Исследование плесневых грибов для замены пестицидов

DTU помогает крупной международной компании FMC найти природные вещества для борьбы с грибковыми болезнями сельхозкультур. В проекте "Smarter AgroBiological Screening" (SABS) задействована большая коллекция университета — 38 400 изолятов плесневых грибов, хранящихся при 9°C, и меньшая коллекция бактерий.

Почему грибы перспективны?

По словам доцента Расмуса Джона Норманда Франдсена, каждый плесневый гриб обладает 50–80 биосинтетическими путями (сериями реакций для производства биоактивных веществ). Для сравнения: у бактерии их 6–7, а у дрожжевой клетки — ни одного. О назначении до 95% этих природных веществ ничего не известно, но они могут быть полезны.

Срочность поиска альтернатив

ЕС предлагает сократить использование пестицидов на 50% к 2030 году и полностью запретить их в чувствительных зонах. Однако, согласно меморандуму Орхусского университета, отказ от пестицидов может снизить урожайность зерновых на 23%, а сахарной свеклы и картофеля — до 50%. Нужны новые решения для обеспечения урожаев без увеличения посевных площадей и выбросов CO2.

Автоматизация исследований

Сейчас коллекцию грибов вручную переносят лаборанты. В рамках проекта её "модернизируют" для роботизированного скрининга:

  1. Споры грибов переносят на агаровые пластины для роста (8–10 дней).
  2. Затем свежие споры помещают в пластиковые планшеты с 24 лунками.
  3. Робот переводит грибы в формат планшета с 96 лунками. Это позволит в будущем единовременно скринировать примерно в 100 раз больше грибов. Коллекция в новом формате будет храниться при -80°C для многократного использования.

Тренд на высокопроизводительные лаборатории

Автоматизация резко увеличивает скорость и объём данных. Если раньше в исследованиях обычно участвовали десятки микроорганизмов, теперь — сотни. Это требует привлечения специалистов по программированию роботов и обработке больших биоданных. Данные скрининга также позволят применять искусственный интеллект для выявления паттернов, неочевидных для человека.

Первые результаты и перспективы

В проекте SABS уже выявлены перспективные грибы, производящие нужные биоактивные вещества в лаборатории. Кандидаты переданы FMC для дальнейшего изучения. Следующий шаг — полевые испытания на зерновых культурах.

Как отмечает Бургхард Либманн, директор по R&D здоровья растений FMC, биопестициды — это устойчивый инструмент. Они дают новые методы борьбы с болезнями растений, продлевают эффективность существующей химии, борются с резистентностью и защищают окружающую среду. Экспертиза DTU в области микробиологии, геномики, метаболизма, автоматизации и ИИ крайне ценна для проекта.