para o control do tizón do castiñeiro.
Ademais, os virus que infectan bacterias (fagos) tamén son ferramentas de vangarda con potencial para combater as cepas bacterianas resistentes aos antibióticos en medicina humana e veterinaria. VIROPLANT creará unha base de datos de novos virus (e produtos biotecnolóxicos derivados de virus) para ampliar o arsenal de control das enfermidades das plantas causadas polos estrés 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 baseados en viromas.
VIROPLANT abordará as percepcións sociais e específicas de xénero sobre o uso de técnicas baseadas en viromas como alternativas aos pesticidas tradicionais. Incluirase un plan de negocio 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 de fagos e micovirus de diferentes sistemas agroecolóxicos de toda Europa.
Converter os virus en axentes de biocontrol para combater bacterias, fungos e insectos que atacan os cultivos podería reducir a nosa dependencia dos produtos químicos e allanar o camiño para os pesticidas de próxima xeración. Os virus son vistos pola maioría da xente como un perigo e ameaza absolutos. Despois de todo, provocan enfermidades e, como vimos co COVID-19, pandemias. Porén, a realidade é que a gran maioría das especies virais son completamente inofensivas; De feito, algúns poden ser beneficiosos e desempeñar un papel esencial en moitos ecosistemas. Un virus, por exemplo, actúa contra o chancro do castiñeiro, unha enfermidade fúngica que ataca aos 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 posibilidades de usar virus na agricultura", explica o coordinador do proxecto VIROPLANT, Massimo Turina, do Consello Nacional de Investigacións en Italia. "O uso de produtos químicos na agricultura é insostible, especialmente nas zonas máis urbanizadas, e os antibióticos contra as bacterias non se poden utilizar debido á resistencia aos antimicrobianos. A UE tamén quere eliminar gradualmente o uso do cobre. Por iso, é importante que atopemos novos enfoques para protexer os cultivos". Análise de nichos ecolóxicos O obxectivo do proxecto VIROPLANT foi, 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", di Turina. "Queriamos estender este enfoque a outros nichos ecolóxicos".
Para iso, Turina e o seu equipo identificaron lesións nas follas onde as plantas estaban sendo atacadas. As enfermidades bacterianas que atacan aos kiwis, xudías, tomates e pepinos foron algúns dos casos prácticos do proxecto. Tamén se incluíron pragas de insectos que tamén transmiten virus e fitoplasmas a cultivos importantes como uvas, pementos e cebolas. O equipo tamén recolleu oídio e oídio. Estas mostras foron levadas de novo ao laboratorio e analizadas mediante a tecnoloxía de secuenciación xenética. Isto permitiu ao equipo caracterizar a composición xenética dun nicho ecolóxico específico e buscar virus que puidesen utilizarse como axentes de biocontrol. Os candidatos prometedores foron utilizados posteriormente nos ensaios. Nova era no biocontrol "Podemos describir os xenomas de miles de novos virus en detalle analizando bacterias, fungos e insectos", engade Turina. "Atopamos numerosos candidatos que poderían usarse contra enfermidades específicas e que algún día poderían transformarse en produtos". Os descubrimentos tamén poderían influír na medicina humana. Hai un interese crecente nestes bacteriófagos (virus que atacan 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 necesitamos analizar o seu potencial comercial e traballar cara a un marco normativo máis racionalizado”. Turina sinala que os axentes de biocontrol enfróntanse ás mesmas cargas reguladoras que os pesticidas químicos. Por último, Turina e o seu equipo foron capaces de identificar os tipos de virus non descubertos. Con máis investigacións, 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 dos cultivos; estudou a posibilidade de utilizar micovirus circulares de ssDNA directamente como funxicidas contra Botrytis cinerea; desenvolveu o primeiro vector baseado en micovirus para os VIGS exitosos en fungos; ampliou o arsenal de ferramentas baseadas en virus dispoñibles para o biocontrol de pragas de insectos máis aló do limitado rango de hóspedes dos baculovirus; analizou os aspectos específicos detrás da aceptación do sesgo de xénero/xeracional e proporcionou estratexias de comunicación específicas para superar a reticencia a adoptar produtos baseados en virus. IMPACTOS: VIROPLANT tivo un gran 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 comportamento ambiental.
IMPACTOS NA SOCIEDADE: mellora da conciencia social, é dicir, mellora da aceptación xeral da terapia xénica baseada en virus. - mellorar a percepción de virus e produtos baseados en virus no proceso de aprendizaxe nos programas escolares.
- CONSIGLIO NAZIONALE DELLE RICERCHE (CNR)
Proxectos relacionados
