DTU正在帮助一家大型国际公司寻找自然界自身的物质来对抗作物中的真菌病害。该大学收集的大量霉菌和少量细菌是该项目的一部分——其中之一可能含有解决方案。38,000株、400株霉菌分离株在大型研究项目“智能农业生物筛选”(SABS)中发挥主导作用。在该项目中，DTU与国际公司FMC合作，该公司生产农业杀虫剂等植物保护产品。

这些难以捉摸的“主角”被储存在DTU地下室的带红色螺帽的塑料管中，温度恰好为9°C，它们形成了一个国际公认的真菌集合，该集合于1988年由大学研究人员开始储存第一批分离物。

现在，35年后，他们将与少量细菌一起被仔细研究。也许，这些微生物可以用来生产生物杀真菌剂，即可以对抗谷类作物真菌病害的天然物质。对霉菌的期望特别高。

“从生物技术上讲，霉菌是一种非常令人兴奋的生物，因为每种真菌都有50到80条生物合成途径。生物合成途径是生物体内部的一系列反应，能够产生生物活性物质。相比之下，普通细菌可能有六到七个生物合成途径，而酵母细胞没有。这使得真菌非常丰富，但研究起来也非常复杂。因此探索真菌具有巨大的潜力，也许我们可以找到可用于农业疾病控制的物质，”DTU副教授兼DTU项目份额协调员RasmusJohnNormandFrandsen说。

他阐述道，“对于绝大多数物质——可能高达95%——我们不知道它们的用途或微生物产生它们的原因。但它们在自然界中产生是有原因的，也许是有目的的我们可以从中受益。”

农药使用量必须减半

寻找化学杀虫剂的替代品迫在眉睫，因为欧盟提议到2030年将成员国的使用量减半，并在敏感地区全面禁止使用。

但是杀虫剂——尽管名声不好——确保了农作物的产量不会被植物病虫害破坏。根据奥胡斯大学的一份备忘录，逐步淘汰杀虫剂将导致严重的生产损失，全面淘汰将导致粮食平均减产23%，以及甜菜和甜菜的损失高达50%。马铃薯生产。

随着全球粮食需求的增加，我们需要寻找其他方法来确保良好的作物产量，以实现植物育种的绿色转型，而不需要包括更多的土地来种植作物，从而排放更多的CO2。

收集的真菌以9°C的温度存放在DTU的地下室中。图片来源：ThomasSteenSørensen

为机器人准备真菌采集

那么，您如何检查38,400株霉菌分离株呢?现在，只有一个，慢速的方法;手持设备，该项目的项目经理兼FMC联络人NielsBjergJensen说。但作为SABS项目的关键一环，DTU的整个菌类采集都将“现代化”，未来我们可以避开手持部分，改用机器人来筛选采集。

现代化需要两名实验室技术人员目前从地下室取回分离物并拧开红色盖子，一个一个地从真菌中吸取孢子并将它们转移到琼脂板上，在那里它们可以在实验室中生长。8-10天后，实验室技术人员可以收集新鲜的孢子并将它们转移到一个有24个孔(或实际上称为孔)的塑料托盘中，每个孔都有自己的真菌分离物。

然后机器人接管并最终将真菌转移到一个有96个孔的塑料托盘中。现在，真菌的形式适合自动化过程，机器人可以一次从96种真菌中吸取孢子。

NielsBjergJensen说：“未来，这意味着当我们寻找一种有机体来帮助我们时，我们将能够筛选大约100倍以上的霉菌，”他解释说，新机器人中的真菌收集——友好的格式将在负80°C下储存，以便可以一次又一次地检索分离物以用于将来的筛选。

高通量实验室

跳过缓慢和手持移液的自动化过程意味着速度和数据量都大大增加。这是一种在世界范围内被称为高通量实验室的趋势。

“从世界各地的生物技术研究文章中可以明显看出，数据集越来越大。就在几年前，一个数据集可能包含十几个微生物是正常的。现在可以包含数百个微生物，”RasmusJohnNordmandFrandsen说。

项目经理NielsBjergJensen和实验室技术员WiebkeMarinaFindeisen正在控制一批真菌。图片来源：ThomasSteenSørensen

它还对生物技术实验室的人员配备提出了要求，这些实验室现在还需要能够对机器人进行编程和构建数据仓库以构建大量生物数据的配置文件。

由于DTU的真菌筛选产生数据，因此也可以在真菌筛选中利用人工智能。

RasmusJohnNordmandFrandsen说：“人工智能可以找到人类根本无法调查的大量数据之间的联系和模式，并且可以促进更快地识别可能对我们有帮助的真菌。”

发现有前途的真菌

在SABS项目中，DTU已经筛选并确定了一些能够在实验室中生产令人垂涎的生物活性物质的有前途的真菌。候选人已被送往FMC进行进一步调查。如果有希望的结果继续存在，下一步就是在使用天然杀菌剂种植谷物的田间实验中，在受控条件下测试这些物质。

对于FMC而言，该项目为开发满足农业完成绿色转型需求的解决方案提供了机会。

“生物农药为防治植物病害提供了新方法，有助于延长现有化学物质的效用。它们是一种可持续的工具，既能满足植物种植者对新解决方案的需求，又能抵消抗药性，有助于延长化学活性物质的寿命，同时保护环境，”FMC位于丹麦Hørsholm的欧洲创新中心的植物健康研发总监BurghardLiebmann说。

“FMC对与DTU在SABS项目中的合作感到兴奋。我们受益于DTU生物工程的大量和多样化的微生物集合。DTU在微生物学、基因组学、新陈代谢、自动化和人工智能方面的专业知识对这个项目很有价值。”