Wetenschappers van de belangrijkste landbouwonderzoeksinstituten van het VK hebben de handen ineengeslagen om een ​​nieuwe UK Crop Microbiome Cyrobank (UK-CMCB) te creëren om toekomstig onderzoek te waarborgen en de duurzame opbrengstverbetering van de zes belangrijkste voedselgewassen in het VK, waaronder gerst, haver, koolzaad, aardappel, suikerbieten en tarwe.

CABI, die het BBSRC-project leidt, sluit zich aan bij onderzoekers van Rothamsted Research, Scotland's Rural College (SRUC) en het John Innes Centre, bij het ontwikkelen van een 'Ark van Noach' van Britse microben uit gewassystemen die de eerste openbaar beschikbare hulpbron in zijn soort overal ter wereld zullen vormen.

Wetenschappers van de University of East Anglia (UEA) en het James Hutton Institute zullen ook samenwerken aan het initiatief dat ultramoderne cryo-onderzoekstechnieken zal gebruiken om belangrijke microbioommonsters van gewassen van verschillende bodemtypes in het VK te bewaren.

Het UK-CMCB zal onderzoekers een faciliteit bieden om gegevens en monsters voor hun werk te verkrijgen, inclusief levend microbieel materiaal en genomische en metagenomische sequenties (DNA) uit verschillende microbioomomgevingen, inclusief het rhizoplane.

Microbiomen zijn alle microben die aanwezig zijn in een ecosysteem, in dit geval die welke verband houden met de gewasplant, of ze aanwezig zijn in de bladeren, zaden en stengels of in de bulkgrond rond de wortels. Een gunstig microbioom resulteert in een gezonde plant en een verbeterde gewasopbrengst en een betere kwaliteit voeding.

Dr. Matthew Ryan, Beheerder, Genetische bronnenverzameling bij CABI, zei, "Door deze waardevolle microbiële monsters van gewassen te bewaren, van een 'uniek momentopname, ' we zullen een vertegenwoordiger genereren, zeer waardevolle en unieke hulpbron van belangrijke Britse gewassystemen die voor toekomstige generaties een essentiële hulpbron zullen worden voor wetenschappelijke onderzoekers.

"We zullen in het VK ontwikkelde cryotechnologie gebruiken die vloeibare stikstof gebruikt om de monsters veilig te houden bij zeer lage temperaturen. Als je wilt, het is een 'Ark van Noah' van Britse microben uit gewassystemen en een die veel potentieel opwindende toepassingen heeft."

Alle projectmiddelen zullen volledig worden gekarakteriseerd met behulp van geavanceerde DNA-sequencingtechnieken, zodat wetenschappers kunnen ontdekken welke microben - schimmels, bacteriën, archaea (eencellige micro-organismen met structuur vergelijkbaar met bacteriën) en virussen - zijn er, wat ze doen in het microbioom en welke rol ze spelen bij het verbeteren van de gewasgroei. De UK-CMCB zal een samengestelde database creëren met voorbeeldinformatie die is gekoppeld aan geannoteerde sequenties, metadata en analytische tools voor eindgebruikers.

Dit zal de eerste gesynchroniseerde hulpbron zijn die het totale microbioom van een verscheidenheid aan gewassen in gestandaardiseerde grondsoorten dekt, ondersteund door bioinformatica, microbiologen, fytosanitaire experts en opslagfaciliteiten van wereldklasse.

Dr. Tim Mauchline, Plant- en bodemmicrobioloog bij Rothamsted Research, zei, "De gezondheid van de bodem is bijzonder belangrijk. Als we de functie van microben in onze bodem beter kunnen begrijpen, kunnen we deze informatie gebruiken om boeren te helpen duurzame gewassen te produceren. Er is een duidelijke behoefte om de voedselproductie te verhogen en onze afhankelijkheid van chemische meststoffen en pesticiden te verminderen Het is absoluut noodzakelijk dat er biologische oplossingen worden gevonden om de voedselzekerheid van het VK te helpen verzekeren."

Dr. Nicola Holden, het leiden van het genomics- en bioinformatica-team bij SRUC en James Hutton Institute, zei, "We bevinden ons in een zeer opwindende tijd in ons begrip van microbiomen vanwege de vooruitgang in deep sequencing-mogelijkheden, vertelt ons niet alleen over de samenstelling van de microbiomen, maar ook informeren over hun functies. Deze bron zal basisgegevens opleveren over hoe verschillende soorten gewassen en de bodem waarop ze worden verbouwd, van invloed zijn op het microbioom. Het is onze ambitie om een ​​uitgebreide hulpbron te bieden die zal worden gebruikt om gewasproductiesystemen te optimaliseren."

Een ander werkpakket zal gericht zijn op het aantonen van het nut van de UK-CMCB voor de isolatie van plantengroeibevorderende bacteriën en de opbouw van synthetische gemeenschappen.

Dit omvat karakterisering van de kweekbare microbiota geassocieerd met gewasplanten en het genereren van gewas-geassocieerde synthetische microbiële gemeenschappen (SynComs) en testen op hun positieve impact op plantengroei. De microbiële consortia die via dit werkpakket worden gegenereerd, zullen worden toegevoegd aan de CryoBank en beschikbaar worden gemaakt voor het publiek.

Dr. Jacob Malone, Groepsleider, Moleculaire Microbiologie in het John Innes Centre, die de constructie- en testwerkzaamheden van SynCom zal leiden, zei:"Het UK-CMCB zal een uitgebreid platform bieden om onderzoek mogelijk te maken naar het optimaliseren van de plantopbrengst en het bieden van duurzame alternatieven voor milieubelastende landbouwchemicaliën."

Het 5-jarige project start in oktober 2020 en zal samenwerken met CHAP, het Britse Agritech-centrum voor gewasgezondheid en -bescherming, academische onderzoeken en de industrie.