Abstract

Proiectul abordează în principal domeniul tematic al Biotehnologiei, mai exact subiectul cheie Biotehnologii pentru agricultură, acvacultură, silvicultură și producția de biomasă. Soluțiile biotehnologice pe care proiectul STIM4+ își propune să le dezvolte sunt menite să compenseze efectele negative ale sistemelor conservative, pe sol acoperit cu resturi vegetale și cu consum redus de inputuri, pentru producerea legumelor de câmp. Aceste soluții biotehnologice sunt în legătură cu utilizarea biostimulanților pentru plante de nouă generație. Biostimulanții pentru plante reprezintă o clasă emergentă de inputuri în tehnologiile agricole, care protejează plantele împotriva stresului abiotic, amplifică / eficientizează absorbția nutrienților minerali și îmbunătățesc calitatea recoltei. Biostimulanții pentru plante, propuși pentru a fi utilizați pentru o durabilitate sporită a culturii legumelor de câmp cultivate într-un sistem conservativ cu nivel ridicat de resturi vegetale depuse pe sol, sunt incluși în toate clasele/subclasele menționate în noul Regulament UE 1009/2019. Biostimulanții pentru plante pe baza tulpinilor de Trichoderma multifuncționale (biostimulanții pentru plantelor microbieni) vor asociați cu o formulare bioactivă de (micro)hidrogel pe bază de glicodinameri derivați din chitosan. Decorarea (micro)hidrogelurilor cu peptide de ancorare va fi utilizată ca un (micro)agent de fixare pe resturile de plante. Hidrogelul bioactiv se bazează pe un biostimulant pentru plante organic (chitosan), care este utilizat pentru a genera o structură poroasă 3D biocompatibilă, care răspunde specific la stimuli termici și de pH și care are o caracteristică de segregare hidrofil – hidrofobă. Aceste (micro)hidrogeluri hidrofil – hidrofobe vor fi utilizate și pentru încorporarea strigolactonelor mimetice hidrofobe. Tehnologiile de aplicare țintită ale unor astfel de formulări ”inteligente” ale unor molecule hidrofobe vor fi dezvoltate, pentru a exploata ambele funcții ale strigolactonelor, și mai ales ca exo-semnale, pentru o mai bună valorificare a microbiomului benefic și pentru limitarea populațiilor de organisme dăunătoare (de exemplu, pentru a induce germinarea suicidară a plantelor parazitare). Formulările inteligente ale bioproduselor/ inputurilor, ca și practicile agricole destinate exploatării caracteristicilor specifice ale acestor bioproduse, sunt un exemplu ilustrativ de biotehnologii pentru agricultură. Mimeticii naturali ai strigolactonelor vor face parte din extractul microbian standardizat, pe care intenționăm să-l producem din cultura microalgelor și care este un alt exemplu de biostimulant organic al plantelor. Acest extract microbian standardizat va include strigolactone naturale, poliamine și betaine. Atât strigolactonele, cât și poliaminele sunt exo- și endo- semnale. Ca exo-semnale, atât strigolactones cât și poliaminele au o acțiune demonstrată de stimulare a amplificării ramificării hifelor micorizale și de colonizare a rădăcinii. Ca endo-semnale, atât strigolactones și poliamine sunt implicate în răspunsurile de apărare ale plantelor față de factorii de stres. Betaina este de asemenea implicată în stimularea răspunsului plantelor la stres, în special la secetă. Mimeticii de strigolactone utilizați pentru screening de laborator vor fi sintetizați pe baza unui bio-design rațional. Biostimulanții pentru plante anorganice sunt reprezentați de seleniu, ca nano-seleniu zerovalent. S-au acumulat deja numeroase dovezi care demonstrează că seleniul acționează ca un biostimulant de plante. Seleniul protejează plantele împotriva stresului abiotic, în special față de secetă, amplifică / eficientizează absorbția nutrienților și îmbunătățește calitatea recoltei. Nanoparticulele de seleniu (zerovalent) au un impact mult mai mic asupra mediului și o eficiență semnificativ îmbunătățită în comparație cu alte specii de seleniu. Aplicarea nanoparticulelor de seleniu reduce riscul acumulării de poliamine în recoltă. Din punct de vedere al siguranței alimentare, acumularea de poliamine în legume cultivate în mulci ar putea avea unele efecte cancerigene, deoarece poliaminele s-au dovedit a sprijini proliferarea diferitelor celule tumorale.

Proiectul este unul interdisciplinar și abordează și alte subiecte-cheie, ar fi impactul asupra mediului și evaluarea riscurilor pentru tehnologiile și produsele moderne, noi și emergente. Siguranța și impactul asupra mediului al noilor produse dezvoltate vor fi determinate de către partenerii norvegieni prin utilizarea unor tehnici 3R de ultimă generație. Proiectul contribuie la obiectivele și prioritățile apelului, sprijinind cooperarea în domeniul cercetării dintre România și Norvegia și favorizând consolidarea unui parteneriat strategic.