 |
ARRS Lead Agency: »FunContrAPest: Novel Fungal proteins for biopesticidial Control of challenging invasive alien Agricultural Pests«
|
súgó 
nyomtatás 
|
Ezen az oldalon az NKFI Elektronikus Pályázatkezelő Rendszerében nyilvánosságra hozott projektjeit tekintheti meg.
vissza »
|
| |
Projekt adatai |
|
|
| azonosító |
134356 |
| típus |
SNN |
| Vezető kutató |
Stefan Toepfer |
| magyar cím |
ARRS Lead Agency: »FunContrAPest: Novel Fungal proteins for biopesticidial Control of challenging invasive alien Agricultural Pests« |
| Angol cím |
ARRS Lead Agency: »FunContrAPest: Novel fungal proteins for biopesticidial control of challenging invasive alien agricultural pests« |
| magyar kulcsszavak |
invazív rovarkártevő, biopeszticid, entomotoxikus fehérje, integrált növényvédelem, biológiai növényvédelem, mezőgazdasági károsító, Diabrotica v. virgifera, Halyomorpha halys, Drosophila suzukii |
| angol kulcsszavak |
invasive insect pests, biopesticides, entomotoxic proteins, integrated pest management, biological control, agricultural pests, Diabrotica v. virgifera, Halyomorpha halys, Drosophila suzukii |
| megadott besorolás |
| Növényvédelem (Komplex Környezettudományi Kollégium) | 70 % | | Ortelius tudományág: Növényvédelem | | Növényvédelmi állattan, rovartan (Komplex Környezettudományi Kollégium) | 20 % | | Növénytermesztés (Komplex Környezettudományi Kollégium) | 10 % | | Ortelius tudományág: Növénytermesztési rendszerek |
|
| zsűri |
Komplex agrártudomány |
| Kutatóhely |
Növényvédelmi Intézet (Magyar Agrár- és Élettudományi Egyetem) |
| résztvevők |
Ladányi Márta
Tóth Szabolcs
|
| projekt kezdete |
2020-11-01 |
| projekt vége |
2023-10-31 |
| aktuális összeg (MFt) |
33.000 |
| FTE (kutatóév egyenérték) |
3.21 |
| állapot |
lezárult projekt |
magyar összefoglaló A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.
A pályázatunk célja az, hogy azonosítsunk és karakterizáljunk eddig még nem ismert, környezetbarát entomotoxin fehérjéket, amelyeket biopeszticidként tudunk használni a különböző invazív fajok (pl. az amerikai kukoricabogár, a pettyesszárnyú muslica és az ázsiai márványospoloska) ellen. A felhasználni kívánt entomotoxin kandidánsok magasabbrendű gombákból származnak, ezek a szervezetek olyan, nagyrészben még nem ismert, egyedi fehérje-komplexummal rendelkeznek, és segítségünkre lehetnek újszerű növényvédelmi eszközök kidolgozására, amelyek felhasználhatók akár mostoha éghajlati körülmények között is. Pályázatunk emellett fókuszál az entomotoxinok hatásmechanizmusainak részletes megismerésére, valamint azok nem célszervezetekre (pl. beporzók, egyéb hasznos szervezetek) gyakorolt hatására. Végső célunk, hogy lefektessük az alapjait egy jövőbeli biopeszticid kifejlesztésének, amely követi az „climate-smart” agrárpolitikai törekvéseket, és integrált növényvédelmi programokba jól beilleszthető. Tapasztalt és fiatal kutatók fognak együttműködni a pályázat partnerintézményeiben, amelyek: Jožef Stefan Institute, Plant Protection Department; Animal Production Department of the Agricultural Institute of Slovenia; Biotechnical Faculty, University of Ljubljana; valamint Plant Protection Institute, Szent Istvan University, Magyarország. A pályázat nemzetközisége erősíteni fogja a két ország határokon átnyúló kapcsolatait, az intézményi együttműködést és az országok tudományos kiválóságát. Pályázatunk regionális szinten is hozzájárul a globálisan terjedő mezőgazdasági invazív fajok fenntartható szabályozásához, ami része az európai zöld megállapodásnak.
Mi a kutatás alapkérdése?
Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek.
A megpályázott kutatás célja, hogy megalapozza egy teljesen új típusú biopeszticid kifejlesztését, amely magasabbrendű gombák védekezőfehérjéin alapszik. Ezeket a fehérjéket leteszteljük a mezőgazdasági- és lakott területek jelentős rovarkártevői – az amerikai kukoricabogár (Diabrotica v. virgifera), az ázsiai márványospoloska (Halyomorpha halys) és az pettyesszárnyú muslica (Drosophila suzukii) – ellen. Ennek során azonosítjuk a potenciálisan entomotoxikus fehérjéket – lektineket és proteáz inhibítorokat – rekombináns formában. Kulcsfontosságú, hogy megismerjük a biopeszticid kandidáns fehérjék hatásmechanizmusát, ami nagy kihívás, ugyanakkor jelentős előrelépés egy új biopeszticid fejlesztésének irányába. Már a kezdeti fázistól holisztikus megközelítést alkalmazunk, ezért teszteljük a kandidánsok hatását nem-célszervezet organizmusokon: rovar beporzón (házi méh, Apis mellifera) és természetes ellenségen (entomopatogén fonálférgek). Ez a megközelítés megmutatja az esetleges szinergista vagy anatagonista hatásokat a már meglévő biopeszticidekkel, amit korábban nem vizsgáltak magasabbrendű gombák fehérjéi esetén. Emellett fontos, hogy sok gombafehérje adaptálódott már szélsőséges körülménykehez, így ezek a megoldások részei lehetnek a változó klímában alkalmazható növényvédelmi megoldásoknak. Azaz hozzájárulhatnak az ET kívánalma szerinti jobb integrált növényvédelemhez és az eruópai zöld megállapodáshoz. A projekt erősíti a nemzetközi kutatást és az intézmények közötti együttműködést Magyarország és Szlovénia között, így tovább fejlesztheti a kutatási kiválóságot és fejlesztheti az invazív károsítók elleni közös stratégiák megalkotását a térségben.
Mi a kutatás jelentősége?
Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának!
A tervezett projekt célkitűzése – az invazív károsítók elleni, új megközelítésű, környezetbarát biopeszticid fejlesztésének megalapozása, a fenntartható mezőgazdaság keretében, a változó éghajlat mellett – illeszkedik az ET Mezőgazdasági, Élelmiszerbiztonsági és Klímaváltozási Közös Kezdeményezéséhez (FACCE-JPI). Az invazív Diabrotica v. virgifera, Drosophila suzukii és Halyomorpha halys kiváló példái a nehezen kezelhető mezőgazdasági- és lakott területen károsító kártevők több millió eurónyi pénzügyi és környezeti hatására.
A nemzetközi együttműködésben megvalósuló kutatásunk megoldást keres az invazív károsítókra és a konvencionális növényvédelmi módszerekhez kapcsolódó problémákra (inszekticid rezisztencia, környezeti- és humánegészségügyi kockázatok). A biokémiai, biológiai és agronómiai megközelítés kombinációja lehetővé teszi, hogy tisztázhassuk a teljesen új entomotixikus anyag (gombafehérje) hatásmechanizmusát, és így megalapozzuk egy jövőbeli biopeszticid kifejlesztését. Emellett ez további új innovatív kutatási lehetőségekhez vezet.
Az eredményeink közvetlenül hasznosulhatnak a mezőgazdaságban azáltal, hogy hatékony és környezetbarát növényvédelmi módszer felé mutatnak, és így a gazdálkodóknak egyértelműen több beavatkozási lehetőségük lesz. Ez elősegíti a fenntartható, biztonságos és kiváló minőségű élelmiszertermelés jövőbeli megvalósulását, így elégíti ki az európai fogyasztók igényét. A projekt jelentős kémiai növényvédőszer felhasználást céloz anélkül, hogy csökkentené a terméshozamokat vagy káros ökonómiai hatása lenne, az ET 2009-s ésszerű peszticidhasználati irányelve és a 2019-s európai zöld megállapodás szerint.
A projekt fiatal kutatókat is támogat, akik BSc, MSc és PhD kutatásuk során hozzáférnek a partnerintézményekben a modern eszközökhöz és a kutatótársak szakértelméhez. A szenior kutatókkal együtt ez egy ösztönző környezetet és jó fejlődési lehetőséget hoz létre a modern élettudományokban. A projekt erősíti a nemzetközi kutatást és az intézmények közötti együttműködést Magyarország és Szlovénia között, így fejleszti a kutatói kiválóságot. Emellett biztosan hozzájárul majd az invazív kártevők szabályozását célzó közös európai törekvésekhez.
A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára
Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára.
A közös pályázatunk együttműködés szlovéniai és magyar, biológiai és mezőgazdasági kutatóhelyek között. A pályázat tapasztalt kutatók (szakterületük elismert képviselői) és tehetséges fiatal kutatók közös erőfeszítése, hogy olyan új, hatékony és környezetvédelmi szempontból megfelelő biopeszticideket fejlesszünk ki jelentős, terjedő, idegenhonos rovarkártevők ellen. Ilyen például az amerikai kukoricabogár, amely a kukorica gyökereit károsítja; a pettyesszárnyú muslica, amely veszélyes gyümölcskártevő; valamint az ázsiai márványospoloska, amely szintén gyümölcsöket károsít és lakott területeken is komoly problémát okoz. Jelenleg csak olyan rovarölőszerek állnak rendelkezésre a védekezésben, amelyek negatív hatással lehetnek a gazdálkodókra, a fogyasztókra és a környezetre (pl. a beporzó rovarokra). Célunk a magasabbrendű gombákból származó újszerű biológiai növényvédőszerek kifejlesztése. Ezen szervezetek olyan egyedi fehérje-komplexummal rendelkeznek – nagyrészük még feltérképezetlen – amelyek segítségünkre lehetnek új és biztonságos növényvédelmi megoldások kidolgozására. Tehát feladatunk az említett fehérjék tesztelése a kártevők ellen és működésük részletes megismerése. A tesztek során a biológiai biztonság prioritást élvez. Célunk még, hogy lefektessük az alapjait egy olyan megoldásnak, amely a gazdálkodók rendelkezésére állhat, valamint élelmiszerbiztonsági és környezetvédelmi szempontból megfelelő. A pályázat a szlovén és magyar adófizetők támogatásával valósul meg, és pályáztató hivatalokon keresztül jöhet létre. Munkánk erősíteni fogja a két ország határokon átnyúló kapcsolatait, az intézményi együttműködést és tudományos kiválóságukat
| angol összefoglaló Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.
The proposed 3-year project aims to identify and characterize novel environmentally friendly entomotoxic proteins as candidate biopesticides to combat major invasive alien agricultural pests, such as the western corn rootworm (Coleoptera: Chrysomelidae; Diabrotica v. virgifera), spotted wing drosophila (Diptera: Drosophilidae; Drosophila suzukii) and brown marmorated stink bug (Hemiptera: Pentatomidae; Halyomorpha halys). The proteins will be derived from higher fungi (mushrooms) that host a large variety of unique protein complexes, many of them yet unknown, and some offering promising novel approaches to pest management, even under harsh climatic conditions. The project aims to gain insight into the new entomotoxic proteins’ modes of action, as well as into potential non-target effects on pollinators or biocontrol agents. The ultimate aim is to lay the base for the development of novel climate-smart biopesticides as alternatives to insecticides in an integrated pest management approach. Experienced as well as young talented researchers from the Jožef Stefan Institute of Slovenia, the Plant Protection Department and the Animal Production Department of the Agricultural Institute of Slovenia and the Biotechnical Faculty, University of Ljubljana, as well as of the Plant Protection Institute of the Szent Istvan University in Hungary will collaborate with their complementary expertise. This will strengthen cross-border research, institutional cooperation and scientific excellence of Slovenia and Hungary. It will contribute to a coordinated regional effort to combat the invasive agricultural pests in a more sustainable way in light to the new green deal of Europe.
What is the major research question?
Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments.
The overall aim of the proposed research is to lay the base for the development of entirely novel types of protein-based biopesticides using defense proteins originating from mushrooms (higher fungi). Starting with the identification of potential entomotoxic proteins in the groups of lectins or protease inhibitors via producing them in a recombinant form, they will then be tested against invasive insect pests of major importance in agriculture or urban areas, i.e. the western corn rootworm (Diabrotica v. virgifera), brown marmorated stink bug (Halyomorpha halys) and spotted wing drosophila (Drosophila suzukii). A key will be to understand the mode of action of novel biopesticidal protein candidates, which is a challenging research area, but will greatly help in designing future biopesticide developments. Following a holistic approach already from discovery stage onward, we will evaluate effects of identified entomotoxins on non-target beneficials, including pollinators (Apis mellifera) and natural enemies (entomopathogenic nematodes). This approach will indicate synergistic or antagonistic effects with existing biocontrol agents, a research area not been yet addressed for higher fungi. Finally, many mushroom proteins are adapted to harsh conditions, offering possibilities for climate smart pest management. Ultimately this will contribute to a better integrated pest management as requested by the EC and its new green deal. The project will strengthen cross-border research and institutional cooperation between Slovenia and Hungary with the aim to further improve scientific excellence and to develop coordinated strategies to control alien invasive pests in the region.
What is the significance of the research?
Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field.
The proposed project addresses the EC Joint Programme Initiative: Agriculture, Food Security & Climate Change (FACCE-JPI) through its objective to develop new approaches for environmentally friendly biopesticides for sustainable agriculture in a changing climate and under invasive species pressure. The invasive Diabrotica v. virgifera, Drosophila suzukii and Halyomorpha halys are eminent examples of difficult-to-manage agricultural and urban pests causing millions EUR of economic and environmental impact.
Our collaborative cross-country research approach aims at developing solutions to those invasives as well as to problems that conventional insect pest control faces, such as insecticide resistance or environmental and human health risks. A combination of biochemical, biological and agronomic research approaches offers the possibility to define modes of action of entirely new agents (here mushroom-proteins), and to lay the bases for future biopesticide development. This will also open up new innovative research venues.
Our findings will directly benefit the agricultural research sector by finding efficient and more environmentally friendly pest management strategies therein ultimately providing growers with more options. This will facilitate sustainable, safe and high-quality food production in the future, therein fulfilling demands of European consumers. The ambition of this project is a general reduction in chemical pesticide use without adverse effects on crop yields and agro-economy, as requested by the EC 2009 directive on rational use of pesticides as well as by the 2019-released new green deal of the EU.
The project promotes young talented scientists, who will (through BSc, MSc or PhD research) access the modern equipment of participating institutions and the expertise of its scientists. Together with the senior researchers of the project, this will provide a stimulating environment and good training in modern life sciences. The project will strengthen cross-border research and institutional cooperation between Slovenia and Hungary and improve their scientific excellence. The project will ultimately contribute to coordinated European strategies for the control of invasive alien pests.
Summary and aims of the research for the public
Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others.
The proposed project will be a co-operation between leading research institutions from Slovenia and Hungary in the field of biology and agriculture. Their lead scientists with strong complementary expertise as well as their most talented young researchers will join efforts towards the development of new, safe, but also effective bio-pesticides against major invasive alien insect pests. Such problematic insects are for example the western corn rootworm, which is a beetle whose larvae heavily damage maize roots, or the spotted wing drosophila which is a fly that destroys fruits and berries, or the brown marmorated stink bug which attacks fruits and nuts but is also a problem in urban areas. Currently a lot of pesticides are used to combat those insects, which may affect farmers, consumers, or the environment especially honey bees. The idea of the project is to develop novel types of bio-pesticides from edible mushrooms which contain a large variety of unique protein complexes, many of them yet unknown, but some offering promising safe and novel approaches to pest management even under harsh climatic conditions. We will therefore study those proteins in detail and test them against the invasive insect pests. We will also assess their biosafety. This will lay the base for future developments of new integrated pest managements solutions providing farmers with more options, and ultimately leading to safer food and better protection of nature. The project is co-financed by Slovenian and Hungarian tax payers via their research funding agencies. The collaboration will strengthen cross-border research, institutional cooperation and scientific excellence of Slovenia and Hungary.
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
Közleményjegyzék |
|
|
| Toth Sz, Toepfer, Sz, Razinger, J, Primoz Z, Modic, Sp, Ladanyi M, Sabotic J.: Higher fungi lectins proteins against the maize pest Diabrotica v. virgifera. (Magasabb rendu gombakbol szarmazo lektinek a kukorica rovarkartevo, Diabortica v. virgifera (Coleoptera: Chrysomelidae) ellen, . 69th Hungarian Plant Protection Days. 69. Novenyvedelmi tudomanyos napok. Budapest, Hungary, 21 February 2023, p. 56, 2023 | | Toepfer S, Toth Sz, Szalai M, Sabotic: Proteins from higher fungi as potential biopesticides for the control of Diabrotica v. virgifera (Coleoptera: Chrysomelidae) Magasabb rendű gombákból származó fehérjék, mint potenciális biopeszticidek a kártevők ellen: a Diabrotica v. virgifera (Coleoptera: Chrysomelidae) példája), 67th Hungarian Plant Protection Days. 67. NÖVÉNYVÉDELMI TUDOMÁNYOS NAPOK. Budapest, Hungary, February 2021 p. 57, 2021 | | Toepfer, S., Szabolcs Toth, Tanja Zupan, Urban Bogataj, Nada Žnidaršič, Marta Ladanyi, Jerica Sabotič: Diabrotica v. virgifera seems not affected by entomotoxic protease inhibitors from higher fungi., MDPI Insects (in press), 2023 | | Toepfer S, Toth Sz, Szalai M, Sabotic: Proteins from higher fungi as potential biopesticides for the control of Diabrotica v. virgifera (Coleoptera: Chrysomelidae), 67. NÖVÉNYVÉDELMI TUDOMÁNYOS NAPOK. Budapest, Hungary, ISSN 0231 2956, p 57, 2021 | | Toth, Sz., Szalai, M., Toepfer, S.: On understanding and manipulating the hatching patterns of Diabrotica v. virgifera (Coleoptera: Chrysomelidae) eggs to improve the design of experiments, Entomologia Experimentalis et Applicata. 170 (2) 122-133, 2022 | | Toepfer S, Toth Sz, Ladanyi M, Sabotic J.: Fungal proteins against the maize pest Diabrotica v. virgifera. (Magasabb rendu Gombak feherjei a kukorica rovarkartevo, Diabrotica v. virgifera ellen), 68th Hungarian Plant Protection Days. 68. NÖVÉNYVÉDELMI TUDOMÁNYOS NAPOK. Budapest, Hungary, 22 February 2022, p. 56, 2022 | | Tagiran SI, Szalai M, Toth Sz, Toepfer S: What role play microbial plant biostimulants in plant protection ? (Milyen szerepet jatzanak a mikrobialis novenyi biostimulatorok a novenyvedelemben) ?., 68th Hungarian Plant Protection Days. 68. NÖVÉNYVÉDELMI TUDOMÁNYOS NAPOK. Budapest, Hungary, 22 February 2022, Magyar Növényvédelmi p. 55, 2022 | | Tagiran SI, Toth Sz, Szalai M, Turoczi G, Toepfer S: Can microbial plant biostimulants be useful for soil insect pest control? A review, IOBC Bulletin (18th meeting of the IOBC/WPRS Working Group Microbial and Nematode Control of Invertebrate Pest, Ceske Budejovice, Czech Republic, June 19-22, 2022, 2022 | | Toth, Sz, Toepfer, S., Szalai, M., Kiss J.: Challenges in controlling the maize pest Diabrotica v. virgifera (Coleoptera: Chrysomelidae) under field conditions., Proceedings Symposium: Alternative strategies of plant protection against invasive insect pests, 28 September 2022, Ljubljana, Slovenia, ISBN 978-961-264-231-0, p. 10-11, 2022 | | Toepfer S, Fallet P, Turlings TCJ, Kajuga J, Toth Sz: Biological control solutions against invasive insect pests, Proceedings Symposium: Alternative strategies of plant protection against invasive insect pests, 28 September 2022, Ljubljana, Slovenia, ISBN 978-961-264-231-0, p. 6-7, 2022 | | Tarigan S I, Tóth Sz, Szalai M, Kiss J, Turóczi G, Toepfer S: Biological control properties of microbial plant biostimulants. A review, Biocontrol Science and Technology, 2022 | | Toth, Sz, Toepfer, S., Szalai, M., Kiss J.: Limited influence of abiotic and biotic factors on the efficacy of soil insecticides and entomopathogenic nematodes when managing the maize pest Diabrotica v. virgifera, MDPI Agronomy, 2022 | | Tarigan S.I., Toth, Sz., Szalai, M:, Turoczi, G., Toepfer, S.: Microbial biostimulants registered for maize with potential side-effects on its insect pests, 28th International Working Group of Ostrinia and other maize pests (IOBC / IWGO) Conference, Nairobi, Kenya, 2 to 4 May 2023, 2023 | | Toepfer S, Toth Sz, Ladanyi M, Sabotic J.: Fungal proteins against the maize pest Diabrotica v. virgifera. (Magasabb rendu Gombak feherjei a kukorica rovarkartevo, Diabrotica v. virgifera ellen), 68th Hungarian Plant Protection Days. 68. NÖVÉNYVÉDELMI TUDOMÁNYOS NAPOK. Budapest, Hungary, 22 February 2022, p. 56, 2022 | | Toepfer S., Toth S, Zupan T, Bogataj U, Žnidaršič N, Ladanyi M, Peternel T, Sabotič J.: Diabrotica v. virgifera resists the effects of entomotoxic fungal protease inhibitors in food, European biotechnology congress. 4 – 6 October 2023 . Ljubljana, Slovenia, 2023 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
