Proxecto TomRes H2020: un enfoque novedoso e integrado para aumentar a tolerancia a estrés múltiples e combinados en plantas que usan o tomate como modelo
- Tipo Proxecto
- Estado Cheo
- Execución 2017 -2021
- Orzamento asignado 5.996.175,00 €
- Ámbito Europeo
- Fonte principal de financiamento H2020
- 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 áreas protexidas. Non obstante, o cultivo de tomate está ameazado polo estrés hídrico e nutricional. O proxecto TomRes, financiado pola UE, busca ofrecer unha solución moi necesaria mediante unha ampla investigación e desenvolvemento.
O proxecto comezará seleccionando coidadosamente diversas adhesións que demostren tolerancia ao estrés mantendo a alta calidade e rendemento. Este proceso implica identificar 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 analizou 219 accesos que se probaron para obter a Colección TOMRES (TC), que foi examinada baixo estrés combinado para varios trazos, moitas veces menos investigados, como a arquitectura da raíz e a micorriza arbuscular. Identificáronse dous QTL para a resiliencia baixo estrés combinado a partir dunha poboación de tomate x pennelli, e identificáronse e fenotipáronse 95 alelos de xenes ligados á resiliencia en 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 do SL sobre WUE e NUE mediante tratamentos e depleción xenética. SL aumentou a exsudación da raíz e a eficiencia de uso de P en condicións de inanición de P. Ademais, o SL mellora a memoria do estrés pola seca e afecta a expresión dos miARN seleccionados. Estableceuse o uso de SL como compoñentes dos bioestimulantes agrícolas.
Realizouse a fenotipificación das raíces de accesos de TC mediante técnicas avanzadas e estudouse o control xenético da infección por micorrizas. Estudáronse centos de xenes e epixenes implicados nas respostas combinadas de estrés mediante transcriptómica, q-RT-PCR e técnicas ómicas dirixidas á cromatina. O enfoque de TOMRES incluíu un foco significativo na investigación de xestión de cultivos. Optimizouse o policultivo con leguminosas (fabas, caupí, xudías) e o proxecto seleccionou novas cepas silvestres autóctonas de rizobios. Abordouse a aplicación de bioestimulantes para aumentar AEU e NEU, centrándose especialmente en dous produtos desenvolvidos polos socios de TOMRES, que mostraron resultados moi prometedores. Probouse a aplicación de rizobacterias promotoras do crecemento das plantas. Dúas adhesións de TC mostraron resultados prometedores como portaenxertos. Finalmente, optimizáronse e probáronse tecnoloxías de tratamento de taxa variable para a agricultura de precisión en ensaios de campo baixo estrés hídrico.
Os datos recollidos centralmente por TOMRES incorporáronse a un repositorio de acceso aberto. Realizouse unha análise de impacto ambiental: as solucións innovadoras de TOMRES mostraron resultados alentadores, cunha redución da perda de nutrientes do solo, a acumulación de metais pesados e a contaminación microbiana. Realizouse unha análise de impacto económico e social en base a datos de campo e dúas enquisas independentes (en Italia e na UE). Implementáronse dous sistemas de apoio á decisión utilizando os datos de TOMRES, que están dispoñibles para agricultores, responsables políticos e consumidores para facilitar as súas decisións cara ao cultivo de tomate resistente. TOMRES implementou un ambicioso programa de ensaios de campo e actividades de demostración. Dentro da Rede de Agricultores de TOMRES, realizáronse máis de 15 ensaios en granxa, centrándose na avaliación de accesos TOMRES, bioestimulantes e técnicas de xestión de campo. 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 medio ambiente e ás técnicas locais. Os socios de TOMRES organizaron adestramentos de campo participativos nos lugares de proba.
Distribuíronse ao público en xeral notas de prensa e actualizacións das redes sociais, xunto cun boletín informativo periódico. Organizáronse actos participativos para os agricultores, aos que tamén se lles facilitou información a través de 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 vexetais requiren grandes volumes de auga e fertilizantes. Porén, a auga é a miúdo escasa, e o consumo agrícola compite co uso civil e industrial. Os fertilizantes están a ser limitantes por razóns ambientais e económicas, mentres que a eutrofización afecta a calidade do solo e da auga. A investigación de TOMRES centrouse no desenvolvemento de procesos e recursos que aumenten a resiliencia das plantas ante a seca combinada e o estrés por nutrientes e maximicen a eficiencia no uso de auga e nutrientes, centrándose no tomate, un dos principais cultivos europeos.
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 a través dun amplo programa de cribado de accesos 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, en particular das estrigolactonas, e dos xenes candidatos, tamén relacionados con trazos subterráneos como a arquitectura da raíz e a micorriza arbuscular. TOMRES deseñou e optimizou estratexias de xestión sostible de cultivos que melloran a resistencia ao estrés combinado, como o multicultivo con leguminosas, a selección de portaenxertos, a aplicación de bioestimulantes desenvolvidos dentro do proxecto e as técnicas de ritmo variable para o rego de precisión e a fertilización.
TOMRES avaliou os efectos da adopción destas innovadoras ferramentas analizando o seu impacto económico, social e ambiental, e desenvolvendo Sistemas de Apoio á Decisión para a toma de decisións informadas no cultivo de tomate. TOMRES proporcionou un ambiente propicio para a implementación e adopción dos resultados do proxecto a través de actividades abertas e de múltiples partes interesadas, incluíndo ensaios e demostracións na granxa, xestión da innovación para a comercialización, actividades de formación participativa con agricultores, obradoiros científicos e unha escola de verán, publicacións científicas, un resumo de políticas e comunicación con medios.
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 de auga e nutrientes é un problema importante para os produtores de tomate, e son necesarias solucións para salvagardar os rendementos preservando o medio ambiente. TOMRES seleccionará, entre máis de 10.000 mostras dispoñibles, portaenxertos e vástagos que toleran o estrés combinado mantendo a calidade e o rendemento da froita, aproveitando enfoques innovadores de mellora. Identificaranse novos trazos, especialmente os subterráneos, que poderán ser explotados na cría.
Estudarase o papel das hormonas seleccionadas (estrigolactonas 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 rego 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 en polo menos un 20% e a entrada de auga nun 40%, ao tempo que se garante a sustentabilidade ambiental e a viabilidade económica das solucións propostas. As probas integraranse coa análise de impacto ambiental (emisións de efecto invernadoiro, calidade da auga) e socioeconómico. Os datos agronómicos, ambientais e económicos procesaranse para construír modelos e un Sistema de Apoio á Decisión. As actividades de demostración e difusión continuarán ao longo do proxecto e transferirán os resultados a diferentes ambientes e outros sistemas de cultivo, garantindo así o maior impacto do coñecemento adquirido na economía da UE. A transferencia de coñecemento transdisciplinar entre agricultores, criadores, industrias, asociacións e científicos asegurarase a través dun enfoque sólido de múltiples partes interesadas 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 sustentables desde o punto de vista ambiental e económico. 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 afrontan un estrés combinado de auga e nutrientes nos seus cultivos, e son necesarias solucións para salvagardar 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, as técnicas de fertilización e irrigación de precisión, a manipulación de microorganismos simbióticos e o uso de portaenxertos máis axeitados para a absorción de auga e nutrientes do solo. Os socios do proxecto implementaron un proceso de selección para identificar os xenotipos de tomate máis resistentes ao estrés combinado (seca e carencias de nutrientes). "De preto de 10.000 adhesións dispoñibles, máis de 200 foron examinadas en campo aberto, incluíndo 80 razas autóctonas mediterráneas de longa duración, para seleccionar unha colección TomRes de 43 adhesións con liñas dotadas dunha tolerancia superior ao estrés combinado", explica Andrea Schubert, coordinadora do proxecto. Como facer que os tomates sexan máis resistentes e de maior rendemento TomRes achegou avances científicos básicos, como máis de 20 novos alelos (e liñas que os transportan) que poden axudar a controlar o rendemento dos tomates baixo estrés e utilizarse na selección asistida por marcadores para a súa resistencia. O proxecto proporcionou novos coñecementos sobre o papel de dúas fitohormonas clave, estrigolactonas e brasinoesteroides, na resiliencia, o desenvolvemento e a memoria ambiental das plantas.
Usando tecnoloxía avanzada de fenotipado, TomRes descubriu novos trazos asociados ás raíces relevantes para a resistencia ao estrés combinado. Estes novos trazos están relacionados coa arquitectura e fisioloxía da raíz e están asociados con microbios beneficiosos. "Puidemos optimizar as prácticas de xestión (rego e fertilización a ritmo variable, portaenxertos resistentes, bioestimulantes, abonos verdes e rotacións) e seleccionar combinacións destes para conseguir 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 produtores de tomate interesados en proporcionar xenotipos resistentes aos agricultores.
Demostraronse técnicas de xestión optimizadas para acadar o obxectivo declarado do proxecto de reducir as necesidades de auga e fertilizantes. TomRes ofrece agora unha base sólida para o cultivo de tomate de próxima xeración máis sostible desde o punto de vista ambiental e económico. Aplicación dos conceptos do proxecto á investigación futura Os socios do proxecto proporcionaron os informes necesarios e agora están activamente implicados na promoción dun ambiente de investigación onde, coa axuda do financiamento nacional e da UE, os conceptos de TomRes poidan mellorarse e implementarse, tanto no tomate como noutros cultivos. Un exemplo é o proxecto VEG-ADAPT, financiado por PRIMA, que traslada os conceptos de TomRes á zona mediterránea e a outros cultivos. Os agricultores e a industria que participan na rede están sentando as bases para a explotación comercial dos resultados do proxecto que lles interesa. O proxecto beneficiouse enormemente dun Consello de partes interesadas, establecido para proporcionar asesoramento e comentarios durante todo o proxecto e contribuír ao enfoque multipartido de TomRes.
A divulgación a científicos, agricultores e público en xeral foi intensiva e continuou durante toda a pandemia de COVID-19, cunha escola de verán en liña e dous obradoiros. As enquisas sobre a aceptación dos consumidores de tomates sostibles tiveron éxito na difusión dos conceptos do proxecto e na valoración do interese público en sistemas de cultivo innovadores, máis respectuosos co medio ambiente e sostibles.
En TOMRES, integráronse diferentes capas de investigación para abordar de forma eficiente os problemas de resiliencia ao estrés combinado e a eficiencia no uso de auga e nutrientes. Algunhas cifras poden transmitir a magnitude do traballo realizado por TOMRES, os avances e resultados acadados e o seu impacto.
Impacto nos agricultores: dous sistemas de apoio á decisión para axudar aos agricultores na xestión dos cultivos de tomate; Eventos de aprendizaxe participativa dentro da Rede de Agricultores TOMRES, que inclúe a 17 agricultores de 5 países da UE; unha gama de solucións técnicas sostibles, incluíndo cultivos múltiples, bioestimulantes, portaenxertos, técnicas de taxa variable, que aumentan a WUE e NUE baixo estrés combinado de campo ata un 20 %; 8 publicacións técnicas e 23 resumos de prácticas en formato EIP-AGRI Impacto na industria: dous QTL illados para a resistencia ao estrés combinado; 95 novos alelos para a resiliencia para ser usados en programas de reprodución; 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 accesos de tomate examinados 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, incluídas 31 en revistas revisadas por pares. Impacto sobre os responsables políticos e o público en xeral: un documento de opinión; participación en cinco grandes eventos abertos; > 75 artigos de prensa e > 700 notas de prensa TOMRES ofrece un rico legado de investigación validada no campo que se utilizará para seguir desenvolvendo novas técnicas para a produción de tomate eficiente e resistente ao estrés. TOMRES tamén foi un exemplo brillante de como se poden integrar con éxito diferentes capas de investigación para xerar ferramentas innovadoras 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 en cultivos vexetais.
- UNIVERSITA DEGLI STUDI DI TORINO (UNITO)
Proxectos relacionados
