Contexto
As doenças das culturas agrícolas causadas por bactérias e fungos representam uma ameaça significativa para a produção agrícola e para a segurança alimentar global. Estima-se que estas doenças possam causar perdas anuais de produtividade agrícola de cerca de 40% a nível mundial.
Tradicionalmente, o controlo destas doenças tem sido realizado através da utilização de pesticidas químicos. No entanto, estes apresentam impactos negativos relevantes no ambiente, na biodiversidade e na saúde humana, criando uma crescente necessidade de soluções mais sustentáveis.
Os agentes de controlo biológico (Biological Control Agents – BCAs), baseados em microrganismos benéficos capazes de inibir ou limitar o crescimento de patógenos de plantas, constituem uma alternativa promissora e ambientalmente sustentável para a proteção das culturas. Contudo, o desenvolvimento e identificação destes agentes de biocontrolo é frequentemente um processo complexo e moroso.
O projeto
O projeto PlantPathoRec surge para responder a este desafio através do desenvolvimento de um sistema de recomendação baseado em inteligência artificial e ciência de dados, capaz de identificar e sugerir microrganismos com potencial para controlar patógenos de plantas.
Para tal, o projeto irá integrar informação proveniente de múltiplas fontes, incluindo literatura científica e bases de dados microbiológicas, que será depois refinada através de técnicas de deep learning e machine learning. Estes dados serão organizados numa rede de conhecimento, que permitirá representar as relações entre microrganismos, patógenos e diferentes contextos biológicos. Com base nesta informação, serão desenvolvidos novos algoritmos capazes de recomendar potenciais agentes de controlo biológico, apoiando tanto a investigação científica como o desenvolvimento de soluções inovadoras para uma agricultura mais sustentável.
Objetivos do PlantPathoRec
O projeto PlantPathoRec tem como principal objetivo desenvolver uma plataforma digital inteligente capaz de recomendar agentes de controlo biológico eficazes contra patógenos de plantas.
Os objetivos específicos incluem:
- Desenvolver novos conjuntos de dados estruturados sobre interações entre microrganismos e patógenos de plantas.
- Integrar informações provenientes da literatura científica e de bases de dados de microbioma.
- Criar uma rede de conhecimento que represente as relações entre microrganismos, patógenos e outras características biológicas.
- Desenvolver novos algoritmos de recomendação, incluindo o algoritmo GSAR (Graph Sequence-Aware Recommendation).
- Implementar uma plataforma online de recomendação acessível a investigadores e agricultores.
Este sistema permitirá:
- A investigadores identificar novos microrganismos com potencial como agentes de biocontrolo.
- A agricultores encontrar produtos comerciais de biocontrolo adequados para doenças específicas das culturas.
A participação do InPP
o InPP irá contribuir com:
- Conhecimento especializado sobre agentes de controlo biológico (BCAs) e as suas aplicações na agricultura;
- Experiência prática na interação entre microrganismos e patógenos de plantas;
- Ligação ao setor agrícola e à indústria biotecnológica, incluindo empresas e produtores;
- Apoio na validação da utilidade prática das recomendações geradas pela plataforma.
A experiência do InPP no desenvolvimento e aplicação de soluções de biocontrolo complementa as competências da equipa académica nas áreas de bioinformática, ciência de dados e sistemas de recomendação, permitindo criar uma plataforma com forte relevância científica e aplicabilidade no setor agrícola.
Esta colaboração entre investigação académica e um laboratório colaborativo orientado para a transferência de tecnologia é fundamental para garantir que os resultados do projeto respondem às necessidades reais do setor agrícola e agrobiotecnológico.
Impacto esperado
O PlantPathoRec tem impacto direto em quatro dimensões-chave:
O projeto contribui ainda para os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) das Nações Unidas, nomeadamente:
ODS 2 – Erradicar a Fome e promover a agricultura sustentável
Ao apoiar o desenvolvimento e adoção de soluções de controlo biológico mais sustentáveis, o PlantPathoRec contribui para:
- melhorar a produtividade agrícola
- reduzir perdas causadas por doenças
- promover práticas agrícolas ambientalmente responsáveis.
Equipa e parcerias
FCiências.ID – Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa (FCUL) / LASIGE – Computer Science and Engineering Research Centre — Entidade líder do projeto. Unidade de investigação com experiência nas áreas de ciência de dados, bioinformática e sistemas de recomendação, responsável pelo desenvolvimento científico e tecnológico da plataforma PlantPathoRec.
InnovPlantProtect (InPP) — Parceiro do projeto. CoLAB sediado em Elvas, com conhecimento especializado na área da proteção de culturas e do desenvolvimento de agentes de controlo biológico.
Financiamento
O PlantPathoRec é financiado pela Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) no âmbito do Concurso de Projetos Exploratórios em Todos os Domínios Científicos 2023.
Acompanhe o projeto
Acompanhe os resultados e novidades do PlantPathoRec através do site do InnovPlantProtect, redes sociais e eventos públicos.
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