Naturens stoffer skal erstatte pesticider

Pesticidforbrug skal halveres

Det haster med at finde alternativer til de kemikaliebaserede pesticider, da EU lægger op til, at medlemslandene halverer brugen af dem frem til 2030, og at de helt forbydes i sensitive områder.

Men pesticiderne har – trods deres dårlige ry – sikret, at høstudbyttet ikke ødelægges af plantesygdomme og insekter. Ifølge et notat fra Aarhus Universitet er der tale om mærkbare produktionstab, hvis man udfaser pesticider, og i notatet står der, at der ved en total udfasning vil være et gennemsnitligt fald i kornudbytterne på 23 pct., ligesom der også vil være store tab – helt op til 50 pct. – i produktionen af sukkerroer og kartofler.

Med en stigende global efterspørgsel på fødevarer er det derfor nødvendigt at finde andre måder at sikre gode høstudbytter på for at sikre en grøn transition af planteavl, der ikke medfører, at vi skal inddrage mere areal til dyrkning af afgrøder, og som afledt effekt udleder mere CO₂.

Gør svampesamling klar til robotter

Hvordan undersøger man så 38.400 isolater af skimmelsvamp? Lige nu er der kun én langsommelig vej at gå, nemlig den håndholdte, fortæller Niels Bjerg Jensen, der er tilknyttet projektet som projektleder og forbindelsesled til FMC.

Men som en central del af SABS-projektet skal hele DTU’s svampesamling ’moderniseres’, så det fremover er muligt at undgå den håndholdte del og i stedet udnytte robotter til screening af samlingen.
Moderniseringen indebærer, at to laboranter nu er i gang med at hente isolaterne op fra kælderen og skrue det røde låg af én for én for at pipettere sporer fra svampen og overføre dem til en agarplade, hvor de kan gro frem i laboratoriet. Efter 8-10 dage kan laboranterne høste de friske sporer og overføre dem til en plastikbakke med 24 huller (eller brønde, som de egentlig kaldes), hvor hver brønd huser sit eget svampeisolat.

Herefter overtager robotten, som endelig overfører svampene til en plastikbakke med 96 brønde, og nu er svampene i det format, som kan gå ind i den automatiserede proces, hvor en robot simultant kan pipettere sporer fra 96 svampe på én gang.

”Det betyder, at vi fremover kan screene ca. 100 gange flere skimmelsvampe ad gangen, når vi skal lede efter en organisme, der skal hjælpe os,” siger Niels Bjerg Jensen, der uddyber, at svampesamlingen i det nye robotvenlige format vil blive opbevaret ved minus 80 °C, så man kan tage isolaterne frem igen og igen til fremtidige screeninger.

High-throughput-laboratorier

Den automatiserede proces, hvor man springer den langsommelige og håndholdte pipettering over, betyder, at både hastighed og mængde af data øges gevaldigt. Det er en tendens, der ses verden over og kaldes for high-throughput-laboratorier.

”Vi kan bl.a. se det på de forskningsartikler, der bliver publiceret inden for bioteknologi rundtom i verden, at datasættene bliver større og større. For blot få år siden var det normalt, at et datasæt bestod af måske et dusin mikroorganismer. Nu er det muligt at inkludere hundredvis af mikroorganismer,” siger Rasmus John Nordmand Frandsen.

Det stiller også krav til bemandingen i de bioteknologiske laboratorier, hvor der nu også er brug for profiler, som kan programmere robotter og opbygge datawarehouses for at strukturere de enorme mængder af biologiske data.

Efterhånden som screeningerne af svampene på DTU bliver omsat til data, vil det endvidere være muligt at udnytte kunstig intelligens i screeningerne af svampene.

”Kunstig intelligens kan finde sammenhænge og mønstre på helt enorme mængder data, som mennesker slet ikke kan overskue, og det kan hjælpe os til hurtigere at finde svampe, som har potentiale til at kunne hjælpe os,” siger Rasmus John Nordmand Frandsen.

Lovende svampe er fundet

I SABS-projektet har DTU allerede screenet og fundet nogle lovende svampe, som i laboratoriet var i stand til at fremstille de eftertragtede bioaktive stoffer. Kandidaterne er leveret til FMC, der nu er i gang med at undersøge dem nærmere. Fortsætter de lovende resultater med at tikke ind, er næste skridt at teste stofferne under kontrollerede forhold i markforsøg, hvor man dyrker korn med brug af de naturlige fungicider.

For FMC er projektet en mulighed for at udvikle løsninger, der imødekommer landbrugets behov for at gennemføre en grøn omstilling.

”Biopesticider tilvejebringer nye metoder til bekæmpelse af plantesygdomme og medvirker til at forlænge nytten af eksisterende kemi. De udgør et bæredygtigt værktøj, der både imødekommer planteavlernes behov for nye løsninger og samtidig modvirker resistens, hvilket både hjælper til at forlænge levetiden af kemiske aktivstoffer og samtidig beskytter miljøet,” siger Burghard Liebmann, Plant Health Director R&D i FMC’s European Innovation Center i Hørsholm. Han uddyber:

”FMC er begejstret for samarbejdet med DTU i SABS-projektet. Vi drager nytte af DTU Bioengineerings store og mangfoldige samling af mikroorganismer. DTU’s ekspertise inden for mikrobiologi, genomik, metabolisme, automatisering og kunstig intelligens er værdifuld for projektet.”

SABS-projektet er finansieret af Innovationsfondens Grand Solutions-program med 26 mio. kr. og løber frem til 2024.