project - Research and innovation
Target-specific RNA-based bioprotectants for sustainable crop production in a changing climate
Target-spezifische RNA-basierte Bioprotektiva für eine nachhaltige Pflanzenproduktion in einem sich ändernden Klima
Contexte
Concerns over negative effects of pesticides on the environment and on human health cause an increasing demand for environmentally sustainable production systems and „clean food”. Accordingly, the European Parliament has adopted legislation (Directive 2009/128/EC) aiming at reducing the use of chemical plant protection products and calling for an in-depth reconsideration of crop protection solutions throughout Europe. The BioProtect project contributes to reducing the application of chemical pesticides through further development of a bacterial dsRNA-production platform for the delivery of stable and efficient dsRNA formulations for cost-effective crop protection.
Objectives
The growing world population as well as global warming challenge the ability to manage pests and diseases of cultivated plants. The project will produce dsRNA formulations for cost-effective crop protection. dsRNA is a nature-derived and environmentally safe molecule that occurs in all organisms and is rapidly degraded in soils. Its application triggers RNA silencing, which can be programmed for crop protection against pathogens of choice. dsRNA reinforces crop protection also through pattern-triggered immunity. When applied to plants, dsRNA thus acts as a strong defense activator that enhances the ability of plants to defend themselves using their own cellular mechanisms.
Objectives
Die wachsende Weltbevölkerung sowie die globale Erwärmung stellen die Fähigkeit zur Bekämpfung von Schädlingen und Krankheiten von Kulturpflanzen in Frage. Das Projekt wird dsRNA-Formulierungen für einen kostengünstigen Pflanzenschutz herstellen. dsRNA ist ein aus der Natur gewonnenes und umweltverträgliches Molekül, das in allen Organismen vorkommt und in Böden schnell abgebaut wird. Seine Anwendung löst bestimmte Abwehrreaktionen aus die für den Pflanzenschutz gegen Krankheitserreger der Wahl programmiert werden können. dsRNA wirkt somit als starker Abwehraktivator, der die Fähigkeit der Pflanzen erhöht, sich mit ihren eigenen zellulären Mechanismen zu verteidigen.
Activities
A bacterial dsRNA-producing platform that uses a dsRNA replicating system generating high-quality >2500bp long dsRNAs will be further developed for production of dsRNA-based bioprotectants against virus, fungal, and insect pathogens/pests. dsRNAs will be formulated to enhance stability, rainfastness and penetration into leaves. The protectants will be tested for target specificity and crop protection in greenhouse, open top, and field environments. Molecular tools will be used to verify the cellular mechanism of protection.
Activities
Eine bakterielle dsRNA-produzierende Plattform, die ein dsRNA-Replikationssystem verwendet und dabei hochwertige >2500bp lange dsRNAs erzeugt, wird für die Produktion von dsRNA-basierten Bioprotektiva gegen Viren-, Pilz- und Insektenpathogene/-schädlinge weiterentwickelt. dsRNAs werden chemisch so formuliert, dass ihre Stabilität, Regenbeständigkeit und Penetration in Blätter verbessert wird. Die dsRNA-haltigen Schutzmittel werden auf Zielspezifität und Pflanzenschutz in Gewächshaus-, Freiland- und Freilandumgebungen getestet. Molekulare Werkzeuge werden verwendet, um den zellulären Schutzmechanismus zu überprüfen.
Additional comments
The coordinator speaks German (native) and English (preferred), and can read and write, but not speak fluently, in French.
Additional information
The project will invite the views of professional users (farmers, GMO risk assessors and risk managers, policy makers, the European Food Safety Authority) and a broad range of relevant stakeholders (e.g. environmental and consumer organizations, retail sector) in gauging the risks, benefits, regulatory requirements as well as environmental and socio-economic impacts resulting from dsRNA-based crop protection approaches. From a methodological point of view, the partners plan to use a mix of communication tools, such as a project website, social media, e-newsletters, fact sheets and press briefings to explain the project and its forthcomings to the public and to invite feedback for discussion. A workshop planned in 2024 is aimed to provide a platform for structured discussion with stakeholders, sharing knowledge and experience, and for amplifying information in a transparent manner. The results will be summarized in a public report, including recommendations for future research needs and regulatory requirements.
Project details
- Main funding source
- Horizon 2020 (EU Research and Innovation Programme)
- Horizon Project Type
- Multi-actor project
Emplacement
- Main geographical location
- Bas-Rhin
EUR 1 122 000.00
Total budget
Total contributions including EU funding.
Project keyword
1 Practice Abstracts
A continuously growing world population demands for an ever-increasing amount of food and feed. However, enhanced food production is challenged by concerns over negative effects of pesticides on the environment and on human health which leasd to an increasing demand for environmentally sustainable production systems and „clean food”. To help the farmers in the long run, the project contributes to the development of environmentally sustainable alternatives to chemical pesticides for crop protection by addressing the application of protection agents based on double-stranded (ds)RNA. Unlike chemical pesticides, dsRNA is a nature-derived and environmentally safe compound able to inhibit pests and pathogens by stimulating the plant-endogenous defense mechanisms. Moreover, unlike chemical pesticides, dsRNAs can be disigned to target only specific pathogens, thus minimizing damage to other organisms. To produce the dsRNA, the project will use bacteria that can be grown in fermenters. Different crops and viral and fungal pathogens as well as insect pests will be used as test systems to create stable and effective dsRNA agents that also provide protection in a warmer climate. The project will provide (i) an optimized dsRNA production system for the flexible and ad hoc production of dsRNA-based bioprotectants, (II) a novel customized formulation based on eco-friendly polymers to support the delivery of the dsRNA onto the plant surface and successful passage into the plant tissue, (III) formulated dsRNAs with plant protecting activity in greenhouse and field, including dsRNAs that target several pathogens and insects simultaneously, and (IV) the costs for upscaled bioprotectant production.
Eine stetig wachsende Weltbevölkerung benötigt immer mehr Nahrungs- und Futtermittel. Eine verbesserte Nahrungsmittelproduktion wird jedoch durch Bedenken hinsichtlich der negativen Auswirkungen von Pestiziden auf die Umwelt und die menschliche Gesundheit herausgefordert, was zu einer steigenden Nachfrage nach umweltverträglichen Produktionssystemen und „sauberen Lebensmitteln“ führt. Um den Landwirten langfristig zu helfen, trägt das Projekt zur Entwicklung umweltverträglicher Alternativen zu chemischen Pestiziden im Pflanzenschutz bei, indem es sich mit der Anwendung von Schutzmitteln auf Basis doppelsträngiger (ds)RNA befasst. Im Gegensatz zu chemischen Pestiziden ist dsRNA eine aus der Natur gewonnene und umweltverträgliche Verbindung, die Schädlinge und Krankheitserreger hemmen kann, indem sie die pflanzeneigenen Abwehrmechanismen stimuliert. Darüber hinaus können dsRNAs im Gegensatz zu chemischen Pestiziden so konstruiert werden, dass sie nur auf bestimmte Krankheitserreger abzielen, wodurch Schäden an anderen Organismen minimiert werden. Zur Herstellung der dsRNA werden Bakterien verwendet, die in Fermentern gezüchtet werden können. Als Testsysteme werden verschiedene Nutzpflanzen sowie virale und pilzliche Krankheitserreger sowie Schadinsekten verwendet, um stabile und wirksame dsRNA-Wirkstoffe herzustellen, die auch in einem wärmeren Klima schützen. Das Projekt wird (i) ein optimiertes dsRNA-Produktionssystem für die flexible und ad-hoc-Produktion von dsRNA-basierten Bioprotektiva bereitstellen, (II) maßgeschneiderte Formulierungen entwickeln welche die Abgabe der dsRNA auf die Pflanzenoberfläche und die erfolgreiche Passageder dsRNA in das Pflanzengewebe unterstützen, und (III) die Kosten für eine hochskalierte Produktion dieser Bioprotektiva ermitteln.
Contacts
Project coordinator
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Project partners
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