211service.com
Startup satsar sin magiska touch på att frön kan öka skörden
Kan samhällen av mikroörganismer som lever i friska växter inneha nycklarna till att dramatiskt öka skördarna? Ett nytt venture-backed företag satsar ja.
Indigo , en startup i Cambridge, Massachusetts, utvecklar mikrobbaserade grödor som identifierats genom studiet av de nyttiga bakterierna och svamparna – gemensamt känd som mikrobiomet – som naturligt lever i och runt växter. Tidigare känd som Symbiota, meddelade Indigo på torsdagen att det i år skulle släppa sina två första produkter, mikrobbaserade fröbeläggningar för två okända grödor.
Att använda nyttiga mikrober för att stärka grödor är ingen ny idé. Stora fröföretag som Monsanto och Syngenta har släppt utsäde behandlingar som innehåller mikrober och investerar i relaterad forskning och utveckling. Indigo är unik i sitt fokus på mikrober som lever i växtvävnaden, till skillnad från i jorden nära växtens rötter, säger företagets vd David Perry. Forskare har först nyligen börjat inse omfattningen av dessa samhällen och deras betydelse för växthälsa.
En av mikroberna som Indigo testar ger sojabönor mer motståndskraft mot torra förhållanden och har lett till en avkastningsökning i växthustester. Till vänster finns obehandlade kontroller, och plantorna till höger behandlades med den nya stammen.
Hittills har Indigos forskare testat dess nyttiga mikrober på majs, vete, bomull, soja, korn, raps, olika bönor, kikärter och durra. Perry säger att baserat på fälttestresultat förväntar sig företaget att dess första produkter möjliggör en avkastningsförbättring på 10 procent eller mer jämfört med obehandlade grödor. Han säger att Indigos grödor inte heller behöver så mycket bekämpningsmedel eller gödningsmedel för att frodas.
Många experter hävdar att jordbrukets produktivitet vid sin nuvarande tillväxttakt inte kommer att hålla jämna steg med efterfrågan på grödor, som förväntas öka avsevärt mellan nu och 2050 tack vare många faktorer, inklusive befolkningstillväxt, större livsmedelskonsumtion på grund av ökad rikedom och ökad användning av biobränslen. Att förbättra avkastningen av flera grödor med 10 procent skulle vara som att hoppa framåt ett decennium, säger Perry, eftersom den globala jordbruksproduktiviteten ökar med ungefär 1 procent per år.
Att skärpa konkurrensen om mark och andra resurser innebär att förbättra avkastningen blir avgörande. Mycket av de förbättringar som gjorts under de senaste decennierna har varit tack vare användningen av bekämpningsmedel, herbicider och kemiska gödningsmedel. Indigos grundare försökte hitta ett annat sätt och kan ha hittat ett i mikrobiomet.
Precis som den mänskliga mikrobiomen har växtmikrobiomer utvecklats för att utföra fördelaktiga och till och med vitala funktioner för sina värdar. I ett välkänt exempel omvandlar bakterier som lever i knölar på baljväxternas rötter kväve till en användbar form för växterna. Mikrober som lever i rötterna eller bladen kan göra saker som att skydda växten mot specifika skadedjur eller stärka dess förmåga att överleva svåra miljöförhållanden. Perry säger att moderna frön har färre mikrober och mindre mångfald i stammar än deras vilda motsvarigheter eller till och med äldre frön. En hypotes är att moderna jordbruksmetoder, i synnerhet användningen av fungicider, har förändrat grödors mikrobiomer på ett skadligt sätt.
Indigo testar en mikrob som ökar rottillväxten i bomullsplantor under torka i växthuset. Växterna till vänster är obehandlade kontroller; de till höger har behandlats med den nya stammen.
Genom att sekvensera genomerna från organismer som finns i tusentals växtprov tagna från hela världen har Indigos forskare skapat en databas med mer än 40 000 individuella mikrober. Med hjälp av maskininlärningsalgoritmer identifierar de specifika organismer som sannolikt är fördelaktiga under vissa förhållanden - till exempel mikrober som kan göra en viss gröda mer tolerant mot torra förhållanden. Lovande kandidater går vidare till växthustestning och så småningom fälttester.
Idén bakom Indigo återspeglar ett ganska nyligt paradigmskifte i tänkandet om växtmikrobiomet som liknar det som har hänt inom medicinen, där forskare bara under de senaste åren har insett mikrobiomets betydelse för människors hälsa, säger Betsy Arnold , en professor i växtvetenskap och ekologi och evolutionär biologi vid University of Arizona. Forskare har studerat mikrober som är fördelaktiga för växter i decennier, säger Arnold, en akademisk samarbetspartner med Indigo. Men mycket av det arbetet var fokuserat på individuella växt-mikroberinteraktioner, och forskare håller nu på att sammanföra den kunskapen.
Upplösningen av växtmikrobiomets funktion i hälsa och produktivitet har precis börjat, säger Perry. Vi vet förmodligen 1 eller 2 procent av vad vi kommer att veta om fem eller 10 år.