EnviroViroSeq: Napredna HTS analiza viromov v hmelju in okolju podprta z umetno inteligenco
Temeljni raziskovalni projekt: ARIS J4-70162
Vodja projekta: dr. Tanja Guček
Visoko-pretočno sekvenciranje (HTS) je v zadnjih letih močno spremenilo raziskave, saj je zaradi hitrega zniževanja stroškov in napredka v analizi podatkov postalo mogoče raziskovati celotne virome, vključno z do tedaj neznanimi virusi in viroidi. Z razvojem HTS je bilo identificiranih več kot 2.100 vrst rastlinskih virusov. Zaradi njihove parazitske narave, visoke prenosljivosti in prilagodljivosti rastlinski patogeni virusi predstavljajo približno polovico vseh novih rastlinskih bolezni, kar povzroča izgube, ki so enake približno četrtini pričakovanega pridelka. HTS ima velik potencial za raziskave hmelja, ki je zaradi svoje občutljivosti pogosto okužen s številnimi virusi in viroidi, saj omogoča njihovo odkrivanje in boljše razumevanje virusnih združb.
V tem kontekstu projekt »EnviroViroSeq: Napredna HTS analiza viromov v hmelju in okolju podprta z umetno inteligenco« cilja na raziskovanje in boljše razumevanje viromov v izbranih agroekosistemih, s posebnim poudarkom na hmelju, ekonomsko pomembni kmetijski kulturi v Sloveniji. V projektu bo izvedena celovita analiza viroma hmelja, okoliških rastlin in namakalne vode, z namenom izboljšati razumevanje vloge teh patogenov pri zdravju in pridelavi hmelja. Raziskava se bo osredotočila tudi na prepoznavanje potencialnih rezervoarjev teh patogenov, kot so pleveli in divji hmelj, ter na oceno, kako lahko okoljski dejavniki, vključno z namakalnimi praksami, vplivajo na njihovo širjenje. Projekt EnviroViroSeq bo izkoristil inovativne tehnologije in metodologije, kot so HTS platforme in umetna inteligenca (AI), za razumevanje prisotnih virusov in viroidov v teh agroekosistemih, njihovih interakcij z gostiteljskimi rastlinami in širših ekoloških vplivov. Raziskava bo preučila tudi vpliv teh patogenov na okolje, kar je ključno za napovedovanje nastanka novih virusnih groženj v kmetijstvu.
Projekt EnviroViroSeq je sestavljen iz šestih delovnih sklopov. Delovni sklop 6 je namenjen vodenju projekta in diseminaciji rezultatov, preostalih pet pa vključuje: (1) razvoj delovnega procesa za HTS z uporabo tehnologije Nanopore in drugih HTS platform ter razvoj CRISPR metod za zaznavanje več patogenov; (2) pregled viroma hmelja in okoljskih vzorcev (namakalna voda, pleveli in divji hmelj) za preučevanje raznolikosti in pojavljanja virusov in viroidov; (3) karakterizacijo virusov in viroidov ter odkrivanje novih virusov z uporabo naprednih pristopov analize HTS podatkov in potrditvijo z metodami ELISA, RT-PCR in Sangerjevega sekvenciranja; (4) preučevanje interakcij med viromom in okoljem z analizo prekrivanja viromov ter filogenetskimi in vizualizacijskimi analizami; ter (5) vpeljavo in validacijo diagnostičnih postopkov tehnologije Nanopore na IHPS, kot zanesljivega diagnostičnega orodja za odkrivanje rastlinskih virusov v skladu s smernicami EPPO.
Projekt bo vodil Inštitut za hmeljarstvo in pivovarstvo Slovenije (IHPS) v tesni povezavi z Biotehniško fakulteto (BF) in Inštitutom Jožef Štefan (IJS). Končni cilj projekta je razviti zanesljive, učinkovite in razširljive diagnostične metode za virusne bolezni rastlin. Uporaba tehnologije Nanopore, optimizirane v skladu z mednarodnimi standardi, bo zagotovila trdno osnovo za rutinsko identifikacijo patogenov. To raziskovanje ne bo le napredovalo znanstveno razumevanje, temveč bo tudi pripomoglo k izboljšanju kmetijskih praks, biovarnosti in strategij za obvladovanje bolezni, kar bo prispevalo k odpornosti in trajnosti globalnega kmetijstva.
Trajanje projekta: 01.03.2026- 28.02.2029
Obseg financiranja: 2545 ur letno
- DS1: Razvoj protokolov za HTS z Nanopore in drugimi HTS platformami
- DS2: Pregled viroma hmelja in okoljskih vzorcev
- DS3: karakterizacija virusov in viroidov
- DS4: Interakcija med viromom in okoljem
- DS5: Implementacija HTS in validacija
- DS6: Vodenje in diseminacija
V pripravi.