Startup satser sit magiske touch på, at frø kan øge afgrødeudbyttet

Kan fællesskaber af mikroorganismer, der lever i sunde planter, have nøglerne til dramatisk at øge afgrødeudbyttet? Et nyt venture-støttet selskab satser ja.

Indigo , en opstart i Cambridge, Massachusetts, udvikler mikrobe-baserede afgrødebehandlinger identificeret gennem undersøgelse af de gavnlige bakterier og svampe - samlet kendt som mikrobiomet - der naturligt lever i og omkring planter. Tidligere kendt som Symbiota, annoncerede Indigo torsdag, at det i år ville frigive sine to første produkter, mikrobebaserede frøbelægninger til to ikke-oplyste afgrøder.

At bruge gavnlige mikrober til at styrke afgrøder er ikke en ny idé. Store frøfirmaer som Monsanto og Syngenta har frigivet frø behandlinger, der indeholder mikrober og investerer i relateret forskning og udvikling. Indigo er unik i sit fokus på mikrober, der lever i plantevævet, i modsætning til i jorden nær plantens rødder, siger virksomhedens administrerende direktør David Perry. Forskere er først for nylig begyndt at indse omfanget af disse samfund og deres betydning for plantesundheden.

En af de mikrober, Indigo tester, giver sojabønner mere modstandsdygtighed over for tørre forhold og har ført til et udbyttestigning i drivhustests. Til venstre er ubehandlede kontroller, og planterne til højre blev behandlet med den nye stamme.

Indtil videre har Indigos videnskabsmænd felttestet dets gavnlige mikrober på majs, hvede, bomuld, soja, byg, raps, forskellige bønner, kikærter og sorghum. Perry siger, at baseret på felttestresultater forventer virksomheden, at deres første produkter muliggør en udbytteforbedring på 10 procent eller mere i forhold til ubehandlede afgrøder. Han siger, at Indigos afgrøder heller ikke behøver så meget pesticider eller gødning for at trives.

Mange eksperter hævder, at landbrugets produktivitet med dens nuværende vækstrate ikke vil følge med efterspørgslen efter afgrøder, som forventes at stige betydeligt mellem nu og 2050 takket være mange faktorer, herunder befolkningsvækst, større fødevareforbrug på grund af øget velstand og øget brug af biobrændstoffer. At forbedre udbyttet af flere afgrøder med 10 procent ville være som at springe et årti frem, siger Perry, eftersom den globale landbrugsproduktivitet stiger med omkring 1 procent årligt.

En skærpelse af konkurrencen om jord og andre ressourcer betyder at forbedre udbyttet vil være afgørende. En stor del af de forbedringer, der er foretaget i løbet af de sidste årtier, har været takket være brugen af ​​pesticider, herbicider og kunstgødning. Indigos grundlæggere satte sig for at finde en anden måde og kan have fundet en i mikrobiomet.

Ligesom det menneskelige mikrobiom har plantemikrobiomer udviklet sig til at udføre gavnlige og endda vitale funktioner for deres værter. I et velkendt eksempel omdanner bakterier, der lever i knuder på rødderne af bælgplanter, nitrogen til en brugbar form for planterne. Mikrober, der lever i rødderne eller bladene, kan gøre ting som at beskytte planten mod specifikke skadedyr eller styrke dens evne til at overleve barske miljøforhold. Perry siger, at moderne frø har færre mikrober og mindre diversitet i stammer end deres vilde modstykker eller endda ældre frø. En hypotese er, at moderne landbrugspraksis, især brugen af ​​fungicider, har ændret mikrobiomer af afgrøder på skadelige måder.

Indigo tester en mikrobe, der øger rodvækst i bomuldsfrøplanter under tørkeforhold i drivhuset. Planterne til venstre er ubehandlede kontroller; dem til højre er blevet behandlet med den nye stamme.

Ved at sekventere genomerne fra organismer fundet i tusindvis af planteprøver taget fra hele verden, har Indigos videnskabsmænd skabt en database med mere end 40.000 individuelle mikrober. Ved hjælp af maskinlæringsalgoritmer identificerer de specifikke organismer, der sandsynligvis vil være gavnlige under visse forhold - for eksempel mikrober, der kan gøre en bestemt afgrøde mere tolerant over for tørre forhold. Lovende kandidater går videre til drivhustest og i sidste ende felttest.

Ideen bag Indigo afspejler et temmelig nyligt paradigmeskifte i tænkningen om plantemikrobiomet, der ligner det, der er foregået i medicin, hvor kun i de sidste mange år har forskere indset mikrobiomets betydning for menneskers sundhed, siger Betsy Arnold , professor i plantevidenskab og økologi og evolutionsbiologi ved University of Arizona. Forskere har studeret mikrober, der er gavnlige for planter i årtier, siger Arnold, en akademisk samarbejdspartner med Indigo. Men meget af det arbejde var fokuseret på individuelle plante-mikrobe-interaktioner, og forskerne samler nu den viden.

Opklaringen af ​​plantemikrobiomets funktion i sundhed og produktivitet er lige begyndt, siger Perry. Vi ved sandsynligvis 1 eller 2 procent af det, vi kommer til at vide om fem eller 10 år.

skjule