Semințele de iarbă tratate cu lumină UV au potențialul de a reduce metanul la animalele hrănite la pășuni, potrivit companiei din Noua Zeelandă, BioLumic, citată de AgTechNews.

Deblocarea oportunităților

Inovatorul din Palmerston North se concentrează pe deblocarea de noi oportunități în agricultură. Fie prin îmbunătățirea trăsăturilor intergeneraționale în porumb, culturi furajere care reduc metanul sau cronologie mai rapide de dezvoltare a trăsăturilor, fondatorul și directorul științific al BioLumic, Jason Wargent, consideră că compania este în fruntea unei schimbări majore în modul în care culturile sunt optimizate pentru durabilitate și productivitate.

Următoarele câteva luni vor fi esențiale, deoarece își validează rezultatele testelor pe teren, crește producția și își extinde parteneriatele.

„Cercetarea științifică a arătat de mult timp că semnalizarea cu lumină UV duce la modificări ale expresiei genelor. Planta pur și simplu răspunde și se adaptează - ca o versiune instantanee a reproducerii, dar fără a modifica structura genetică de bază a plantei.

„Folosim un test de diagnosticare care studiază expresia genelor, permițându-ne să ne perfecționăm abordarea. Pentru a fi clar, ceea ce facem nu este modificarea genetică în niciun fel. În schimb, controlăm expresia genelor care sunt deja prezente în plantă, ghidându-le pe o cale care oferă beneficiile tehnologiei noastre.

„Combinând testul nostru de diagnostic cu progresele în tratarea semințelor, am obținut îmbunătățiri profunde ale trăsăturilor plantelor. Acum, ne concentrăm pe anumite culturi – echipa noastră este formată din 34 de oameni, așa că nu putem aborda încă fiecare cultură. Dar este doar o chestiune de timp. Extinderea și aducerea pe piață a primelor noastre produse este prioritatea, iar acel moment este aici.”

Compania, care a fost fondată din Universitatea Massey cu sprijinul unui incubator local, lucrează la o gamă variată de proiecte. Una dintre principalele sale aplicații este tratarea semințelor de porumb, care prezintă o oportunitate semnificativă, în special în regiuni precum SUA, precum și în multe alte părți ale lumii.

Randamentele porumbului

BioLumic va lansa comercial primul tratament pentru semințe în SUA pentru porumb:

„Inițial, am lucrat cu porumb hibrid – genul fermierii cultivat pentru cereale. Dar anul trecut, am făcut un pas îndrăzneț, experimentând tratarea soiurilor părinte de porumb în locul semințelor în sine. În mod normal, în producția de porumb hibrid, două soiuri parentale sunt încrucișate, iar semințele rezultate sunt apoi vândute fermierilor.

Am emis ipoteza că tratarea plantelor părinte ar putea crește productivitatea acestora, crescând randamentul semințelor.

„Apoi am evaluat semințele produse de aceste plante părinte tratate în teste în câmp – fără nici un tratament suplimentar asupra semințelor în sine.”

Rezultatele potrivit lui Wargent au fost remarcabile. „Am observat câștiguri de randament mai puternice în generația următoare decât am văzut când am tratat direct sămânța. Acest efect de transmitere intergenerațională ar putea duce la îmbunătățiri și mai mari ale performanței culturilor.”

Extinderea în culturile furajere

În timp ce compania s-a concentrat inițial pe tratarea semințelor pentru însămânțare directă, aceasta vede o mulțime de posibilități de inovație în jurul culturilor furajere, cum ar fi raigrass, care sunt esențiale pentru hrana animalelor. „Tehnologia noastră ar putea juca un rol cheie în îmbunătățirea trăsăturilor furajelor animale”, a spus CSO.

În prezent, startup-ul se concentrează pe raigrass anual și peren, cu planuri de extindere în continuare.

„Tehnologia noastră oferă o cale mult mai rapidă către culturi îmbunătățite în comparație cu reproducerea tradițională. Dacă începem să dezvoltăm o nouă trăsătură la o specie de cultură astăzi, estimăm o perioadă de trei ani pentru a o aduce pe piață - semnificativ mai scurtă decât programele convenționale de reproducere.

„Important, deoarece metoda noastră implică doar tratament cu lumină UV, nu există obstacole de reglementare. Lumina UV este radiație neionizantă, ceea ce înseamnă că nu modifică ADN-ul așa cum o face modificarea genetică. Acest lucru ne permite să aducem inovații pe piață mai rapid și mai eficient.”

Abordarea provocărilor climatice și reducerea metanului

În decembrie, Wargent a participat la Conferința privind agricultura și schimbările climatice din Noua Zeelandă, unde s-a concentrat major pe reducerea emisiilor de metan de la animale.

„Una dintre întrebările care au apărut în urma acelui eveniment a fost cum să ne asigurăm că orice tehnologie inovatoare îmbunătățește și productivitatea fermei – și aici credem că avem un avantaj major.

Când ne-am evaluat pentru prima dată conceptul în raigrass, nu ne uitam doar la creșterea conținutului de lipide (care poate ajuta la reducerea emisiilor de metan).

 Am observat, de asemenea, îmbunătățiri ale altor trăsături cheie, inclusiv creșterea productivității substanței uscate, energie metabolizabilă mai mare (hrană mai eficientă pentru animale) și rezistență sporită la stresul abiotic (imbunătățind potențial toleranța la secetă).

Declanșatorul lansării programului său de reducere a metanului a venit dintr-o investiție a AgriZero, un parteneriat public-privat din Noua Zeelandă. AgriZero, susținut de companii precum Fonterra și New ZGuvernul ealand, investește în soluții climatice pentru agricultură.

Cu această investiție, BioLumic sprijină testele pe teren pentru a valida reducerea metanului la animale, extinderea producției de tratare a semințelor pentru uz comercial și extinderea cercetării asupra speciilor furajere dincolo de raigrass.

„Estimăm că până în trimestrul 3 al acestui an vom trece de la cercetarea în seră la studiile pe teren. Dacă aceste studii confirmă reducerile preconizate de metan, ne propunem să lansăm primele noastre produse furajere comerciale în decurs de un an.

Deoarece metoda noastră implică numai tratament cu lumină UV, nu există obstacole de reglementare.

Jason Wargent, PhD, Chief Science Officer, BioLumic, spune:

„În timp ce raigrass este obiectivul nostru inițial, credem că această tehnologie poate fi aplicată la o gamă largă de specii furajere și piețe globale. Am avut deja discuții cu companii de semințe din Europa și Irlanda, unde sistemele de lactate hrănite cu iarbă fac această tehnologie deosebit de relevantă.

„În plus, cercetările noastre timpurii sugerează că beneficiile se extind dincolo de raigrass. În Noua Zeelandă, am evaluat silozul de porumb și am observat îmbunătățiri similare în concentrația de energie și compoziția lipidelor, demonstrând potențialul de a îmbunătăți hrana animalelor în diferite sisteme furajere.”

Cultivarea orezului pe bază de sol

În urmă cu aproximativ un an, BioLumic a început și un proiect axat pe semințele de orez, finanțat de Fundația Bill & Melinda Gates. Acest proiect își propune să îmbunătățească capacitatea de stabilire a orezului atunci când este plantat în zone precum nordul Indiei.

Scopul este acela de a sprijini tranziția de la orăștiile tradiționale inundate la cultivarea directă semănată în sol. Această schimbare este deja în curs, dar necesită inovații suplimentare pentru a spori ratele de succes.

Din perspectiva Fundației Gates, această tranziție are beneficii socio-economice. În mod tradițional, orezul este cultivat în câmpii inundate, unde începe ca puieți în tăvi înainte de a fi transplantat pe câmp.

Acest proces necesită adesea muncă manuală semnificativă, împiedicând copiii să meargă la școală și limitând oportunitățile femeilor de a se implica în alte activități comunitare. Dincolo de impactul social, există și un cost de mediu.

Orezăriile inundate sunt una dintre cele mai mari surse de emisii de metan, a doua numai după fermentația enterică de la animale. Microorganismele din apa stătătoare descompun materia organică și eliberează metan, contribuind la emisiile de gaze cu efect de seră.

„O provocare majoră în trecerea la cultivarea directă a orezului semănat în sol este controlul buruienilor. Fără mediul plin de apă al orezurilor tradiționale, buruienile devin mai competitive, ceea ce face mai greu pentru plantele de orez să se stabilească.

Aici intervine tehnologia noastră - abordarea BioLumic îmbunătățește germinația inițială, vigoarea și dezvoltarea rădăcinilor. Am demonstrat că tratamentele noastre cu lumină pot controla eficient aceste trăsături, ajutând orezul să se stabilească cu mai mult succes în condiții neinundate”, a explicat Wargent.

Valorificarea evoluției

Capacitatea plantelor de a detecta și de a răspunde cu ușurință la semnalele de lumină UV este considerată una dintre cele mai timpurii adaptări evolutive majore ale acestora.

„Prin ajustând tipul și intensitatea tratamentului UV pe care îl primește o plantă - lucru pe care îl aplicăm în activitatea noastră la BioLumic - putem direcționa rezultate fiziologice specifice. Profităm de evoluție, exploatând mecanismele naturale care au fost în vigoare de sute de milioane de ani. Lumina UV declanșează în primul rând răspunsuri de protecție și de aclimatizare la plante.”

Din punct de vedere istoric, cercetarea UV timpurie a fost condusă de preocupările legate de epuizarea stratului de ozon în anii 1980 și 1990.

Oamenii de știință s-au îngrijorat că expunerea crescută la UV ar putea avea un impact negativ asupra ecosistemelor și agriculturii.

Cu toate acestea, ceea ce cercetarea a arătat de fapt a fost că multe dintre răspunsurile plantelor la UV nu au fost dăunătoare, ci mai degrabă fac parte din procesele lor normale de aclimatizare. Expunerea la UV, de exemplu, poate spori producția de pigmenți de protecție în țesuturile plantelor, a declarat Wargent.

„Deși încă nu înțelegem pe deplin de ce tratamentele UV măresc randamentul, învățăm cum fac. O teorie este că plantele interpretează expunerea la UV ca un indiciu de pregătire pentru stresul mediului - anticipând o creștere bruscă a intensității UV. Acest preparat îi face mai rezistenți și mai eficienți, similar modului în care alte organisme se adaptează la semnalele de mediu.”

Pentru BioLumic, una dintre descoperirile sale majore a fost descoperirea că ar putea aplica această înțelegere semințelor. „Ca o companie în curs de dezvoltare, recunoaștem că există un anumit scepticism cu privire la ideea că pur și simplu luminarea asupra semințelor poate redirecționa întreaga cale de dezvoltare a unei culturi.

Cu toate acestea, rezultatele noastre sunt de netăgăduit. Deși în prezent suntem singura companie din lume care aplică această abordare, vedem atât o oportunitate incredibilă, cât și o provocare unică în conducerea acestei inovații.”

Tratamentele cu lumină UV sunt incredibil de diverse - mai mult ca o formulă decât o singură abordare uniformă.

„De fapt, estimăm că există peste 2 miliarde de regimuri diferite de lumină UV care ar putea fi aplicate semințelor în doar câteva secunde sau minute.

Întrebarea devine atunci: cum determinăm tratamentul optim pentru a obține eficacitatea dorită sau pentru a îmbunătăți trăsăturile specifice într-o anumită cultură? Una dintre cele mai mari descoperiri ale noastre ca companie a fost dezvoltarea unei metode precise pentru a răspunde la această întrebare.” (Foto: Freepik)