Proyecto H2020 TomRes: UN ENFOQUE NOVEDAD E INTEGRADO PARA AUMENTAR LA TOLERANCIA AL ESTRÉS MÚLTIPLE Y COMBINADO EN PLANTAS QUE UTILIZAN EL TOMATE COMO MODELO
- Tipo Proyecto
- Status Completado
- Ejecución 2017 -2021
- Presupuesto asignado 5.996.175,00 €
- Alcance Europeo
- Principal fuente de financiación H2020
- Sitio web del proyecto Proyecto TomRes
Descripción
El tomate es uno de los productos agrícolas más cultivados en Europa. Se cultiva en muchos países, tanto en campo abierto como en recintos protegidos. Sin embargo, el cultivo del tomate se ve amenazado por el estrés hídrico y nutricional. El proyecto TomRes, financiado con fondos europeos, busca proporcionar una solución muy necesaria mediante una amplia investigación y desarrollo. El proyecto comenzará seleccionando cuidadosamente diversas accesiones que muestren tolerancia al estrés, manteniendo al mismo tiempo una alta calidad y rendimiento. Este proceso implica la identificación de rasgos deseables que contribuyan a la tolerancia al estrés. El proyecto también realizará rigurosas pruebas y optimizará las estrategias agrícolas. El objetivo final de TomRes es proporcionar a agricultores y especialistas datos y resultados valiosos.
Descripción de actividades
La primera línea de investigación de TOMRES fue la selección de líneas resilientes de tomate y alelos ligados a la resiliencia. Tras una selección preliminar basada en la literatura, TOMRES cribó 219 accesiones que se probaron para obtener la Colección TOMRES (TC), que se cribó bajo estrés combinado para varios rasgos, a menudo menos investigados, como la arquitectura radicular y la micorrización arbuscular. Se identificaron dos QTL de resiliencia bajo estrés combinado a partir de una población de tomate x pennelli, y se identificaron y fenotiparon 95 alelos de genes ligados a la resiliencia en tomate.
Un segundo enfoque de TOMRES fue la investigación del papel de las estrigolactonas (SL) y los rasgos ligados a la raíz en la resiliencia al estrés combinado. En este caso, se evaluaron los efectos de SL en la WUE y la NUE mediante tratamientos y agotamiento genético. SL aumentó la exudación radicular y la eficiencia del uso de P en condiciones de escasez de P. Además, SL mejora la memoria de estrés por sequía y afecta la expresión de miRNAs seleccionados. Se estableció el uso de SL como componentes de bioestimulantes agrícolas. Se realizó el fenotipado radicular de accesiones de TC con técnicas avanzadas y se estudió el control genético de la infección micorrízica. Se estudiaron cientos de genes y epigenes implicados en las respuestas al estrés combinado mediante transcriptómica, q-RT-PCR y técnicas ómicas dirigidas a la cromatina.
El enfoque de TOMRES incluyó un enfoque importante en la investigación sobre el manejo de cultivos. Se optimizó el policultivo con leguminosas (frijol, caupí, haba) y el proyecto seleccionó nuevas cepas silvestres autóctonas de rizobios. Se abordó la aplicación de bioestimulantes para aumentar la UEA y la UEN, centrándose en particular en dos productos desarrollados por los socios de TOMRES, que mostraron resultados muy prometedores. Se probó la aplicación de rizobacterias promotoras del crecimiento vegetal. Dos accesiones de TC mostraron resultados prometedores como portainjertos. Finalmente, se optimizaron y probaron tecnologías de tratamiento de tasa variable para la agricultura de precisión en ensayos de campo bajo estrés hídrico.
Los datos recopilados centralmente por TOMRES se incorporaron a un repositorio de acceso abierto. Se realizó un análisis de impacto ambiental: las soluciones innovadoras de TOMRES mostraron resultados alentadores, ya que se redujeron la pérdida de nutrientes del suelo, la acumulación de metales pesados ??y la contaminación microbiana. Se realizó un análisis de impacto económico y social basado en datos de campo y en dos encuestas independientes (en Italia y la UE). Se implementaron dos sistemas de apoyo a la toma de decisiones utilizando datos de TOMRES, que están a disposición de agricultores, responsables políticos y consumidores para facilitar sus decisiones hacia un cultivo de tomate resiliente.
TOMRES implementó un ambicioso programa de ensayos de campo y actividades de demostración. Dentro de la Red de Agricultores de TOMRES, se realizaron más de 15 ensayos en fincas, centrados en la evaluación de accesiones, bioestimulantes y técnicas de manejo de campo de TOMRES. Los ensayos de campo confirman que la innovación de TOMRES puede ayudar a los agricultores a afrontar el estrés combinado, siempre que se preste atención al entorno y las técnicas locales. Los socios de TOMRES organizaron capacitaciones participativas de campo en los sitios de prueba.
Se difundieron comunicados de prensa y redes sociales, junto con un boletín informativo periódico, dirigidos al público general. Se organizaron eventos participativos para agricultores, a quienes también se les brindó información a través de publicaciones técnicas y resúmenes de prácticas agrícolas de EIP. La comunicación científica se basó principalmente en artículos científicos, talleres y una escuela de verano.
Descripción contextual
Los cultivos de hortalizas requieren grandes volúmenes de agua y fertilizantes. Sin embargo, el agua suele ser escasa y el consumo agrícola compite con el uso civil e industrial. Los fertilizantes se están volviendo limitantes por razones ambientales y económicas, mientras que la eutrofización impacta la calidad del suelo y el agua. La investigación de TOMRES se ha centrado en el desarrollo de procesos y recursos que aumenten la resiliencia de las plantas al estrés combinado de sequía y nutrientes, y maximicen la eficiencia del uso del agua y los nutrientes, centrándose en el tomate, un importante cultivo europeo. Los objetivos generales de TOMRES se han abordado de la siguiente manera:
TOMRES ha identificado líneas de tomate resilientes, alelos novedosos y rasgos genéticos que confieren una EUN y una EUA superiores mediante un programa de amplio alcance de cribado de accesiones existentes y la búsqueda y clonación de nuevos QTL y alelos.
TOMRES ha mejorado el conocimiento básico de los procesos fisiológicos y moleculares activados en el tomate por el estrés combinado, aclarando el papel de las hormonas, en particular las estrigolactonas, y de los genes candidatos, también relacionados con rasgos subterráneos como la arquitectura radicular y la micorrización arbuscular.
TOMRES ha diseñado y optimizado estrategias de gestión sostenible de cultivos que mejoran la resiliencia al estrés combinado, como el multicultivo con leguminosas, la selección de portainjertos, la aplicación de bioestimulantes desarrollados en el proyecto y técnicas de tasa variable para riego y fertilización de precisión.
TOMRES ha evaluado los efectos de la adopción de estas herramientas innovadoras mediante el análisis de su impacto económico, social y ambiental, y el desarrollo de Sistemas de Apoyo a la Toma de Decisiones para la toma de decisiones informadas en el cultivo del tomate.
TOMRES ha propiciado un entorno propicio para la implementación y la adopción de los resultados del proyecto mediante actividades abiertas con múltiples actores, que incluyen pruebas y demostraciones en fincas, gestión de la innovación para su comercialización, actividades de capacitación participativa con agricultores, talleres científicos y una escuela de verano, publicaciones científicas, un informe de políticas y comunicación en medios.
Objetivos
El tomate es uno de los principales productos agrícolas de la UE, se cultiva en toda Europa en campo abierto y protegido y en invernaderos, lo que representa un cultivo modelo biológico y agronómico. El estrés combinado de agua y nutrientes es un problema importante para los productores de tomate y se necesitan soluciones para salvaguardar los rendimientos y al mismo tiempo preservar el medio ambiente. TOMRES seleccionará, entre más de 10.000 muestras disponibles, portainjertos y vástagos que toleren el estrés combinado, manteniendo al mismo tiempo la calidad y el rendimiento de la fruta, aprovechando enfoques de selección innovadores. Se identificarán nuevos rasgos, en particular los subterráneos, que podrán explotarse en la cría. Se estudiará el papel de hormonas seleccionadas (strigolactonas y brasinoesteroides) para identificar otros rasgos de resiliencia. TOMRES probará y optimizará estrategias sostenibles de manejo de cultivos, como el cultivo asociado de leguminosas, técnicas de fertilización y riego de precisión, manipulación de microorganismos simbióticos y el uso de portainjertos más adecuados para la absorción de agua y nutrientes del suelo. Se desarrollarán nuevas estrategias de gestión de genotipos X con el objetivo de reducir la aplicación de N y P en al menos un 20% y el aporte de agua en un 40%, garantizando al mismo tiempo la sostenibilidad ambiental y la viabilidad económica de las soluciones propuestas. Las pruebas se integrarán con el análisis del impacto ambiental (emisiones de efecto invernadero, calidad del agua) y socioeconómico. Se procesarán datos agronómicos, ambientales y económicos para la construcción de modelos y de un Sistema de Apoyo a la Decisión. Las actividades de demostración y difusión seguirán todo el curso del proyecto y transferirán los resultados a diferentes entornos y otros sistemas de cultivo, garantizando así el mayor impacto de los conocimientos adquiridos en la economía de la UE. La transferencia transdisciplinaria de conocimientos entre agricultores, criadores, industrias, asociaciones y científicos se garantizará mediante un enfoque sólido de múltiples actores desde la etapa de planificación.
Resultados
Reducir las necesidades de agua y fertilizantes en los cultivos de tomates proporciona una base sólida para el cultivo de tomates de próxima generación que sea más sostenible ambiental y económicamente.
El tomate es uno de los cultivos básicos de la UE, cultivado en toda Europa en campos abiertos y protegidos, así como en invernaderos. Los productores de tomate se enfrentan a un estrés hídrico y nutricional combinado en sus cultivos, y se necesitan soluciones para salvaguardar las cosechas y preservar el medio ambiente. El proyecto TomRes , financiado con fondos europeos , probó y optimizó estrategias de gestión sostenible de cultivos, como el cultivo intercalado de leguminosas, las técnicas de fertilización y riego de precisión, la manipulación de microorganismos simbióticos y el uso de portainjertos más adecuados para la absorción de agua y nutrientes del suelo. Los socios del proyecto implementaron un proceso de selección para identificar los genotipos de tomate más resistentes al estrés combinado (sequía y escasez de nutrientes). «A partir de unas 10 000 accesiones disponibles, se examinaron más de 200 en campo abierto, entre las cuales 80 eran variedades autóctonas mediterráneas de larga vida útil, para seleccionar una colección TomRes de 43 accesiones de líneas dotadas de una tolerancia superior al estrés combinado», explica Andrea Schubert, coordinadora del proyecto.
Cómo hacer que los tomates sean más resistentes y de mejor rendimiento
TomRes contribuyó con avances científicos básicos, como más de 20 nuevos alelos (y líneas que los portan) que pueden ayudar a controlar el rendimiento del tomate bajo estrés y utilizarse en la selección asistida por marcadores para la resiliencia. El proyecto proporcionó nuevos conocimientos sobre el papel de dos fitohormonas fundamentales, las estrigolactonas y los brasinoesteroides, en la resiliencia, el desarrollo y la memoria ambiental de las plantas. Mediante fenotipado con tecnología avanzada, TomRes descubrió nuevos rasgos asociados a las raíces, relevantes para la resiliencia al estrés combinado. Estos nuevos rasgos están relacionados con la arquitectura y la fisiología radicular y se asocian con microbios beneficiosos. «Logramos optimizar las prácticas de manejo (riego y fertilización a tasa variable, portainjertos resilientes, bioestimulantes, abonos verdes y rotaciones) y seleccionar combinaciones de estos para lograr una resiliencia óptima al estrés combinado en tomates», afirma Schubert. Las líneas de tomate seleccionadas y los rasgos de resiliencia representan una fuente accesible para los mejoradores de tomate interesados ??en proporcionar genotipos resilientes a los agricultores. Las técnicas de manejo optimizadas han demostrado alcanzar el objetivo establecido en el proyecto de reducir las necesidades de agua y fertilizantes. TomRes proporciona ahora una base sólida para el cultivo de tomates de próxima generación que es más sostenible ambiental y económicamente.
Aplicación de los conceptos del proyecto a futuras investigaciones
Los socios del proyecto proporcionaron los informes necesarios y ahora participan activamente en la promoción de un entorno de investigación donde, con la ayuda de financiación nacional y de la UE, los conceptos de TomRes pueden mejorarse e implementarse aún más, tanto en tomate como en otros cultivos. Un ejemplo es el proyecto VEG-ADAPT , financiado por PRIMA, que transfiere los conceptos de TomRes a la zona mediterránea y a otros cultivos. Los agricultores y la industria que participan en la red están sentando las bases para la explotación comercial de los resultados del proyecto que les interesan. El proyecto se benefició enormemente de una Junta de Partes Interesadas, establecida para brindar asesoramiento y retroalimentación durante todo el proyecto y contribuir al enfoque multiactor de TomRes. La difusión a científicos, agricultores y el público en general fue intensa y no se interrumpió durante la pandemia de COVID-19, durante la cual se celebraron una escuela de verano en línea y dos talleres. Las encuestas sobre la aceptación del tomate sostenible por parte de los consumidores han tenido éxito en la difusión de los conceptos del proyecto y en medir el interés de la sociedad en sistemas de cultivo novedosos, más ecológicos y sostenibles.
Información adicional
En TOMRES se integraron diferentes capas de investigación para abordar de manera eficiente los problemas de resiliencia al estrés combinado y de eficiencia en el uso del agua y los nutrientes. Unas pocas cifras pueden transmitir la magnitud del trabajo realizado por TOMRES, el progreso y los resultados obtenidos, y sus impactos.
Impacto en los agricultores: dos sistemas de soporte de decisiones para apoyar a los agricultores en la gestión del cultivo de tomate; eventos de aprendizaje participativo en la red de agricultores de TOMRES que incluye a 17 agricultores en 5 países de la UE; una serie de soluciones técnicas sostenibles, que incluyen cultivos múltiples, bioestimulantes, portainjertos, técnicas de tasa variable, que aumentan la WUE y la NUE bajo estrés combinado en el campo hasta en un 20%; 8 publicaciones técnicas y 23 resúmenes de prácticas en formato EIP-AGRI
Impacto en la industria: dos QTL aislados para resiliencia al estrés combinado; 95 alelos novedosos para resiliencia que se utilizarán en programas de mejoramiento; dos bioestimulantes desarrollados y caracterizados en condiciones de campo; cuatro empresas que desarrollan nuevos productos basados ??en la innovación de TOMRES
Impacto en la ciencia: más de 200 accesiones de tomate examinadas bajo estrés combinado; 31 genes recientemente caracterizados vinculados a la resiliencia; más de 15 ensayos de campo de técnicas de gestión de cultivos; una escuela de verano y dos talleres científicos 78 publicaciones científicas de acceso abierto, incluidas 31 en revistas arbitradas
Impacto en los responsables políticos y el público en general: un documento de opinión; participación en cinco importantes eventos abiertos; > 75 artículos de prensa y > 700 comunicados de prensa
TOMRES ofrece un rico legado de investigación validada en el campo que se utilizará para seguir desarrollando nuevas técnicas para tomates resistentes al estrés y de uso eficiente. TOMRES también ha sido un brillante ejemplo de cómo diferentes capas de investigación pueden integrarse con éxito para generar herramientas novedosas y efectivas de innovación en la agricultura. Y finalmente, los datos de TOMRES respaldarán la investigación en futuros proyectos dirigidos a la sostenibilidad ambiental y la adaptación al cambio climático de los cultivos de hortalizas.
Coordinadores
- UNIVERSITA DEGLI STUDI DI TORINO (UNITO)
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