Nyckeln till att mata världen i nästa jordbruksrevolution? Mikrobiomet, säger NCSU-forskare

Publiceringsdatum: 24 augusti 2020

RALEIGH – Nyckeln till nästa jordbruksrevolution? En nationell arbetsgrupp som släpper en vetenskaplig artikel i dag säger att svaret ligger i mikrobiomet – samhällena av mikroorganismer som samexisterar på, i och nära växter.

Enligt Ignazio Carbone och Megan Andrews, forskare med NC State-anknytningar som tillsammans var ordförande för arbetsgruppen, "Tidigare framgångar med mikrobiella lösningar kombinerat med ny förståelse och teknologi har ett stort löfte att leda till den jordbruksrevolution som krävs för att fortsätta att föda vår värld. ”

Att uppnå det löftet, säger de, kommer att kräva ökad finansiering och bättre infrastruktur för relaterad forskning, mer tvärvetenskapligt samarbete och förbättrade strategier för vetenskapskommunikation, allmänhetens engagemang, produktreglering och policyutveckling.

Arbetsgruppens papper, utgiven av Rådet för lantbruksvetenskap och teknik, är tillgänglig för gratis nedladdning.

Carbone, professor vid NC State's Department of Entomology and Plant Patology och Andrews, en projektledare som nyligen lämnade universitetet, kommer att leda ett webbseminarium om arbetsgruppens resultat klockan 13.00 Eastern Time tisdagen den 25 augusti. Carbone och Andrews kommer att dela publikationshöjdpunkter, och deras kommentarer kommer att följas av en paneldiskussion och en frågestund med flera av tidningens författare. Anmälan till gratis webinar kan göras här.

VARFÖR TIDEN ÄR RÄTT

Publikationens författare säger att dagens jordbruksutmaningar är alarmerande: världens befolkning växer snabbt, men mängden odlingsmark per capita har minskat, tillgänglig jordbruksmark förbrukas av stadsutveckling i oöverträffade takter, klimatet förändras och skördarna platåger. .

Nu, säger de, är det dags att fokusera på växtmikrobiomet som en källa till jordbrukslösningar för att förbättra grödans produktivitet.

"Forskare har nu en bättre förståelse för hur komplexa interaktioner mellan växt-jord och mikrober kan vara," säger Carbone och Andrews. "Nuvarande framsteg inom teknik och databehandling gör det nu möjligt att samla in och analysera de enorma mängder data som behövs för att studera denna komplexitetsnivå, och ett växande stöd för förvaltning av mark och miljö kräver lösningar för att öka skörden samtidigt som man minskar kemiska och vattentillförsel.”

Carbone sa att nya metoder kommer att "tillåta forskare att identifiera en större andel av mikrobiomet och därmed skapa en mer komplett bild av vem som finns i ett komplext mikrobiomprov."

KOMMUNIKATION, REGLER, FINANSIERING GÖR SKILLNAD

Att omsätta den kunskapen genom produktion av nya biologiska produkter kan ta tid och kan innebära många regleringar. Spjutspetsteknologier gör mikrobiell data användbar, men för att kunna användas framgångsrikt måste de kommuniceras effektivt till allmänheten.

Som arbetsgruppsmedlem Andrew Binder, från NC State's Department of Communication, säger: "Till och med utvärderingen av hur riskabla eller fördelaktiga människor ser en teknik kan vara nära relaterad till de band som en person har till andra i sin familj, bland vänner och i deras bredare samhälle.”

TASK FORCE GER SEX REKOMMENDATIONER

Att utnyttja mikrobernas kraft, konstaterar arbetsgruppen, kommer att kräva investeringar i tvärvetenskaplig utbildning, forskning och teknik, nya partnerskap och nya modeller för utbildning. Arbetsgruppens rapport avslutas med sex rekommendationer:

• Avsätt resurser för forskning och utveckling av infrastruktur för att öka förståelsen av fytobiomets dynamiska komplexitet – växten och samhället av mikrober, djur och den geofysiska miljön som påverkar växten
• Fondera utveckling och tillämpning av banbrytande teknologier – såsom maskininlärning, precisionsjordbruk och sensorer – relevant för forskning om jordbruksmikrobiom
• Samla forskare, samhällsvetare och intressenter för att utveckla strategier kring kommunikation, allmänhetens engagemang, produktreglering och policyutveckling för mikrobiombaserade lösningar
• Öka finansieringen och incitamenten för tvärvetenskaplig forskning, utbildning och träning inom jordbruks- och mikrobiomeområdena
• Uppmuntra nya modeller för att utbilda doktorander för att öka tvärvetenskaplig läskunnighet, förmåga att arbeta i team och kommunicera.
• Uppmuntra industri-akademiska partnerskap och tillhandahålla program och medel för att överbrygga klyftan mellan lovande labbresultat och framgångsrika fältspår relaterade till grödamikrober

Hos NC State, säger Carbone och Andrews North Carolina Plant Sciences Initiative har placerat universitetet och dess partners för att hjälpa till att ta itu med arbetsgruppens rekommendationer genom att utnyttja starka tvärvetenskapliga team av forskare vid NC State och långvariga relationer med bioteknikföretag inom jordbruket och råvarugrupper.

SAMARBETEN MED INDUSTRI-UNIVERSITET ÄR VIKTIGA

De säger att det är avgörande för akademi och industri att arbeta tillsammans för att påskynda upptäckten och kommersialiseringen av nya mikrobbaserade jordbrukslösningar.

Just nu forskar Carbone och hans kollegor om hur mikrober utvecklas i jordbruksfält; huruvida mikrobiell samhällsstruktur påverkas av växter och andra organismer som upptar samma utrymme; och de genetiska mekanismerna som tillåter mikrober att snabbt reagera på miljöstörningar som torka, översvämning, näringsbrist eller växtsjukdomar.

Förutom Andrews, Carbone och Binder är arbetsgruppens författare Natalie Breakfield, NewLeaf Symbiotics; Owen Duckworth, North Carolina State University; Kirk Francis, BASF; Susanna L. Harris, University of North Carolina vid Chapel Hill; Linda Kinkel, University of Minnesota; Jan Leach, Colorado State University: Gregory Maloney, Novozymes North America, Inc.; Kelci Miclaus, SAS Institute, Inc.; Elizabeth Shank, University of Massachusetts Medical School; Elizabeth Stulberg, Alliance of Crop, Soil, and Environmental Science Societies; Carolyn Young, Noble Research Institute; och Sherryl Yu-Su, Novozymes North America, Inc.

De Rådet för lantbruksvetenskap och teknik är ett internationellt konsortium av vetenskapliga och professionella föreningar, företag och ideella organisationer. Genom sitt nätverk av experter samlar CAST ihop, tolkar och kommunicerar trovärdig, balanserad, vetenskapsbaserad information till beslutsfattare, media, den privata sektorn och allmänheten.

(C) NCSU

Ursprunglig artikelkälla: WRAL TechWire