Welkom bij
Moderne landbouw
!
We spraken met BioConsortia, een agrarisch biotechbedrijf met hoofdkantoor in Davis, Californië, dat is een recent gepatenteerde manier om de specifieke combinatie van plantenmicroben te identificeren om de gewasopbrengst in maïs te helpen verbeteren, tarwe, en sojabonen. Er staat dat in 2017, het zal in staat zijn om zijn eerste zaadbehandelingen op de markt te brengen met de microbe-combo die een plant in staat zou stellen minder kunstmest te gebruiken en toch vergelijkbare opbrengsten te krijgen.
De technologie lijkt op wat een plantenveredelaar zou kunnen doen als hij samenwerkt met een microbioloog aan snelheid.
Een scepticus wijst erop dat het moeilijk kan zijn om zo'n groep microben in het laboratorium te kweken en massaal te produceren, dus het is geen uitgemaakte zaak. Ook andere bedrijven – zoals Novozymes en Monsanto – werken met microben. Als het allemaal uitkomt, het zou het aanzien van de landbouw zoals we die kennen kunnen veranderen door boeren een natuurlijk alternatief te bieden voor genetisch gemodificeerde maïs, soja, en tarwe.
Het proces, genaamd Advanced Microbial Selection (AMS), inspireerde Khosla Ventures om de afgelopen vier jaar miljoenen te investeren in twee rondes van R&D-financiering van BioConsortia. AMS verkent het 'droomteam' van elk gewas, bestaande uit vijf tot zeven microben, of microscopisch kleine organismen, die samenwerken om de groei van een plant te stimuleren. (Deze microben leven zowel in de plant als in de bodem.)
De technologie lijkt op wat een plantenveredelaar zou kunnen doen als hij samenwerkt met een microbioloog aan snelheid.
“Het zet het traditionele model – waarbij microbiologen microben één voor één testen – op zijn kop, ", zegt Marcus Meadows-Smith, CEO van BioConsortia. Een seriële biotech executive met een achtergrond in business en genetica, Meadows-Smith trad toe tot BioConsortia na een periode als hoofd van Bayer's biologische plaagbestrijdingsdivisie.
Hier is hoe het proces (dat vorige maand net gepatenteerd was) werkt, volgens Meadows-Smith:Ten eerste, wetenschappers zoeken naar de best presterende planten die in verschillende bodemomgevingen over de hele wereld leven, inclusief degenen die worden gestresst door droogte, woestijn, koud, en natte omstandigheden. Vervolgens voeren ze DNA-sequencing uit van de planten en de bodem om te bepalen welke soorten microben aanwezig zijn.
Volgende, terug in de groeikamers van Bioconsortia in Californië, ze wortelen deze planten in hun oorspronkelijke bodem, vervolgens in normale en belaste bodems. Na te hebben geobserveerd welke planten het goed doen en welke het slecht doen, ze voeren nog een DNA-sequencingronde uit in de planten en de omliggende bodems. Het doel is om alle rondhangende microben te identificeren. Sommige helpen de groei te versnellen door voedingsstoffen toegankelijker te maken, terwijl anderen zich kunnen verdedigen tegen aanwezige ziekteverwekkers. (Zie de groep als iemand die er is om te helpen en te beschermen, zoals een beroemdheid entourage van persoonlijke assistenten en lijfwachten.)
Door goed te kijken naar die entourage van microben (gezamenlijk bekend als het microbioom van de plant), en te vergelijken welke specifieke microben aanwezig zijn in de planten die het goed doen met degenen die het slechtst doen, BioConsortia zegt dat het het "droomteam" van elk gewas kan bepalen voor elke geteste bodemomgeving.
"We zijn op zoek naar die unieke combinatie om de planten gezond te houden - zelfs met het vermogen om te herstellen van droogte en de effecten van een ziekteverwekker af te wenden, ' zei Meadows-Smith. "De nuttige microben zijn door de jaren heen niet gedocumenteerd, vergeleken met de ziekteverwekkers.”
Daten, het bedrijf heeft experimenten uitgevoerd op maïs, soja bonen, en tarwe. Het is in het tweede jaar van onafhankelijke veldproeven/externe veldproeven die de zaadbehandelingen testen (bestaande uit de microbiële "droomteams") die het voor deze gewassen heeft vervaardigd.
Maar hoewel Meadows-Smith zegt dat uit het eerste jaar van veldproeven blijkt dat zijn aanpak de opbrengst met 6 procent verhoogt (vergeleken met een gemiddelde toename van <2 procent in opbrengst voor een genetisch gemodificeerde of hybride benadering) en een stijging met dubbele cijfers in gestresste gewassen, hij weigerde resultaten te tonen of meer details te verstrekken aan Moderne boer , onder vermelding van vertrouwelijkheidsovereenkomsten.
Meadows-Smith zegt dat de verbeterde variëteiten maïs omvatten die grotere opbrengsten produceren, efficiënter gebruik maken van kunstmest, en zijn beter bestand tegen droogte, evenals tarwe en soja die meer produceren. In de komende maanden, BioConsortia start met veldproeven voor tomaten en bladgroenten.
"Het gebruik van micro-organismen is absoluut de toekomst, omdat het milieuvriendelijker is [vergeleken met het gebruik van chemicaliën], " zegt Kari Dunfield, een professor in bodemecologie aan de Universiteit van Guelph in Ontario, die bestudeert hoe landbouwpraktijken microbiële gemeenschappen in de bodem beïnvloeden. “De aanpak is logisch, omdat we weten dat micro-organismen met elkaar interageren en synergetisch zijn.”
Maar de expert maakt wel enkele bedenkingen bij het proces van BioConsortia. “We weten dat het nog steeds heel moeilijk is om die organismen in het laboratorium te kweken, dus die stap zal lastig zijn, ', zegt Dunfield. “Het is één ding om te weten welke organismen er zijn met het DNA, maar als je het DNA hebt, heb je niet genoeg om het organisme te laten groeien, dus dat is het snelheidsbeperkende mechanisme.”
Ze wijst er ook op dat, aangezien microben levende organismen zijn, ze zijn onvoorspelbaar - wat een complexer aspect aan de productie toevoegt in vergelijking met het werken met chemicaliën. “Als je een mengsel [van microben] verkoopt, je moet ervoor zorgen dat ze elkaar niet wegconcurreren als je het aan de boer verkoopt.”
Over een paar jaar, Meadows-Smith wil met de Advanced Microbial Selection-methode de voedselzekerheid voor een groeiende wereldbevolking aanpakken.
Maar Meadows-Smith houdt vol dat de aanpak van BioConsortia miljoenen dollars kan besparen. Hij zegt dat het $ 25 miljoen kost om een microbiële zaadbehandeling op de markt te brengen, $ 60 miljoen om hetzelfde te doen voor een biopesticide (vanwege het wereldwijde registratieproces), en $ 135 miljoen voor genetisch gemodificeerde eigenschap (volgens Peter W.B. Phillips, hoogleraar openbaar beleid aan de Universiteit van Saskatchewan).
Geavanceerde microbiële selectie kan ook de onderzoeksfase versnellen, Meadows-Smith beweert, zodat producten over ongeveer vijf jaar op de markt kunnen komen, vergeleken met DuPonts schatting van de 13 jaar die genetisch gemodificeerde gewassen nodig hebben om op de markt te komen.
"Er is een lange R&D-fase [voor gg-gewassen], gevolgd door veldproeven, veldvermenigvuldiging, en registratie, " hij zei.
Meadows-Smith zegt dat wetenschappers vijf jaar geleden voor het eerst op het idee kwamen bij BioDiscovery (de dochteronderneming van BioConsortia in Nieuw-Zeeland) terwijl ze contractonderzoek deden voor bedrijven als Syngenta, Monsanto, en Bayer. “Ze hadden brainstormsessies om manieren te vinden om de snelheid en efficiëntie van hun ontdekkingsproces te verbeteren, ' zei Meadows-Smith. "Hiervoor hadden ze de doorbraak om dit te zien als een plantenfenotype (of plantenveredelingsvraag) en oplossing in plaats van een microbiële vraag."
Hij haalt meer dramatische cijfers aan:het bedrijf screent 100, 000 microben in negen maanden, hij zegt, terwijl een conventionele aanpak drie tot vier jaar zou duren.
BioConsortia wil de microbiële zaadbehandelingen (die rechtstreeks op het zaad worden aangebracht) verkopen aan distributeurs. Als alles goed gaat met het tweede jaar van veldproeven, Meadows-Smith zegt dat een zaadbehandeling met biomeststoffen - een behandeling die minder bemesting nodig heeft voor vergelijkbare opbrengsten - tegen 2017 op de markt zal komen.
Maar hij denkt niet dat de aanpak noodzakelijkerwijs andere methoden – zoals genetische modificatie – over de hele linie zal vervangen.
Momenteel, het bedrijf richt zich op de Europese en Noord-Amerikaanse markt. Volgende, Meadows-Smith zegt dat hij de inspanningen van BioConsortia wil uitbreiden naar Latijns-Amerika, Brazilië en Argentinië.
En over een paar jaar, hij wil de geavanceerde microbiële selectiemethode gebruiken om de voedselzekerheid voor een groeiende wereldbevolking aan te pakken - iets dat naar verwachting een probleem zal worden in de komende decennia gezien de druk op het milieu, waaronder droogte, gebrek aan bouwland om voldoende voedsel te verbouwen, milieuvervuiling, en klimaatverandering.
Meadows-Smith zegt dat de aanpak van BioConsortia gewassen kan ontwikkelen die een meer oogstbare opbrengst kunnen opleveren, meer eiwit in tarwe deponeren, of kies voor een microbioom dat het suikergehalte van planten verbetert.
“Over een paar jaar willen we werken aan [toepassen op] cassave, een hoofdkoolhydraat voor veel delen van Afrika, " hij zei.
