FORMIRAN ISTRAŽIVAČKI TIM  I bioinformatika u borbi protiv insekata u skladištima

Naime, gubici semena koje prouzrokuje ova grupa štetočina kreću se, prema zvaničnim podacima, od 5 do 15 procenata u razvijenim zemljama, zatim u širokom rasponu od 20 do 50 procenata u zemljama u razvoju, poput Srbije, sve do nestvarnih 90 procenata u nerazvijenim zemljama. Ti gubici, koje nanose insekti tokom skladištenja, mogu biti kvantitativni, kao što je gubitak težine, ali i kvalitativni - u smislu smanjenja vitalnosti semena ili promeni u nutritivnoj vrednosti, ukoliko se radi o merkantilnom zrnu. Posledično, i ekonomski gubici su zamašni.

Problemi koje uzrokuju skladišne štetočine nije nov, ali kao posledica klimatskih promena postaje sve izraženiji. Izmenjeni uslovi životne sredine, a pre svega činjenica da su godine sve toplije, a zime blaže – protekli oktobar je imao najvišu prosečnu globalnu temperaturu otkako se meri vreme, a sve su prilike da će i generalno 2023. biti godina sa najvišom prosečnom temperaturom otkako postoje meteorološki podaci – omogućavaju intenzivniji i nesmetani rast i razviće ovih štetočina tokom svih godišnjih doba, proširenje areala rasprostranjenja, te sve češću introdukciju tzv. karantinskih, odnosno „uvoznih”, invazivnih vrsta. Drugi razlog rastućeg problema sa skladišnim štetočinama je sve češća pojava rezistentnosti insekata prema hemijski sintetisanim insekticidima. A tome treba dodati i legislativne promene koje se odnose na restrikciju i zabranu primene velikog broja insekticida, koji jesu suzbijali gamad, ali su i dokazano štetni (toksični) za druge žive organizme, pa tako i ljude, ali i za životnu sredinu uopšte.

Zbog svih ovih razloga naučnici koji se bave zaštitom bilja, uključujući i zaštitu semena od skladišnih štetočina, našli su se pred velikim izazovom: kako postići zadovoljavajuću kontrolu štetnih insekata uz malo hemijskih inputa, uz poštovanje principa integralne zaštite bilja? Dosadašnja praksa očigledno nije dala dovoljno dobre rezultate, te se ukazala neophodnost pronalaženja novih rešenja za kontrolu štetočina uskladištenih proizvoda. Na tom tragu novosadski Institut za ratarstvo i povrtarstvo, Agronomski fakultet u Čačku i Poljoprivredni fakultet i Prirodno-matematički fakultet Univerziteta u Novom Sadu, osmislili su projekat koji su nazvali „SafeSeed”, a za čiju je realizaciju okupljen multidisciplinarni tim sastavljen od istraživača iz oblasti zaštite biljaka (entomologije), oplemenjivanja biljaka, semenarstva, molekularne biologije i biotehnologije, statistike i mašinskog učenja. Ovaj projekat je na kraju prepoznao i Fond za nauku Republike Srbije, te će kroz program „Prizma” finansirati trogodišnja istraživanja koja će u fokusu imati upravo zaštitu semena od štetočina uskladištenih prozivoda.

Kako za „Dnevnik” pojašnjava rukovodilac projekta dr Sonja Gvozdenac, viši naučni saradnik na Institutu za ratarstvo i povrtarstvo, glavni cilj „SafeSeeda” je da istraži, identifikuje i definiše specifične osobine semena glavnih ratarskih biljaka, odnosno kukuruza, žitarica, suncokreta i leguminoza, koje su odgovorne za tolerantnost i/ili preferentnost semena prema najznačajnijim vrstama skladišnih štetočina.

– Istraživanja koja će se izvesti u okviru ovog projekta predstavljaće prvi detaljni skrining i proučavanje podložnosti semena napadu štetočina uskladištenih proizvoda, što će dalje omogućiti kreiranje tzv. ideotipa semena tolerantnog na specifične skladišne štetočine. Eksploatacija tolerantnih genotipova biljaka prema glavnim štetočinama do sada nije korišćena u zaštiti semena od ovih insekata, te će „SafeSeed” projekat znatno doprineti razvoju ovog segmenta zaštite bilja – navodi dr Sonja Gvozdenac.

Oplemenjivači su se, naime, do sada uglavnom fokusirali na one „osobine od interesa” posmatranih kultura koje su u perspektivi davale veću visinu i stabilnost prinosa semena. Sada će se u tu jednačinu, kroz „SafeSeed”, uvesti i identifikacija odbrambenih osobina biljaka i definisanje genetske osnove tolerantnosti prema štetočinama. Kako nam je otkrila dr Sonja Gvozdenac,  cilj je detaljna karakterizacija semena, i to 300 genetski divergentnih genotipova deset različitih biljnih vrsta. Od leguminoza tu su pasulj, sastrica i bob, kod žitarica - pšenica, ječam, ovas, raž i sirak, u slučaju suncokreta posmatraće se konzumni, uljani i tip za ishranu ptica, a u fokusu će biti i pet tipova kukuruza - zuban, poluzuban, šećerac, kokičar i uljani.

Karakterizacija će obuhvatati  fenotipizaciju, odnosno morfološke i anatomske osobine semena, zatim biohemijsku analiza i metabolomiku (prisustvo i sadržaj hranljivih materija i nutrijenata, antioksidativa aktivnost i slično), te genetsku analizu (i proteomiku). Pored fenotipizacije posmatranog semena, ispitivaće se i tolerantnost, odnosno preferentnost specifičnih vrsta i genotipova semena prema insektima. Svih 300 genotipova biće, dakle, uključeno u tzv. testove izbornosti sa najznačajnijim vrstama skladišnih insekata, u okviru kojih će se pratiti brojni parametri insekatske bionomije, kao i procena stabilnosti njihove populacije.

Suština celog ovog obimnog posla zapravo je u detektovanju otpornih/tolerantnih genotipova biljaka, budući da je to među danas najperspektivnijim strategijama, koje za cilj imaju smanjenje unosa sintetičkih insekticida. Jer, ovde je u prvom planu identifikacija odbrambenih osobina biljaka i definisanje genetske osnove tolerantnosti prema štetočinama. Paralelno s tim, u okviru projekta „SafeSeed” radiće se i na razvoju i primeni bioinsekticida, kao još jednom mogućem rešenju za suzbijanje skladišnih štetočina. Naime, osim brojnih hranljivih komponenti, kao što su proteini, skrob, šećeri, ulja, minerali, i slično, u semenu se takođe nalaze i bioaktivne komponente koje predstavljaju sastavni deo odbrambenog mehanizma biljke. Istraživači očekuju da bi upravo one mogle predstavljati osnovu za razvoj biološkog insekticida, ali i protektanta semena, koji će imati ulogu u zaštiti istog od nepovljnih uslova skladištenja. 

– Budući da će jedan od izlaznih rezultata projekta „SafeSeed” biti ogromna količina različitih podataka, za njihovu integraciju smo planirali korišenje naprednih statističkih modela, a primenićemo i različite metode mašinskog učenja i veštačke neuronske mreže. Analiza modela nastalih primenom „pametnih alata“ veštačke inteligencije će pružiti  podatke o značaju pojedinih parametara na konačnu klasifikaciju semena kao tolerantnog ili osetljivog, a algoritam razvijen i testiran tokom procesa, omogućiće donošenje daljih „pametnih“ odluka u smislu budućeg kreiranja genotipova sa specifičnim osobinama tolerantnosti na skladišne štetočine – navodi dr Sonja Gvozdenac. – Suština je da ćemo pokušati da iskoristimo inovativni potencijal za stvaranje poboljšanih poljoprivrednih rešenja i poveećanje konkurentnosti našeg agrara. Jer, poboljšanje otpornosti uskladištene robe na štetne  insekte, te unapređenje tehnologije skladištenja preduslov su za obezbeđivanje dostupnosti kvalitetnog i zdravog semena imaju dubok i srednjoročni i dugoročni uticaj na prihode farmera, a samim tim i na domaću ekonomiju uopšte.

 Miroslav Stajić