Proxecto INCREASE de H2020: Coleccións intelixentes de recursos xenéticos de leguminosas alimentarias para os sistemas agroalimentarios europeos

Tipo Proxecto
Estado Asinado
Execución 2020 -2026
Orzamento asignado 6.999.999,5 €
Ámbito Europeo
Fonte principal de financiamento Horizonte 2020
Páxina web do proxecto Proyecto INCREASE

Descrición

As leguminosas son cruciais para a sustentabilidade, a seguridade alimentaria e a saúde humana, segundo a nova Estratexia Europea de Proteínas para a innovación na produción de proteínicas en Europa. O proxecto INCREASE, financiado pola UE, mellorará a xestión e o uso dos recursos xenéticos das leguminosas. Para afrontar este reto, ampliará o seu uso, satisfacendo as necesidades dos usuarios en termos de accesibilidade, calidade e cantidade de información dispoñible.

O proxecto centrarase en catro leguminosas principais: garavanzos, fabas comúns, lentellas e altramuces. En resumo, INCREASE fortalecerá a Europa no campo dos recursos xenéticos das leguminosas e, ao mesmo tempo, representará un modelo e unha ferramenta importantes para todos os recursos xenéticos dos cultivos.

Descrición das actividades

Os datos de pasaporte, fenotípicos e xenotípicos para as accesións de GenRes recompiláronse dos socios de INCREASE usando un ficheiro de modelo desenvolvido especificamente para identificar de forma única os conxuntos de datos. Asignóuselle a cada accesión un código INCREASE e un código DOI únicos.
Establecéronse protocolos de fenotipificación para cada especie e puxéronse a disposición de todos os socios para caracterizar GenRes durante o desenvolvemento de SSD, os ciclos de crecemento das sementes posteriores e os experimentos de campo en condicións controladas. Os protocolos para a fenotipificación de sementes e plantas cultivadas en condicións controladas durante o aumento primario de sementes describíronse en catro publicacións científicas en Current Protocols in Plant Biology (DOI: 10.1002/cpz1.133; 10.1002/cpz1.134; 10.1002/cpz1.191; 10.1002/cpz1.371). En canto á fenotipificación molecular, optimizáronse e establecéronse protocolos de transcriptómica e metabolómica para os catro cultivos. Establecéronse canais de extracción de ADN e completouse a extracción de ADN para os T-CORE, mentres que actualmente está en marcha para os R-CORE. Probouse con éxito un protocolo para a extracción de ADNac (ADN antigo) nun espécime histórico de herbario de faba común obtido do Museo Nacional de Historia Natural de París, que foi secuenciado mediante Illumina WGS. O protocolo empregouse para extraer con éxito ADNa de 67 exemplares de herbario de diferentes taxons de leguminosas, cuxa secuenciación está en curso. Establecéronse e probáronse todas as canles para a secuenciación e xenotipificación do xenoma completo, a ensamblaxe xenómica de alta calidade e a reconstrución do panxenoma. Reuniuse un primeiro panxenoma común de faba e xa está listo para a súa presentación un manuscrito que describe este logro. Desenvolveuse e probouse con éxito unha nova técnica para a xenotipificación de xenomas grandes en lentellas, e publicouse un artigo que describe o desenvolvemento desta técnica en Genome Research (DOI: 10.1101/gr.277628.122).
Os datos recollidos en GenRes, incluídos os datos de pasaporte, fenotípicos e xenotípicos dispoñibles de proxectos irmáns, utilízanse para establecer o R-CORE, o T-CORE e o H-CORE. Leváronse a cabo varios ciclos de cultivo de sementes, comezando con sementes heteroxéneas e SSD, e as sementes distribuíronse a todos os socios relevantes para as súas actividades. Empregáronse subconxuntos das liñas R-CORE e T-CORE para a caracterización fenotípica en condicións controladas, como estrés hídrico, para faba común e garavanzo, e para o cultivo intercalado de millo e faba común. Realizáronse varios ensaios de campo para as catro especies, durante os cales se empregaron os protocolos de fenotipificación comúns desenvolvidos. Das máis de 16.000 mostras recollidas para estudos transcriptómicos e metabolómicos, a elaboración de perfís de metabolitos realizouse mediante GC-MS e/ou LC-MS en 7.500 mostras. Ata a data, extraéronse e enviáronse para a súa secuenciación 1.200 mostras de ARN foliar de liñas comúns de faba e garavanzos. Tamén se están a realizar análises nutricionais e tecnolóxicas. INCREASE deseñou e probou unha estratexia totalmente descentralizada para a conservación de xermoplasma, distribuíndo 1.126 liñas de faba común SSD por toda Europa para o seu cultivo e caracterización públicos. Tras o éxito da primeira rolda do Experimento de Ciencia Cidadá, lanzáronse dúas roldas máis en 2022 e 2023, alcanzando un total de máis de 16 000 rexistros de cidadáns europeos. Desde o inicio do proxecto, desenvolveuse e mellorouse unha aplicación personalizada de Ciencia Cidadá, que facilita a recollida de datos e o procesamento dos acordos Easy-STMA, garantindo o intercambio de sementes entre os participantes dentro dun marco legal. Esta aplicación innovadora senta as bases para futuros proxectos de ciencia cidadá relacionados cos RFAA.

Descrición contextual

As leguminosas alimentarias son cruciais para todos os desafíos sociais relacionados coa agricultura, incluíndo a mitigación do cambio climático, a conservación da agrobiodiversidade, a agricultura sostible, a seguridade alimentaria e a saúde humana. Neste sentido, un aspecto clave é a transición a dietas baseadas en plantas, baseadas principalmente en leguminosas.

A caracterización, o mantemento e a explotación dos recursos xenéticos das leguminosas alimentarias (GenRes), en gran parte inexplorados ata a data, constitúen a base para o desenvolvemento tanto dunha agricultura sostible como de sistemas alimentarios saudables. INCREASE, centrado no garavanzo, a faba común, a lentella e o altramuz, está a implementar unha nova estratexia para conservar, xestionar e caracterizar os GenRes. Estanse a desenvolver Coleccións Intelixentes, que consisten en coleccións principais aniñadas de accesións de proxenie de semente única (SSD) purificada, explotando o xermoplasma dispoñible dos bancos de xenes e na granxa, e suxeitas a diferentes niveis de caracterización xenotípica e fenotípica.

As actividades de fenotipificación e descubrimento de xenes abordarán, a través dunha abordaxe participativa, as necesidades de diversas partes interesadas (ganadores, científicos, agricultores, industrias agroalimentarias e non alimentarias), aproveitando tamén o poder da metabolómica e a transcriptómica masivas, así como da intelixencia artificial e as ferramentas intelixentes. Ademais, INCREASE está a probar, a través dun Experimento de Ciencia Cidadá (CSE), un sistema innovador para a conservación e o uso descentralizados e dinámicos de GenRes. Ao promover o uso de leguminosas alimentarias, mellorar a calidade, a adaptación e o rendemento, e impulsar a competitividade do sector agrícola e alimentario, INCREASE ten un impacto significativo na economía e na sociedade, representando un estudo de caso de enfoques integradores e participativos para a conservación e explotación dos cultivos GenRes. INCREASE ten como obxectivo:

Mellorar a xestión e o intercambio de datos de GenRes sobre leguminosas alimentarias mediante bases de datos simplificadas e ferramentas de fácil acceso.
Producir unha gran cantidade de datos xenotípicos e fenotípicos de alta calidade.
Desenvolver coleccións intelixentes para explorar a diversidade de GenRes e deseñar en colaboración enfoques innovadores de xestión da conservación.
Xerar novo coñecemento que estea facilmente dispoñible a través de ferramentas de busca e visualización baseadas na web para identificar fontes de xermoplasma axeitadas.
Desenvolver, probar e difundir as mellores prácticas para a xestión dinámica de GenRes en institucións e iniciativas de todo o mundo.
Desenvolver enfoques descentralizados de tecnoloxía da información para o intercambio de datos e a conservación de xermoplasma.

Obxectivos

INCREASE mellorará a xestión e o uso dos recursos xenéticos das leguminosas alimentarias, que son cruciais para a sustentabilidade, a seguridade alimentaria e a saúde humana, tal e como recoñece o novo Plan Europeo de Proteínas para a innovación neste sector en Europa. Para abordar este desafío, INCREASE ampliará o uso de recursos xenéticos de leguminosas alimentarias centrándose nas necesidades dos usuarios en termos de accesibilidade, calidade e cantidade de información dispoñible.

INCREASE, que traballa con catro importantes leguminosas alimentarias (garavanzos, fabas comúns, lentellas e altramuces) cun valor innovador significativo para a agricultura e a industria alimentaria da UE, basearase en catro piares:

Solucións innovadoras de xestión de datos para desenvolver estándares de referencia para o intercambio de datos e a integración na infraestrutura central, con entrada de datos descentralizada, metodoloxías definidas e mellores prácticas para a explotación de nova información, así como o desenvolvemento de ferramentas de visualización fáciles de usar.
Desenvolvemento de novas ferramentas e principios para a xestión de xermoplasma, baseados no desenvolvemento de "Coleccións Intelixentes" como un conxunto de coleccións principais aniñadas de diferentes tamaños que representan a diversidade completa de cada cultivo.
Adopción de tecnoloxías de xenotipificación e fenotipificación de vangarda combinadas co potencial da Intelixencia Artificial centrada en trazos de interese para os usuarios.
Estase a levar a cabo un esforzo internacional no que participan socios non europeos e organizacións internacionais para ampliar o alcance e a ambición de INCREASE, facilitando a integración dos datos e recursos xenéticos dispoñibles para os usuarios europeos. Desenvolveremos un experimento de ciencia cidadá, destinado principalmente a difundir o proxecto entre as partes interesadas e a cidadanía.

En xeral, INCREASE fortalecerá a Europa no campo dos recursos xenéticos das leguminosas e, ao mesmo tempo, representará un modelo e unha ferramenta importantes para todos os recursos xenéticos dos cultivos.

Información adicional

Mellora do estado de GenRes e maior eficacia dos esforzos de conservación, especialmente en Europa; estándares harmonizados de alta calidade para a xestión de GenRes en toda Europa (e máis alá).
Maior cantidade e calidade dos datos nos sistemas de información establecidos para os cultivos GenRes.
Formas innovadoras de compartir recursos e servizos entre bancos de xenes/sitios de conservación in situ en Europa e máis alá.
Novos servizos para usuarios dentro e fóra das comunidades conservacionistas.
Impactos económicos e sociais mediante a mellora da calidade, a adaptabilidade e o rendemento das leguminosas alimentarias, o impulso da competitividade dos sectores agrícola e alimentario europeos en liña coas novas recomendacións do Plan Europeo de Proteínas Vexetais e a promoción do uso das leguminosas alimentarias GenRes.
Novas variedades para facilitar a adopción de leguminosas alimentarias no agroecosistema, mellorando a agrobiodiversidade con todas as súas consecuencias positivas asociadas (por exemplo, sustentabilidade, seguridade alimentaria, rendemento económico, diversificación de produtos, mellora da nutrición humana).
Adaptación ambiental das leguminosas alimentarias aos entornos europeos e ao cambio climático, incluíndo a mellora da tolerancia á seca do garavanzo e da faba común.

Coordinadores

UNIVERSITA POLITECNICA DELLE MARCHE (UNIVPM)

Outras ligazóns

Proxecto INCREASE de H2020: Coleccións intelixentes de recursos xenéticos de leguminosas alimentarias para os sistemas agroalimentarios europeos

Proxectos relacionados