10 Jan MULTIDISCIPLINARNI PRISTUP KOMBINOVANJEM METAGENOMIKE, MOLEKULARNE BIOLOGIJE I HIPERSPEKTRALNOG SNIMANJA ZA DETEKCIJU GLJIVIČNIH PATOGENA
Dr Ljiljana Janjušević
Stariji istraživač, BioSens Institut
Suočavajući se sa najvažnijim izazovima vezanim za poljoprivredna istraživanja i praksu u obezbeđivanju hrane 21. veka, proizvodnja pečuraka je, do sada, prepoznata kao jedini održiv i društveno prihvatljiv metod za pretvaranje otpada u hranu visokog kvaliteta. U sistemu održive proizvodnje, kao što je sertifikovana organska proizvodnja pečuraka u kompaniji Ekofungi iz Srbije Ekofungi – Waste to Taste (systemekofungi.com), finalni proizvodi su rezultat primene principa cirkularne ekonomije. Zbog toga smo izabrali Ekofungi kao jedno inovativno preduzeće koje su naši istraživači uključeni u DRAGON projekat, posećivali u okviru tzv. DRAGON residency programa, kako bismo saznali kako Ekofungi implementira takve principe u praksi, kao i da prikupimo uzorke koji se mogu analizirati primenom pametne poljoprivrede, tačnije upotrebom metagenomskih metoda i hiperspektralnog snimanja, koje su bile deo priprema za DRAGON radionicu.
Slika 1. Uzgajanje šampinjona u džakovima (fotografija Mila Djisalov)
Da bi se obezbedio pun potencijal prinosa pri gajenju gljiva, neophodno je prepoznati i predvideti sve negativne uticaje koji mogu uticati na ekološku i ekonomsku održivost. Poznato je da u različitim fazama uzgoja jestivih gljiva u kompostu postoji sukcesija mikroorganizama u mikrobnoj zajednici, uključujući i one patogene, što može umanjiti krajnji prinos. Jedan od najvećih izazova u proizvodnji pečuraka je održavanje visokog prinosa uprkos patogenim mikroorganizmima.
Pet istraživača sa DRAGON projekta, različitih struka i oblasti interesovanja, udružili su se tokom DRAGON poseta da bi izvršili preliminarne testove radi otkrivanja patogenih gljiva, u kritičnim tačkama u proizvodnji šampinjona, koje uzrokuju ekonomske gubitke kompaniji Ekofungi. Istraživači su uzorkovali kompost i pokrivku tokom pet poseta, u različitim fazama uzgoja šampinjona, sa ciljem ranog otkrivanja patogena.
Slika 2. Džak šampinjona zaražen patogenim gljivama Trichoderma spp. (levo) i kultivisana Trichoderma spp. na sladnom agaru u Petri posudi (fotografija: Ljiljana Janjušević)
Za razumevanje procesa postojanja i nivoa, tipova i učestalosti pojavljivanja mikrobnih zajednica koje utiču na prinos biće korišćeni analitički podaci i hiperspektralno snimanje. Prikupljeni podaci omogući će uvid u postojeće mikrobne zajednice u kompostu i pokrivci (metabarkoding), prirodu patogena molekularnim metodama, kao i učestalost pojave patogena u različitim fazama uzgoja pečuraka.
Slika 3. Hiperspektralna postavka snimanja (fotografija: Vladan Filipović)
Testiranje hiperspektralnog snimanja kao tehnologije za ranu procenu prisustva patogenih gljiva u uzorcima komposta i pokrivke sakupljenih od uzgajivača pečuraka sproveli su mladi istraživači iz Centra za informacione tehnologije Instituta Biosens, koji učestvuju na DRAGON projektu. Skup podataka koji sadrži hiperspektralne slike uzoraka komposta i pokrivke napravljen je korišćenjem SPECIM hiperspektralne kamere (900 – 1700nm) u BioSense laboratoriji (slika 3). Pored snimanja prikupljenih uzoraka iz proizvodnje u EkoFungiju, kultivisani uzorci odabranih gljiva (Trichoderma spp. i Aspergillus spp.) u laboratoriji su takođe snimljeni kako bi se dobili pozitivni hiperspektralni odgovori (slika 4) tačnije tzv. “groundtruth” podaci.
Slika 4. Hiperspektralni odgovor (levo) i snimak kultivisane Trichoderma spp. u Petri posudi (desno)
Ovakav pristup prikupljanja i obrade podataka pružiće istraživačima drugačiju perspektivu i potpuniju sliku prisustva zajednice mikroorganizama i bioloških procesa koji se odvijaju u medijumu za gajenje pečuraka (kompostu i pokrivci). Dalji istraživački korak bio bi osmišljavanje strategije za rano otkrivanje patogena, njihovo izolovanje i konačno uklanjanje pre nego što dovedu do gubitka prinosa. Pomenute opcije pametne poljoprivrede mogle bi pronaći svoju primenu i u uzgoju šampinjona.
