Raziskovalni projekti

Vsebinski opis projekta

Ključni izziv sodobnega kmetijstva je zadostiti prehranskim potrebam naraščajočega prebivalstva, hkrati pa zmanjšati negativne vplive na okolje in zdravje ljudi. Biostimulanti so okolju prijazne spojine, ki v majhnih odmerkih pozitivno vplivajo na fitnes rastlin in povečujejo njihovo odpornost na škodljivce, ne da bi škodovale okolju. Učinkovit biostimulant tako predstavlja zeleno alternativo sintetičnim kemikalijam, ki se uporabljajo v prehrani in zaščiti rastlin. Cilj projekta je oblikovati nov biostimulant rastlinskega izvora, sestavljen iz hidroliziranih beljakovin (PH) za uporabo v trajnostni pridelavi oljk. Za pripravo PH bomo uporabili odpadno biomaso, bogato z beljakovinami, ki bodo nato podrobno opisane in uporabljene v preliminarnem poskusu v katerem bomo optimizirali korake priprave in odmerke za nadaljnje poljske poskuse. V poljskih poskusih bodo izbrani PH uporabljeni na oljkah, ki bom dve leti spremljali in vrednotili njihovo rast, mineralno sestavo, primarni in sekundarni metabolizem, donos in količina ter kakovost deviškega oljčnega olja. Da bomo lahko proučili mehanizem delovanja PH v oljčnih listih bomo določili globino penetracije posameznih komponent mešanice PH, ki so bili naneseni na liste. Uporabili bomo najsodobnejše slikovne tehnike in sicer kombinacijo molekularnega slikanja (mikroskopiranje z oslabljenim popolnim odbojem-infrardečo spektroskopijo s Fourierjevo transformacijo, ATR-FTIR, in sekundarno ionsko masno spektroskopijo z ioni energije MeV, MeV-SIMS) in slikanja porazdelitve mineralov (z delci inducirana emisija rentgenskih žarkov s fokusiranim žarkom, mikro-PIXE). Naštete slikovne tehnike imajo podobno ločljivost (v mikrometrskem območju), omogočajo profiliranje (sočasno določanje več kot ene molekule oziroma minerala) in se lahko izvedejo na istem vzorcu (t.i. prečnem prerezu lista), zaporedno, zaradi česar so odlična izbira za izvedbo multimodalnega slikanja. Peptide iz PH, ki bodo najglobje prodirali v liste bomo sintetizirali in njihovo jedrsko magnetno resonanco (NMR) in masni spekter primerjali s tistimi, pridobljenimi s sintezo peptidov v trdni fazi. Učinek foliarnega nanosa PH bomo testirali še pri odpornosti oljk na bolezen oljčne pegavosti, kjer bomo prerazporeditev elementov v sami simptomatski nekrotični pegi in v njeni okolici slikali z rentgenskim mikroskopom. Projekt bo obsegal štiri delovne sklope in enajst nalog in bo vključeval interdisciplinarno ekipo, ki jo sestavljajo nacionalni in mednarodni strokovnjaki na svojih področjih, da bi zagotovili znanje, ki ga potrebujejo rastlinski biologi, agronomi, kmetje in nutricionisti. Številne priložnosti za sodelovanje v ozaveščanju v okviru sodelujočih inštitutov in univerz bodo omogočile interakcijo s širšo javnostjo, spodbujale bodo pomen zelenih orodij za zdrave ekosisteme in skupnosti ter spodbujale pomen obravnavanja znanstvenih vprašanj na interdisciplinaren način. Projekt bo omogočil obsežno izmenjavo znanja z odprtim dostopom do vseh rezultatov in bo omogočil usposabljanje doktorskih študentov in znanstvenikov na začetku kariere za pridobitev edinstvenega nabora tehničnih veščin v najsodobnejših tehnologijah ter razvoj komunikacijskih veščin (pisnih in ustnih) kot lastnosti projektnega vodenja. Ob koncu projekta bomo partnerji na podlagi pridobljenih znanj in izsledkov pripravili dokument, v katerem bomo opisali delovni postopek in priporočila za uporabo biostimulantov v kmetijski industriji. 

​Faze projekta in njihova realizacija

Cilj 1. Pridobiti beljakovinske hidrolizate (PH) iz biomase pridobljene iz kmetijskih odpadkov z uporabo komercialno dostopnih encimov in njihovih kombinacij ter ločiti pridobljene produkte po molekulski masi.

Cilj 2. Preizkusiti učinke foliarno nanesenih PH na oljke in njihovo fiziološko stanje in kemično sestavo listov, pridelek in kakovost oljčnega olja.

Cilj 3. Lokalizirati PH na celičnem nivoju v listih z namenom določiti tiste z najboljšo penetracijo ter predlagati njihov mehanizem delovanja.

Cilj 4. Lokalizirati elemente na celičnem nivoju v listih, da bi pokazali učinek PH na mineralno prehrano oljk.

Cilj 5. Oblikovati priporočila za nadaljnje delo in uporabo dela za varno in zeleno ustvarjanje novih vrst biostimulantov za uporabo v različnih kmetijskih panogah 

Sestava projektne skupine

• povezava do Sicirs

Partnerji v projektu

• Kemijski inštitut
• IJS - Institut Jožef Stefan