Proyecto H2020 Plant.ID: Identificación molecular de plantas
- Tipo Proyecto
- Estado Completado
- Ejecución 2018 -2021
- Presupuesto asignado 4.062.035,52 €
- Alcance Europeo
- Principal fuente de financiación Horizonte 2020
- Sitio web del proyecto Proyecto Plant.ID
Se necesitan urgentemente enfoques de identificación molecular precisos y rápidos para ayudar a los científicos a identificar y caracterizar las plantas y sus productos para aplicaciones que van desde la medicina hasta el comercio ilegal de especies en peligro de extinción. En la última década, los innumerables avances en los datos genómicos, la secuenciación del ADN y los métodos de identificación molecular han puesto muchas herramientas nuevas en manos de los científicos para abordar diversas aplicaciones.
Con el apoyo del programa de acciones Marie Sk?odowska-Curie, el proyecto Plant.ID preparará a una nueva generación de biosistematizadores para que aprovechen plenamente el potencial de estos y nuevos métodos. El equipo se centrará en el desarrollo de la identificación molecular de plantas a través de la delimitación de especies, el metacódigo de barras, la captura de genes y el código de barras genómico. Mostrar el objetivo del proyecto
Los datos de secuenciación masiva de ADN proporcionan nuevos conocimientos sobre la biodiversidad a varias escalas diferentes. A niveles filogenéticos poco profundos, nos da la posibilidad de descubrir linajes a nivel poblacional y, por lo tanto, desarrollar aún más un modelo filogenético en el que se tienen en cuenta los fenómenos a nivel poblacional, así como la migración de alelos entre poblaciones.
- En el WP1, los desarrollos teóricos y experimentales en este campo han sido revisados y desarrollados y probados por ESR 1 utilizando especies de Sileno del Ártico. Los especímenes de herbario proporcionan a los científicos material vegetal para estudios filogenéticos. ESR3 utilizó este tipo de datos para evaluar la delimitación de especies, así como patrones filogenéticos más profundos en el género hemiparásito Euphrasia. A otro nivel, la secuenciación masiva del ADN recogido de muestras de suelo permite a los científicos identificar la diversidad taxonómica para evaluar con precisión los recambios y gradientes ecológicos tanto a escala espacial como temporal, a lo que contribuyó ESR 2 utilizando el ADN de las plantas recogido de muestras de suelo. El metabarcoding de ADN es un método de investigación desarrollado para la evaluación de la biodiversidad a partir de sustratos que contienen ADN. Para la identificación de plantas es muy prometedor, pero es necesario desarrollar más marcadores para una identificación precisa de las especies.
- Los ESR del WP2 han trabajado en el desarrollo y la prueba de nuevos enfoques en la evaluación de la diversidad molecular de plantas que van más allá de la secuenciación basada en amplicones y, en su lugar, utilizan la secuenciación de escopeta, la metagenómica, la inteligencia artificial y el aprendizaje automático. Estos métodos permiten una identificación precisa, así como la cuantificación relativa de las especies de plantas en los sustratos, y mejoran la capacidad de examinar, autenticar y controlar dichos sustratos, incluidos los suplementos herbales, los productos alimenticios, las trampas de polen, los sedimentos del suelo, las muestras de agua y madera. Datos de secuenciación del genoma en metabarcode, ya que evita sesgos de amplificación y permite la cuantificación de constituyentes.
- Por lo tanto, el WP3 tenía como objetivo desarrollar nuevos enfoques genéticos y moleculares para la identificación de plantas. Cada uno de los proyectos ha continuado el seguimiento de la labor realizada durante el primer período del informe y ha dado seguimiento a los objetivos previstos en el segundo ciclo del informe. Con este fin, se han desarrollado métodos químicos y moleculares para la planta medicinal históricamente importante, el árbol de la quina. Se desarrollaron paneles de cebo de captura de objetivos personalizados para el Aloe comercialmente valioso, lo que condujo al conjunto de datos producido hasta la fecha más grande sobre los valores de isótopos de carbono de los aloes. Se ha desarrollado la captura de objetivos y la secuenciación metagenómica de muestras comerciales de polvo de salep de proveedores y mercados en línea para probar su composición y procedencia. Se han probado una serie de herramientas bioinformáticas contra una población de begonia con una composición genética conocida con el fin de establecer flujos de trabajo para analizar la begonia a partir de radiaciones de diferentes especies. Cada vez son más las organizaciones que aplican de forma rutinaria técnicas basadas en el ADN con fines de seguimiento y evaluación de la calidad. En cuanto a la identificación de plantas, las aplicaciones a medida para los usuarios finales de la sociedad aún están en pañales.
- Por lo tanto, todos los proyectos de ESR en WP4 tenían como objetivo desarrollar soluciones para presentar resultados de investigación que fueran fáciles de interpretar para los usuarios finales. Así, las muestras de madera de frondosas africanas importantes en el comercio fueron analizadas por el ESR12, lo que dio lugar a nuevos marcadores para discriminar entre las que pueden comercializarse legalmente y las que sí lo están. ESR13 desarrolló un nuevo pi bioinformáticopelinas para analizar el nivel de adulteración en hierbas medicinales y alimentos. ESR14 desarrolló métodos para comprender la geografía histórica y el linaje de las plantas medicinales importantes en África. ESR15 desarrolló métodos de IA para analizar el ébano comercializado e identificar las especies que están protegidas de las que sí lo están. Este trabajo se ha difundido a través de 42 presentaciones orales y pósteres, 11 artículos en revistas revisadas por pares, con 6800 miembros de la comunidad científica alcanzados. Los esfuerzos de divulgación utilizando diversas formas de difusión han dado como resultado que también se llegue a 470000 miembros del público en general.
Las plantas proporcionan alimentos, piensos, medicinas y materiales de construcción. Pero también nos afectan negativamente a través de alergias al polen, especies venenosas, especies invasoras y como adulterantes en las hierbas medicinales. Sin embargo, las plantas son el recurso biológico más prometedor para nuestro futuro. Los riesgos actuales de extinción y la disminución de los conocimientos taxonómicos exigen enfoques de identificación precisos y rápidos para comprender y valorizar la biodiversidad botánica. Los avances en los datos genómicos y la secuenciación del ADN están revolucionando la sistemática de las plantas, y los métodos modernos de identificación molecular permiten determinar con precisión las plantas de formas que eran técnicamente imposibles hace solo una década.
Recientemente, se ha hecho posible detectar la sustitución en productos farmacéuticos a base de hierbas, monitorear especies exóticas invasoras, rastrear fragmentos como polen y esporas, descubrir el comercio ilegal de especies en peligro de extinción, realizar evaluaciones rápidas y precisas de la biodiversidad molecular y estudiar la diversidad histórica de plantas a través del ADN en especímenes de museos. Sin embargo, para aprovechar de manera eficiente el potencial de las oportunidades que brindan las nuevas técnicas genómicas, la sociedad actual necesita urgentemente biosistematistas capacitados y con experiencia tanto en taxonomía como en el manejo de enormes cantidades de datos genómicos. Plant.ID abordado estos desafíos reuniendo a socios académicos y no académicos, incluidas las agencias reguladoras, la industria, las pymes y las ONG, para desarrollar la identificación molecular de plantas a través de enfoques personalizados que incluyen la delimitación de especies, el metacódigo de barras, la captura de genes y el código de barras genómico, con el fin de empoderar a las partes interesadas con la identificación molecular simplificada de las plantas.
Al unir la experiencia taxonómica clásica con los enfoques genómicos de vanguardia, Plant.ID reunió a una red de investigadores e instituciones de biodiversidad para abordar los impedimentos apremiantes para describir y evaluar la biodiversidad de plantas amenazada; formó a una nueva generación de 15 investigadores con relevancia inmediata para aprovechar el papel central de las plantas en el mundo moderno; y construyó una red para futuras colaboraciones dentro y fuera de Plant.ID.
Muchas de las casi 400.000 especies de plantas proporcionan alimentos, piensos, medicinas y materiales de construcción. Además de estos impactos positivos, las plantas también nos afectan negativamente a través de alergias al polen, especies venenosas, especies invasoras y adulterantes en hierbas medicinales. Sin embargo, las plantas son el recurso biológico más prometedor para nuestro futuro. Los riesgos actuales de extinción de la flora global y la gran disminución de la experiencia taxonómica exigen enfoques de identificación rápidos y precisos para comprender y valorar la biodiversidad botánica. Los avances en los datos genómicos y la secuenciación del ADN están revolucionando la sistemática de las plantas, y los métodos modernos de identificación molecular permiten determinar con precisión las plantas de maneras que eran técnicamente imposibles hace sólo una década.
Recientemente, se ha hecho posible detectar sustituciones en productos farmacéuticos a base de hierbas, monitorear especies exóticas invasoras, rastrear fragmentos como polen y esporas, descubrir el comercio ilegal de especies en peligro de extinción, realizar evaluaciones rápidas y precisas de la biodiversidad molecular y estudiar la diversidad histórica de plantas a través del ADN en especímenes de museo. Sin embargo, para aprovechar de manera eficiente el potencial de las oportunidades que brindan las nuevas técnicas genómicas, la sociedad actual necesita urgentemente biosistemáticos capacitados y con experiencia tanto en taxonomía como en el manejo de enormes cantidades de datos genómicos. Plant.ID abordará estos desafíos de manera innovadora al reunir a socios académicos y no académicos, incluidas agencias reguladoras, industrias, PYME y ONG interesadas, con el objetivo de desarrollar la identificación molecular de plantas a través de enfoques personalizados para la delimitación de especies, metacódigos de barras, captura de genes y códigos de barras genómicos, con el fin de empoderar a las partes interesadas con una identificación molecular simplificada de plantas. Al unir la experiencia taxonómica clásica con enfoques genómicos de vanguardia, Plant.ID capacitará a una nueva generación de ESR que tendrán relevancia inmediata para aprovechar el papel central de las plantas en el mundo moderno.
Las plantas son un recurso crucial para nuestro planeta, ya que proporcionan alimentos, medicinas y materiales de construcción. Sin embargo, también pueden afectarnos negativamente, como las plantas venenosas, las alergias al polen, entre otros. Por lo tanto, es importante poder identificar las plantas; Sin embargo, el proceso de hacerlo no siempre es sencillo.
El objetivo del proyecto Plant.ID financiado con fondos europeos, con el apoyo del programa de acciones Marie Sk?odowska-Curie, fue abordar los retos de la identificación de plantas. Plant.ID una red de colaboración dentro de Europa, reunió a socios académicos y no académicos para desarrollar métodos novedosos y escalables para la identificación de plantas basada en el ADN. «Esto puede sonar como disparar a una mosca con un cañón, pero el ADN proporciona formas sólidas y simplificadas de identificar plantas», señala Hugo de Boer, coordinador del proyecto. El proyecto también apoyó el desarrollo profesional y la formación de la próxima generación de investigadores que desarrollarán estas soluciones de vanguardia para la identificación de plantas. "Una motivación clave de este proyecto para mí fue brindar una oportunidad de capacitación a 15 jóvenes talentosos en este campo. Lo más inspirador y gratificante de la ciencia es reclutar a personas inteligentes, a menudo personas más inteligentes, y ayudarlas a alcanzar sus objetivos de desarrollo profesional", reflexiona de Boer. Descripción y evaluación de la diversidad vegetal Para cumplir con el objetivo general, el proyecto se estructuró en cuatro paquetes de trabajo.
El primero se centró en la definición de las especies como entidades taxonómicas como requisito básico para identificar las especies a partir del ADN.
Los paquetes de trabajo segundo y tercero se centraron en enfoques específicos para la identificación basada en el ADN. En el cuarto se examinaron las aplicaciones prácticas de la identificación de plantas basada en el ADN. «Como equipo, el proyecto ha hecho avanzar el campo en varias áreas clave, como la identificación molecular del polen, la metagenómica de las plantas para el análisis dietético, la filogenómica de los poliploides, la museómica de las plantas y la evaluación de la diversidad de las plantas a partir del ADN ambiental del suelo», confirma de Boer. Por ejemplo, en el primer paquete de trabajo, se han probado desarrollos teóricos y experimentales en la secuenciación masiva de ADN utilizando especies de Sileno del Ártico. Este trabajo puede ayudar a proporcionar información subyacente para una taxonomía actualizada del grupo.
En el paquete de trabajo dos, los investigadores en etapa inicial trabajaron en el desarrollo y prueba de nuevos enfoques en la evaluación de la diversidad molecular de plantas que van más allá de la secuenciación basada en amplicones. "Estos métodos permiten una identificación precisa, así como una cuantificación relativa de las especies de plantas en los sustratos", añade de Boer. También mejoran la capacidad de filtrar, autenticar y monitorear dichos sustratos.
En el paquete de trabajo tres, se desarrollaron nuevos enfoques genéticos y moleculares para la identificación de plantas. Mientras que en el paquete de trabajo cuatro, el objetivo era desarrollar soluciones para presentar resultados de investigación que fueran fáciles de interpretar para los usuarios finales. Más información sobre el trabajo realizado en el proyecto se puede encontrar en el sitio web de Plant.ID. ¿Qué sigue para Plant.ID? «El proyecto ha reunido a un grupo de científicos poco organizados en una sólida red de colaboración.
Todavía queda mucho por hacer en el campo de la identificación molecular de plantas, pero la red puede aprovechar sus logros construyendo gradualmente sobre la base innovadora que ha establecido", informa de Boer. El proyecto ha identificado brechas y desafíos adicionales que ahora se están explorando. «Estamos estudiando la posibilidad de ampliar nuestra colaboración y solicitar fondos de investigación de Horizonte Europa para desarrollar nuevos enfoques, así como trabajar con las partes interesadas en la implementación de estos métodos para lograr un impacto social», concluye de Boer.
Movilizando a nuestro equipo de beneficiarios y socios, Plant.ID ha estado trabajando para trasladar las innovaciones empíricas de vanguardia a la investigación y el desarrollo aplicados, de actores clave en la delimitación de especies, el código de barras de ADN y la identificación molecular. Esto nos está permitiendo abordar cuestiones en biosistemática que antes no se podían abordar. La propuesta sentó las bases para un proyecto que avanzaría más allá del estado del arte, pero lo que es más importante, también previó que el consorcio iniciaría nuevas colaboraciones sinérgicas a través de los proyectos de ESR. Esta apertura a la innovación es clave para los proyectos que buscan capitalizar los desarrollos científicos que ocurren después de la presentación de la propuesta o durante el inicio y la ejecución temprana del proyecto.
A mitad de período, podemos ver claramente que todos los proyectos son específicos, medibles, alcanzables, relevantes y con plazos determinados, y nuestros ESR están trabajando en resultados específicos relevantes para el proyecto y sus doctorados. Además, muchos ESR han adoptado e incorporado desarrollos de vanguardia en sus proyectos para aumentar la relevancia científica y social de Plant.ID. Además, una serie de colaboraciones entre ESR, así como entre proyectos, están en camino para ayudar a Plant.ID lograr su visión más allá de las sinergias de vanguardia.
- UNIVERSITETET I OSLO (UNIVERSITY OF OSLO)