W ramach prac przedprojektowych opracowano wstępne formulacje i przetestowano dwa produkty: BioSTIM – biostymulator na bazie metabolitów bakteryjnych oraz MicroAUG – produkt mikrobiologiczny przeznaczony do remediacji gruntów rolnych zanieczyszczonych herbicydami i do promocji wzrostu roślin. Żeby produkty mogły zostać wdrożone w praktyce niezbędna jest ich optymalizacja procesowa i kosztowa, która pozwoli na konkurencję z obecnymi na rynku preparatami. W związku z powyższym celem pierwszego etapu jest przeprowadzenie badań przemysłowych obejmujących optymalizację produkcji (i) biostymulatora oraz (ii) produktu mikrobiologicznego MicroAUG o funkcji szczepionki bioremediacyjnej. W ramach prac przedprojektowych wytypowano poszczególne komponenty dla obu bioproduktów, a w trakcie realizacji projektu zostaną opracowane szczegółowe wytyczne dotyczące najbardziej opłacalnej czasowo i ekonomicznie produkcji.

Prace przedprojektowe przeprowadzone na jednym typie gleby wykazały, że biostymulator na bazie metabolitów oraz produkt mikrobiologiczny o funkcji szczepionki bioremediacyjnej mogą być skutecznie zastosowane do usuwania herbicydów (m.in. glifosatu) (TRL4). W ramach niniejszego etapu zostaną przeprowadzone badania przemysłowe dla różnych roślin (pszenica, kukurydza) i różnych typów gleb (wybrane zostaną 3 typy gleb). W celu podwyższenie poziomu gotowości technologicznej zostaną przeprowadzone oddzielne testy dla biostymulatora oraz dla mikrobiologicznego bioproduktu (TRL5), a następnie zostaną przeprowadzone testy zintegrowanych produktów z połączeniem biostymulacji i bioaugmentacji (TRL6).

Kluczowym elementem oceny biopreparatów jest potwierdzenie ich bezpieczeństwa środowiskowego i chemicznego. Analizy transkryptomiczne roślin pozwolą ocenić ich reakcje stresowe i agronomiczny potencjał plonotwórczy, a w połączeniu z oceną degradacji herbicydów dostarczą danych potrzebnych do optymalizacji pełnoskalowych testów polowych oraz rejestracji biopreparatów. Etap nr 3 będzie podzielony na dwa indywidualne zadania: 1. Ocena efektywności usuwania herbicydów i bezpieczeństwa chemicznego 2. Ocena biobezpieczeństwa biopreparatów oraz ich zastosowania w poprawie potencjału agronomicznego roślin Warianty wykazujące najwyższą zdolność do usuwania herbicydów oraz stymulowania wzrostu roślin zostaną poddane ocenie biobezpieczeństwa na poziomie molekularnym z wykorzystaniem techniki RNAseq.

w celu rozszerzenia zastosowania preparatu MicroAUG do skali globalnej zostanie wdrożona koncepcja dynamicznych nawozów mikrobiologicznych. Polega ona na wykorzystaniu szczepów referencyjnych o zweryfikowanych funkcjach jako punktu odniesienia i selekcji izolatów środowiskowych wytypowanych według tego samego klucza funkcjonalnego. Izolaty środowiskowe będą pełnić rolę odpowiedników referencyjnych, ale dostosowanych do lokalnych warunków klimatycznych i glebowych. W ramach realizacji zadania zostanie przeprowadzony pełny proces pozyskania, selekcji i walidacji szczepów środowiskowych (natywnych) w 3 lokalizacjach charakteryzujących się odmiennymi warunkami klimatycznymi i rolniczymi – Peru (UCSM, Arequipa), Hiszpanii (AKIS International, Barcelona) oraz Polsce (Top Farms).Dzięki temu powstanie reprezentatywna baza izolatów dostosowanych do lokalnych ekosystemów i wyzwań środowiskowych (rodzaj gleby,
stosowane herbicydy, typ upraw).

Testy starzeniowe i kompatybilności z agrochemikaliami – Celem niniejszego etapu jest kompleksowe zbadanie stabilności fizykochemicznej, mikrobiologicznej i funkcjonalnej bioproduktów oraz i współdziałania z nawozami i środkami ochrony roślin. Uzyskane dane pozwolą na przygotowanie pełnych wytycznych aplikacyjnych oraz procedur kontroli jakości (QA/QC), niezbędnych do procesu komercjalizacji i rejestracji produktów. Zad. 1. Testy stabilności i trwałości funkcjonalnej produktów – testy starzeniowe.

Celem etapu jest weryfikacja skuteczności opracowanych w projekcie biopreparatów (biostymulatora i produktu mikrobiologicznego) w warunkach polowych, ze szczególnym uwzględnieniem ich wpływu na biologiczne właściwości gleby, parametry plonowania oraz jakość roślin uprawnych. Badania mają również na celu określenie optymalnych wariantów aplikacyjnych produktów, które umożliwią maksymalizację efektów biostymulacyjnych i regeneracyjnych.

Celem tego etapu jest kompleksowa ocena biodegradacji herbicydów w warunkach polowych po zastosowaniu biopreparatów: (i) biostymulatora BioSTIM, (ii) preparatu mikrobiologicznego MicroAuG, (iii) zintegrowanego połączenia produktów BioSTIM i MicroAuG. Dodatkowo przeprowadzone zostaną szczegółowe analizy biobezpieczeństwa i bezpieczeństwa chemicznego opracowanych produktów w agroekosystemie.

Celem etapu jest zweryfikowanie opracowanych produktów (BioSTIM i MicroAUG) w warunkach rzeczywistych u końcowych odbiorców produktów. W ramach etapu będziemy starali się odpowiedzieć na pytanie czy opracowane produkty mogą znaleźć zastosowanie w skali globalnej oraz czy opracowane rozwiązanie jest skuteczne zarówno w Polsce, jak i poza jej granicami. Produkt BioSTIM ma charakter uniwersalny i jego kompozycja nie będzie dostosowywana do lokalnych warunków, a jedynie dawkowanie i częstość aplikacji. Z kolei, produkt MicroAUG ma charakter adaptacyjny i będzie bazował na izolatach środowiskowych (opracowanych w ramach etapu 4) wg strategii Dynamicznych Nawozów Mikrobiologicznych, która jest oparta na wykorzystaniu szczepów
referencyjnych (opisanych w etapach 1-3) jako materiału odniesienia. Dodatkowym celem etapu jest mitygacja ryzyka związanego z prowadzonymi testami polowymi w stacjach doświadczalnych IUNG, które mogą być narażone na czynniki losowe, takie jak przymrozki, susza czy ulewne opady.

Celem etapu jest uzupełnienie badań przemysłowych i prac rozwojowych prowadzonych w projekcie o aspekty techno-ekonomiczne, środowiskowe oraz formalno prawne, tak by zakończyć prace nad rozwojem projektu na poziomie TRL8.