Harnessing the power of the microbiome to protect hydroponic crops from disease
Harnessing the power of the microbiome to protect hydroponic crops from disease
批准号:
10045171
负责人:
金额:
$44.55万
依托单位:
依托单位国家:
英国
项目类别:
Collaborative R&D
财政年份:
2022
资助国家:
英国
项目状态:
未结题
起止时间:
2022 至 --
中文摘要
面对气候危机、土壤退化、水资源短缺和人口/土地使用压力,水培正在蓬勃发展。与传统农业相比,水培农业能够在全球范围内实现全年高产量、无土、气候适应性的新鲜农产品生长,减少土地使用、水、农药和化肥消耗,减少碳排放。然而,与传统农业相比,水培农业带来了两个重大的运营挑战:(i)水培作物易受水媒病原体的影响。由于水在水培系统内循环,并连接所有植物,水媒疾病很容易传播,并可能摧毁整个作物。此外,无土农业消除了在土壤中生长的植物微生物群中发现的大多数微生物。最近的研究表明,这些缺失的微生物中有许多赋予了作物抗病性,它们的缺失可能会使疫情爆发成为灾难性的。在水培生菜中,全球高达30%的作物因根部疾病而损失。(ii)由于加热和冷却负荷、辅助人工照明和循环泵,能源消耗很高。与传统种植的生菜相比,水培生菜的产量高出11倍,但所需的能量高出82倍。能源成本占水培农场成本的40%;这一数字只会因价格不稳定和能源危机而加剧,威胁到种植者的经济可行性。这两个挑战有着内在的联系,因为高作物损失导致非生产性能源消耗。Concert Bio是一家初创企业(英国中小企业),由Paul Rutten博士于2021年创立。(合成生物学家;牛津大学植物-微生物相互作用博士;企业家第一)。我们正在为水培种植者开发一个全栈微生物组优化平台,该平台将基于测序的监测与益生菌干预相结合,以最大限度地提高水培作物的可持续生产,并通过提高产量和增强抗病性来最大限度地减少浪费的运营成本。借助Smart的资金,我们将利用基于测序的监测开发世界上第一种益生菌,以赋予水培生菜抗病性。
英文摘要
Facing a climate crisis, soil degradation, water scarcity and population/land use pressures, hydroponics is booming. Hydroponic farming enables worldwide, year-round, high-productivity, soil-less, climate-resilient growth of fresh produce, with reduced land use, water, pesticide, and fertiliser consumption, reducing carbon emissions compared to traditional agriculture.However, compared to traditional farming, hydroponic farming introduces two significant operational challenges:(i) Hydroponic crops are susceptible to water-borne pathogens. Since water is recirculated within the hydroponic system and connects all the plants, water-borne diseases spread easily and can destroy entire crops. Furthermore, soil-less farming eliminates most of the microbes found in the microbiota of plants grown in soil. Recent work has shown that many of these missing microbes confer crop disease resistance, and their absence can make outbreaks catastrophic. In hydroponic lettuce, up to 30% of the global crop is lost to root diseases.(ii) Energy consumption is high because of heating and cooling loads, supplemental artificial lighting, and circulating pumps. Compared to conventionally farmed lettuce, hydroponic lettuce has 11 times higher yields, but requires 82 times more energy. Energy costs contribute up to 40% of hydroponic farm costs; this figure is only exacerbated by price instability and the energy crisis, threatening economic viability for growers.These two challenges are intrinsically linked since high crop losses drive unproductive energy consumption.Concert Bio is a start-up (UK SME) founded in 2021 by Dr Paul Rutten MBA (synthetic biologist; PhD in plant-microbe interactions from the University of Oxford; Entrepreneur First). We are developing a full-stack microbiome optimisation platform for hydroponic growers, which combines sequencing-based monitoring with probiotic interventions to maximise sustainable hydroponic crop production and minimise wasted operational costs through improving yield and increasing disease resistance.With Smart funding, we will leverage our sequencing-based monitoring to develop the world's first probiotic to confer disease resistance in hydroponic lettuce.
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