Wsparcie zrównoważonego rolnictwa dzięki symbiozie roślin i grzybów
Arbuskularne grzyby mikoryzowe to pożyteczne grzyby glebowe. W naturalny sposób łączą się z korzeniami większości roślin uprawnych, usprawniając pobór składników odżywczych, w tym fosforu czy azotu. „Dzięki tym grzybom rośliny uprawne mogą być bardziej odporne, a ich wykorzystanie pozwala na zmniejszenie wykorzystania nawozów sztucznych”, wyjaśnia Stéphane Declerck, koordynator projektu MycUpscaling(odnośnik otworzy się w nowym oknie) z ramienia UCLouvain(odnośnik otworzy się w nowym oknie) w Belgii. „Ich wykorzystanie w rolnictwie pozostaje ograniczone, ponieważ grzyby te są trudne w hodowli na dużą skalę. Są bowiem zależne od żywych roślin i dlatego są hodowane głównie w ramach upraw szklarniowych wykorzystujących glebę”. Takie rozwiązania wymagają ogromnych ilości miejsca, a ponadto taka hodowla jest narażona na zanieczyszczenia. Choć rozwiązania in vitro stanowią obiecującą alternatywę, zwykle są kosztowne, a ich wykorzystanie prowadzi do uzyskania mniejszej liczby zarodników.
Transformacja korzeni w biologiczne fabryki
Zespół projektu MycUpscaling, realizowanego dzięki wsparciu ze środków działania „Maria Skłodowska-Curie”(odnośnik otworzy się w nowym oknie), miał na celu znalezienie lepszych sposobów wydajnej produkcji masowej wysokiej jakości inokulum arbuskularnych grzybów mikoryzowych wolnych od zanieczyszczeń. Pomóc w tym procesie miało wykorzystanie wiedzy specjalistycznej ekspertów z Uniwersytetu Stanu Waszyngton i UCLouvain. Zaproponowane przez badaczy rozwiązanie miało polegać na opracowaniu nowej platformy produkcyjnej in vitro, w ramach której wykorzystywany jest korzeń rośliny żywicielskiej przystosowany do tego, by lepiej odżywiać i wspierać rozwój grzybów. „Koncepcja zakłada zwiększenie biosyntezy lipidów w korzeniu, wspomaganie transferu lipidów do grzybów i wspieranie powstawania bogatych w lipidy zarodników”, wyjaśnia Declerck. „W praktyce oznaczało to przekształcenie kultur organów korzeniowych w bardziej wydajne fabryki biologiczne do produkcji inokulum grzybów arbuskularnych”. Przystosowane przez badaczy korzenie zostały zbadane pod kątem kolonizacji przez grzyby, wytwarzania zarodników, akumulacji lipidów i przepływu metabolicznego. Najlepsze linie zostały następnie przeanalizowane pod kątem dynamiki wytwarzania zarodników, morfologii zarodników i architektury sieci.
Poprawa metabolizmu lipidów w roślinach
Prace w ramach projektu zaowocowały opracowaniem szeregu przełomowych rozwiązań. Pierwszym z nich było opracowanie i zweryfikowanie szeregu narzędzi molekularnych pozwalających na modyfikację metabolizmu lipidów w roślinach. Wśród nich można wymienić 116 konstruktów genetycznych i kilka zmodyfikowanych linii korzeniowych zaprojektowanych w celu modyfikacji biosyntezy, transferu i transportu lipidów. Drugim z kluczowych rezultatów było wskazanie zmodyfikowanych linii korzeni, które istotnie zwiększały wytwarzanie zarodników grzybów arbuskularnych i dowiodły, że modyfikacja lipidów gospodarza może poprawić wydajność symbiozy. Zespół zgromadził dane potwierdzające słuszność założeń, które wskazują, że możliwe jest zwiększanie skali tego rozwiązania. „Jedna z wybranych linii umożliwiła podniesienie wskaźnika powierzchni o 6,55 raza, przyczyniając się do wzrostu objętości o 9,6 raza w porównaniu z próbą kontrolną”, dodaje Declerck. „To dowodzi, że zmodyfikowany korzeń zwiększył zarówno obfitość zarodników, jak i wskaźniki biomasy inokulum związane z ich rozmiarem”.
Większa odporność upraw i lepszy stan gleby
Rozpoczęte prace będą kontynuowane w ramach finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu AMFactory, którego realizacja rozpoczęła się w maju 2026 roku. Dalsze prace obejmą powielanie i rozszerzanie wyników uzyskanych w ramach projektu MycUpscaling, dzięki czemu będzie możliwe przeniesienie skutecznych rozwiązań do bioreaktorów. Umożliwi to przeprowadzenie analiz kosztów produkcji, powtarzalności i wykonalności przemysłowej. „Kluczową korzyścią wynikającą z prac zrealizowanych w ramach projektu jest sprawienie, że bionawozy oparte na arbuskularnych grzybach mikoryzowych staną się bardziej niezawodne, łatwiej dostępne i przystępniejsze cenowo dla rolników”, zauważa Declerck. „Sukces tego rozwiązania może pomóc rolnikom w zmniejszeniu zależności od nawozów chemicznych, poprawić efektywność wykorzystania składników odżywczych przez rośliny, wzmocnić odporność upraw na suszę i inne czynniki stresowe, a także wspierać rozwój bardziej zrównoważonych systemów upraw i ochronę zdrowia gleby”. Wszystkie te działania wpisują się w założenia Europejskiego Zielonego Ładu(odnośnik otworzy się w nowym oknie) i strategii „od pola do stołu”(odnośnik otworzy się w nowym oknie), a rozwiązania opracowane w ramach projektu stanowią oparty na przyrodzie sposób na ograniczenie wpływu rolnictwa na środowisko przy jednoczesnym zachowaniu wydajności upraw. „Jednym słowem, projektem MycUpscaling udało się dowieść, że istnieje możliwość wykorzystania symbiozy roślin i grzybów w celu tworzenia przynoszących korzyści żywych systemów produkcyjnych”, dodaje Declerck.
