Projekti / Programi
Nove prakse za blaženje abiotskega in biotskega stresa koruze v luči klimatskih sprememb
Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
4.03.01 |
Biotehnika |
Rastlinska produkcija in predelava |
Kmetijske rastline |
Koda |
Veda |
Področje |
B006 |
Biomedicinske vede |
Agronomija |
Koda |
Veda |
Področje |
4.01 |
Kmetijske vede in veterina |
Kmetijstvo, gozdarstvo in ribištvo |
klimatske spremembe, biotski in abiotski stress, daljinsko zaznavanje, mikrobni vcepki, koruzni vrtač, Diabrotica, Meloidogyne, RKN
Raziskovalci (28)
št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
1. |
54427 |
Aljoša Bregar |
|
Tehnični sodelavec |
2020 |
4 |
2. |
55537 |
Marion Champailler |
Rastlinska produkcija in predelava |
Raziskovalec |
2021 - 2022 |
23 |
3. |
24416 |
dr. Klemen Eler |
Biologija |
Raziskovalec |
2019 - 2022 |
313 |
4. |
17301 |
Tadej Galič |
|
Tehnični sodelavec |
2019 - 2022 |
1 |
5. |
20069 |
dr. Barbara Gerič Stare |
Rastlinska produkcija in predelava |
Raziskovalec |
2019 - 2022 |
279 |
6. |
14929 |
mag. Matej Knapič |
Rastlinska produkcija in predelava |
Raziskovalec |
2019 - 2022 |
354 |
7. |
34256 |
dr. Aleš Kolmanič |
Rastlinska produkcija in predelava |
Raziskovalec |
2019 - 2022 |
315 |
8. |
52653 |
Teja Krpan |
|
Tehnični sodelavec |
2020 |
19 |
9. |
54402 |
David Lenarčič |
Biologija |
Tehnični sodelavec |
2020 - 2022 |
14 |
10. |
17789 |
Gabrijel Leskovec |
|
Tehnični sodelavec |
2019 |
5 |
11. |
33233 |
dr. Branko Lukač |
Rastlinska produkcija in predelava |
Raziskovalec |
2019 - 2022 |
173 |
12. |
05667 |
dr. Vladimir Meglič |
Rastlinska produkcija in predelava |
Raziskovalec |
2019 - 2022 |
894 |
13. |
25805 |
mag. Špela Modic |
Rastlinska produkcija in predelava |
Raziskovalec |
2019 - 2022 |
383 |
14. |
29498 |
dr. Barbara Pipan |
Rastlinska produkcija in predelava |
Raziskovalec |
2019 - 2022 |
291 |
15. |
26091 |
dr. Jaka Razinger |
Rastlinska produkcija in predelava |
Raziskovalec |
2019 - 2022 |
458 |
16. |
24580 |
dr. Hans-Josef Schroers |
Rastlinska produkcija in predelava |
Raziskovalec |
2019 - 2022 |
197 |
17. |
32176 |
dr. Aleš Sedlar |
Rastlinska produkcija in predelava |
Raziskovalec |
2019 |
54 |
18. |
28397 |
dr. Polona Strajnar |
Rastlinska produkcija in predelava |
Raziskovalec |
2019 |
89 |
19. |
38128 |
dr. Nik Susič |
Biokemija in molekularna biologija |
Raziskovalec |
2019 - 2022 |
75 |
20. |
22935 |
dr. Saša Širca |
Rastlinska produkcija in predelava |
Raziskovalec |
2019 - 2022 |
343 |
21. |
08500 |
dr. Jelka Šuštar Vozlič |
Rastlinska produkcija in predelava |
Raziskovalec |
2019 - 2022 |
505 |
22. |
34421 |
dr. Melita Theuerschuh |
Rastlinska produkcija in predelava |
Raziskovalec |
2020 |
94 |
23. |
10583 |
dr. Boris Turk |
Rastlinska produkcija in predelava |
Raziskovalec |
2019 |
212 |
24. |
14011 |
dr. Dominik Vodnik |
Biologija |
Raziskovalec |
2019 - 2022 |
421 |
25. |
34325 |
dr. Andrej Vončina |
Rastlinska produkcija in predelava |
Raziskovalec |
2020 - 2022 |
194 |
26. |
08594 |
Andrej Zemljič |
Rastlinska produkcija in predelava |
Raziskovalec |
2019 - 2022 |
295 |
27. |
30639 |
dr. Uroš Žibrat |
Biologija |
Vodja |
2019 - 2022 |
165 |
28. |
39838 |
Primož Žigon |
Rastlinska produkcija in predelava |
Tehnični sodelavec |
2019 - 2022 |
411 |
Organizacije (2)
Povzetek
Koruza je drugi najpomembnejši pridelek na svetu, globalna proizvodnja koruze za zrno v letu 2016 je znašala več kot 1 milijardo ton; pridelava je potekala na 188 milijonih hektarov. V Sloveniji za pridelavo silažne koruze uporabljamo skoraj 40% obdelovalnih površin (tj. 68.000 ha). Različni biotski in abiotski stresi vplivajo na vse faze razvoja koruze in ogrožajo optimalno produktivnost. Cilj integriranega varstva je ublažitev teh obremenitev z minimalno uporabo fitofarmacevtskih sredstev, hranil ali vode, obenem pa ohraniti sedanje donose ali jih po možnosti povečati.
Glavni cilj tega projekta je uvedba novih praks upravljanja za ublažitev izbranih abiotskih in biotskih stresorjev koruze. Razvoj novih metod z nizkim tveganjem in alternativnih metod za zaščito rastlin bo omogočil trajnostno, varno in visoko kakovostno proizvodnjo koruze v prihodnosti. Prav tako bo prispeval k zmanjšanju kmetijskih izgub zaradi škodljivcev na način, ki predstavlja minimalno tveganje za zdravje ljudi, živali in okolje. Težnja tega projekta je splošno zmanjšanje uporabe fitofarmacevtskih sredstev brez škodljivih učinkov na pridelke in kmetijsko gospodarstvo.
Za doseganje ciljev projekta je načrtovano raziskovalno delo v šestih delovnih sklopih. Ovrednotili bomo niz funkcionalnih DNA markerjev, ki so povezani z agronomskimi lastnostmi ter , lastnostmi za kakovost in odzivom na abiotičnim stres. DNA markerje, povezani z abiotskim stresom, bomo uporabili za pregledovanje in izbiro sort koruze, ki jih bomo uporabili v lončnih in poljskih poskusih. Testirali bomo različne kombinacije izbranih koristnih mikroorganizmov, da ugotovimo njihov učinek na zdravje rastlin in pridelek, tj. njihovo spodbujanje rasti rastlin in vpliv na populacije škodljivcev. Z lončnimi poskusi bomo testirali učinek izbranih koristnih mikroorganizmov (gliv in bakterij) na koruznega hrošča Diabrotica virgifera in na tropsko vrsto ogorčic koreninskih šišk (RKN) Meloidogyne luci. Metode daljinskega zaznavanja omogočajo zgodnje odkrivanje napadov škodljivcev. Ker so vidni znaki napada skoraj identični znakom sušnega stresa, se zaznavanje na daljavo osredotoča na bližnje infrardeči in kratkovalovni infrardeči del svetlobnega spektra. Rezultate lončnih poskusov bomo validirali v poljskih poskusih, na dveh biogeografsko različnih regijah Slovenije (Rakičan in Bilje). Z merjenjem njihove fiziologije in uporabo klasičnega fentotipiziranja bomo v vseh poskusih spremljali zdravstveno stanje rastlin. Metode natančnega kmetijstva (angl. precision agriculture) bomo uvedli z uporabo brezpilotnega letalnika z multispektralno kamero ter posnetki satelitov konstelacije Sentinel, v kombinaciji z GPS podatki visoke prostorske natančnosti. Načela natančnega kmetijstva temeljijo na visoki prostorski natančnosti podatkov, ki jih bomo v našem primeru zagotavljali s podatki daljinskega zaznavanja.
Z rezultati tega projekta bomo lahko podali natančnejšo oceno potencialne nevarnosti, ki jo predstavljajo ti škodljivci za kmetijsko proizvodnjo. Z ovrednotenjem škode na koruzi bomo lahko predvideli kakšno nevarnost za kmetijsko proizvodnjo predstavlja M. luci ter pozvali k razglasitvi karantenskega fitosanitarnega statusa. Metode daljinskega zaznavanja bodo omogočile zgodnje odkrivanje napada in hitrejši odziv na škodljivca. Zgodnje odkrivanje omogoča uporabo biotskih ali kemičnih ukrepov, preden napad RKN doseže epidemične razsežnosti.
Pomen za razvoj znanosti
Predlagan projekt odpira aplikativne raziskave na področju pridelave koruze, ki jo v slovenskem prostoru ogrožajo tako suša kot nevarni kmetijski škodljivci, z uporabo naprednih tehnologij varstva rastlin. Naš pristop bo omogočil pridobivanje novih znanstvenih spoznanj ekologije in obvladovanja škodljivcev, kot so:
- zgodnje zaznavanje abiotskega in biotskega stresa rastlin,
- lajšanje/obvladovanje abiotskega in biotskega stresa pri koruzi z uporabo mikroorganizmov,
- ovrednotenje škode pri pridelavi koruze, ki jo lahko povzroči parazitska tropska ogorčica koreninskih šišk vrste M. luci
Uporabili bomo funkcionalne DNA markerje kot učinkovito in zanesljivo orodje za identifikacijo tolerantnih in občutljivih sort koruze na abiotski/ sušni stres. Poleg tega bo v povezavi z drugimi agronomskimi in kakovostnimi lastnostmi koruze vzpostavljen panel drugih funkcionalnih markerjev. Validacija in priprava seta markerjev znotraj predlaganega projekta bo omogočila njihovo uporabo v evalvacijah genotipov koruze za namene žlahtnjenja ter omogočila učinkovitejšo izbiro elitnih genotipov v kombinaciji s fenotipsko selekcijo pri doseganju želenih ciljev žlahtnjenja koruze.
Daljinsko zaznavanje je danes stalnica v mnogih znanstvenih disciplinah. Večinoma temelji na posameznih posnetkih, časovne sekvence se obravnava kot posamične posnetke z daljšimi časovnimi intervali med njimi. V okviru tega projekta bomo obdelali časovne vrste z visoko časovno ločljivostjo, ki bodo zagotavljale neposredno dodano vrednost v obliki zaznavanja sprememb, identifikacije škodljivcev in izračunavanja spektralnih indeksov. Ker se v projektu osredotočamo na koreninski sistem, bodo rezultati omogočili nadaljnje raziskave daljinskega zaznavanja škodljivcev v kmetijstvu. Poleg tega se metode daljinskega zaznavanja običajno uporabljajo za določanje prisotnosti škodljivcev in bolezni, vendar le redko za določanje prisotnosti koristnih mikroorganizmov. S spektralnimi knjižnicami in novo razvitimi postopki za analizo podatkov bo znanstvena skupnost prejela niz orodij za obdelavo večjih količin podatkov v časovni vrsti, kar bo omogočilo zanesljivejšo identifikacijo škodljivcev, procesov in sprememb. Pomemben cilj projekta je razvoj stabilne rizosferno kompetentne mikrobne združbe, ki bi okrepila toleranco koruze na talne škodljivce in sušo.
Inovativen raziskovalen pristop, temelječ na bioavgmentaciji z rizosferno kompetentnimi mikrobi, nam bo omogočil, uporabo manj pripravka za biotično varstvo/biostimulacijo, ter tako nižje stroške obvladovanja škodljivcev oz. abiotskega stresa ob sočasnem zmanjšanju neželenega vpliva na netarčne organizme. Naš pristop bo doprinesel k napredku v rastlinski pridelavi. Naši preliminarni rezultati so obetavni, saj je več izolatov gliv patogenih za koruznega hrošča, ki smo jih nanesli na korenine koruze, povzročilo značilen dvig biomase rastlin. Nadalje smo dokazali, da so se ti izolati obdržali na rastočih koreninah, ki so tako služile kot vektor koristnih gliv.
Pomen za razvoj Slovenije
V Sloveniji pridelujemo koruzo na približno 40% obdelovalnih zemljišč in je zato ena najpomembnejših posevkov. Zaradi razmeroma visoke dovzetnosti za abiotski in biotski stres je treba uporabiti različne načine upravljanja, da se dosežejo ustrezni donosi. Biotski stres pogosto blažimo s fitofarmacevtskimi sredstvi (FFS), ki lahko škodljivo vplivajo na lokalno biotsko raznovrstnost in kakovost podzemne vode. Sodeč po napovedanih podnebnih spremembah se bosta vpliv in jakost oziroma pogostost biotskih in abiotskih stresov v naslednjih letih povečala, kar bi pomenilo večjo uporabo FFS. V tem projektu bomo uvedli nove, nekemične metode za blaženje vpliva stresa, v kombinaciji s pristopi metod natančnega kmetijstva in sistemi zgodnjega zaznavanja. Rezultati tega projekta bodo olajšali celostno pridelovanje koruze, s čimer se bo zmanjšal negativen vpliv na lokalno biotsko raznovrstnost in podzemno vodo.
Glavna prednost natančnega kmetijstva z uporabo daljinskega zaznavanja je razpoložljivost podatkov različnih stresnih dejavnikov na polju z visoko prostorsko natančnostjo. Skupaj s sistemi zgodnjega zaznavanja so omogočeni ciljno usmerjeni in pravočasni agrotehnični ukrepi, s čimer se zmanjšajo skupni stroški pridelave. V tem projektu razvite klasifikacijske modele hiperspektralnega in multispektralnega slikanja lahko kasneje ponudimo kot storitev za pridelovalce in državne službe. V teh modelih bomo uporabili širše razpoložljiv svetlobni spekter in te informacije uporabili v metodah strojnega učenja. Zato bodo rezultati natančnejši in zaneslivejši, kot so klasično ponujene tržne storitve, ki temeljijo na samo enem spektralnem indeksu ali omejenem izboru le-teh.
Rezultati tega projekta bodo razkrili resnični potencial škode M. luci za pridelavo koruze v Sloveniji in Evropi in s tem olajšal razglasitev karantenskega fitosanitarnega statusa za M. luci. Z uvrstitvijo M. luci na seznam karantenskih škodljivih organizmov bomo lahko izvajali stroge fitosanitarne ukrepe, potrebne za preprečevanje nadaljnjega širjenja tega škodljivega organizma v Sloveniji in Evropi.
Čeprav koruza izvira iz Srednje Amerike, se v Evropi goji že stoletja in je postala del kulturne dediščine, npr. kot polenta in koruzni kruh. Najlepši in barviti koruzni storži so za sušenje vidno izpostavljeni v tradicionalni pridelavi in so dokumentirani kot predmeti kulturne dediščine. Koruza je postala najpomembnejša krmna rastlina za prežvekovalce, saj je bogata z energijo in biomaso, ter se enostavno predeluje v silaži. Naš projekt bo kmetom s stabilno pridelavo omogočil nadaljevanje pridelave silažne koruze, z uporabo ciljanega zatiranja škodljivcev, z manjšim vplivom na biodiverziteto in podtalnico. Njihovi izdelki bi se lahko nato ustrezno tržili s povečano dodano vrednostjo.
Uspešno realizirani cilji projekta imajo potencial za patentiranje in posledično komercializacijo s strani projektnega konzorcija ali zunanjih zainteresiranih podjetij.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Vmesno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Vmesno poročilo