Finger hirs och sorghum interaktioner med vilda spannmål mikrobiom för hållbar livsmedelsproduktion i Etiopien

Torka tillsammans med lågt näringsanvändnings effektivitet är ett stort problem i det Etiopiska jordbruket och leder ofta till stora skördeförluster fattigdomen i landet Problemet är särskilt relevant eftersom den globala utvecklingen tyder på att olika abiotiska stressituationer för växter kommer att öka framöver på grund av klimatförändringar. Vi föreslår här en studie för att öka växternas tolerans mot olika stressituationer genom användning av markorganismer som kan öka grödornas tolerans mot stressfaktorer, särskilt torka och fosforbrist. Användning av naturligt förekommande jordmikroorganismer med positiv inverkan på växternas tillväxt och hälsa är ett attraktivt alternativ till konventionella jordbruksmetoder. Sådana mikroorganismer kan underlätta växternas vatten- och näringsupptag, samt kan motverka flera olika typer av stress som kan drabba växter. De positiva effekterna som många av dessa mikroorganismer har på växter förmedlas av en rad mekanismer, inklusive förbättrat upptag av mineralnäring, förbättring av plantornas tolerans mot biologisk och icke biologisk stress, modifiering av rotutveckling samt hämning av jordburna sjukdomar. De bakteriella egenskaper som är inblandade i dessa aktiviteter inkluderar kvävefixering, upplösning av fosfater, bindning av järn, syntes av fytohormoner, anpassning av växtens etylennivåer samt kontroll av fytopatogena mikroorganismer. Det är känt att vissa bakterier i rotzonen har utvecklats tillsammans med växtrötter i under årtusenden och flera system i växter och bakterier är kända för att ha utvecklat system som utlöser tillgängliga resurser och initierar metabolisk tillväxt vilket behövs i olika stressituationer. På så sätt reglerar energikänsliga system genuttrycken på många nivåer för att tillåta flexibilitet i växternas omfattande stressförsvar. Moderna växtsorter har förlorat många viktiga genetiska förmågor för anpassning till biologiska och abiotiska stressfaktorer vilka annars finns naturligt i vilda arter och populationer. Därför inkluderar vårt system vilda spannmålsgenetiska resurser från sina naturliga utvecklingsplatser. Vi har under de senaste åren utvecklat en metod för användning av markmikroorganismer för att öka torktolerans i stråsäd odlad under kontrollerade förhållanden och i Uganda och  Egyptiska fält. I det föreslagna projektet vill vi utveckla denna teknik för användning i Etiopiska fälten. Framstegen inom nästa generations sekvenseringsteknologier (NGS) har underlättat precisionshanteringen av de mikrobiella isolatema och deras konsortier i naturliga miljöer. NGS metoderna kommer att användas för systematisk screening av hårda miljöisolat från de spannmålets vilda föräldrarna rhizosphere. Isolaten kommer att valideras för deras tillväxtfrämjande  torktolerans och roll i upptag av växtnäringsämnen. De bästa isolaten kommer att lagras i den etiopiska PGPR biobanken. Särskild fokus ligger på förbättrad kommunikation av metodutvecklingen mellan forskare i Sverige och Etiopien, och medpotentiella användare av metoden i Etiopien. Vi kommer exempelvis att försöka skapa lokala initiativgrupper för informationsspridning och produktutveckling i Etiopien som diskuterar tekniken med berörda parter inom ramen för konferenser  som planeras inom projektet. Inom detta projekt ger en kombination av praktisk fältforskning och molekylära forskningsmetoder en unik möjlighet för att på sikt öka avkastning av viktiga grödor i Etiopien på ett miljövänligt och ekologiskt hållbart sätt. Världsekonomin genomgår en teknikrevolution. Ethiopian Institute of Biotechnology syftar till att utnyttja sin existerande potential och hjälp från samarbeten i Sverige och säkerställa en varaktig konkurrensfördel som ett bioteknikcenter i Öst- och Centralafrika. Det föreslagna projektet hjälper till att tillhandahålla den senaste utvecklingen inom jordbruksbioteknik och kapacitetsuppbyggnad i etiopisk växt och mikrobiell bioteknik.