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Each year, crop diseases cause devastating losses in agricultural production, threatening food security and the livelihoods of millions of farmers. In the heart of Alentejo, an innovative project is harnessing the power of genomics to help combat these invisible threats. The AlViGen Project, with the participation of InnovPlantProtect researchers Rute Rego and João Bilro, is paving the way for a new era of crop surveillance and protection.

The Problem and the Solution

“Yellow rust in wheat and olive quick decline syndrome are real scourges for farmers,” explains Rute Rego, a researcher at AlViGen. “These diseases can decimate entire harvests, leading to severe economic losses and compromising food quality.”

But AlViGen is not limited to observing the problem. The team is using cutting-edge technology to detect and identify the strains of fungi that cause these diseases, long before the symptoms become visible.

“We use traps to collect spores circulating in the air,” Rute continues. “These traps allow us to monitor the presence of fungi in real-time, which gives us an important advantage in preventing infections.”

But the magic happens in the laboratory, where the team extracts the DNA from the spores and performs advanced genomic analyses, using powerful DNA sequencing technology based on the metabarcoding method, carried out with cutting-edge technology like the portable Nanopore sequencer.

Rute Rego, a researcher at InnovPlantProtect, analyzes samples of the fungus causing olive quick decline syndrome as part of the AlViGen project.

Unraveling the Genetic Code of Fungi

To better explain what metabarcoding is and its advantage in detecting the presence of species or strains of fungi that cause diseases in crops, the researcher gives the example of a bag full of different types of grains – rice, beans, corn – being analyzed by the reader. “Metabarcoding is like placing a unique label (a ‘barcode’) on each type of grain. Then, you can mix all the grains in a single sample, and by reading the labels, you can identify the quantity of each type of grain present.'”

In the case of AlViGen, this technique allows for the analysis of multiple fungal species simultaneously (in multiple samples), each with its own genetic ‘barcode,’ and to ‘identify exactly which fungi are present, even in small quantities,'” the researcher explains.

And what is the practical impact of this method for monitoring and predicting disease? The AlViGen project researcher can identify, with high precision, the moment when the pathogenic agent begins to appear in the field, which makes it possible to alert farmers in real-time about the risk of disease. Producers can adopt preventative measures and apply the necessary products to avoid infection, contributing to a rapid and effective response in disease prevention.

The Timeline of Fungal Evolution

AlViGen’s research is not limited to identifying the microorganisms harmful to crops; it also seeks to understand their evolution and diversity. João Bilro, another researcher on the project, is dedicated to studying the phylogeny of the Colletotrichum fungus, a microorganism responsible for causing olive anthracnose or blight, a disease that affects olive groves in Portugal. This disease mainly affects the olives, which compromises the quality of the olive oil.

“Phylogeny is crucial for understanding how the different strains of Colletotrichum are related and how they have evolved over time,” João explains. “Just as a family tree traces the history of a family, showing how members are related to each other, phylogenetic trees reveal the evolutionary relationships between the different strains of this fungus. Each branch of the tree represents an evolutionary lineage, and the nodes indicate common ancestors. By comparing the DNA sequences of these strains, we can reconstruct their evolutionary history, identifying which are genetically closer or more distant, and thus infer characteristics such as virulence or resistance to fungicides,” he reveals.

This knowledge allows researchers to identify patterns of dissemination and adaptation of the fungus, which is fundamental for developing more effective strategies to contain and/or reduce the damage this fungus causes to Portuguese olive groves.

“Um dos desafios da nossa investigação é a grande diversidade genética do Colletotrichum,” admite João. “No entanto, ao desvendar os seus segredos evolutivos, estamos a abrir caminho para o desenvolvimento de métodos de deteção e controlo mais precisos e direcionados.”

Left photo: João Bilro, a bioinformatician at InnovPlantProtect, studying the phylogeny of the Colletotrichum fungus within the scope of the AlViGen project; Right photo: Rute Rego and João Bilro discuss ideas about the AlViGen project.

The Future of Agriculture Starts Here

The AlViGen Project aims to have a significant impact on the agricultural landscape, especially in Alentejo, a region with a strong agricultural tradition. By providing farmers with early detection tools and precise information about the microorganisms that cause crop diseases, the project intends to aid in decision-making, allowing farmers to protect their crops and reduce production losses.

“Our ultimate goal is to empower farmers with the knowledge and tools they need to protect their crops sustainably,” states Rute. “We believe that genomic surveillance is a key tool for the future of crop protection.”

João Bilro agrees and adds, “Continuous research is fundamental to keep up with the evolution of harmful microorganisms and to develop new, consistently effective control strategies. In the future, we hope to expand the scope of AlViGen to include other microorganisms and crops, and to make genomic surveillance an accessible tool for all farmers.”

Science at the Service of Agriculture

The AlViGen Project, supported by the Promove Program of the “la Caixa” Foundation, in partnership with Banco BPI and the Foundation for Science and Technology (FCT), is an inspiring example of how science and technology can be applied to solve real-world problems and transform agriculture. By unraveling the genetic secrets of crop microorganisms, Rute Rego and João Bilro are paving the way for a safer, more sustainable, and resilient agriculture.

The fight against crop diseases continues, but with AlViGen, farmers can finally see the enemy before it becomes visible.

A cada ano, as doenças das culturas causam perdas devastadoras na produção agrícola, ameaçando a segurança alimentar e o sustento de milhões de agricultores. No coração do Alentejo, um projeto inovador está a usar o poder da genómica para ajudar a combater essas ameaças invisíveis. O Projeto AlViGen, que conta com a participação dos investigadores do InnovPlantProtect, Rute Rego e João Bilro, está a abrir caminho para uma nova era de vigilância e proteção das culturas.

O Problema e a Solução

“A ferrugem amarela no trigo e a gafa do olival são verdadeiros flagelos para os agricultores”, explica Rute Rego, investigadora do AlViGen. “Estas doenças podem dizimar colheitas inteiras, levando a perdas económicas severas e comprometendo a qualidade dos alimentos.”

Mas o AlViGen não se limita a observar o problema. A equipa está a usar tecnologia de ponta para detetar e identificar as estirpes dos fungos causadores destas doenças, muito antes de os sintomas se tornarem visíveis.

“Utilizamos armadilhas para recolher esporos que circulam no ar,” continua Rute. “Estas armadilhas permitem-nos monitorizar a presença dos fungos em tempo real, o que nos dá uma vantagem importante na prevenção de infeções.”

Mas a magia acontece no laboratório, onde a equipa extrai o DNA dos esporos e realiza análises genómicas avançadas, recorrendo a tecnologia poderosa de sequenciação de DNA, baseada no método de metabarcoding, realizada com tecnologia de ponta como o sequenciador portátil Nanopore.

Rute Rego, investigadora do InnovPlantProtect, analisa amostras do fungo causador da gafa, no âmbito do projeto AlViGen

Desvendar o Código Genético dos Fungos

Para explicar melhor o que é o metabarcoding e a sua vantagem para detetar a presença de espécies ou estirpes de fungos causadores de doenças nas culturas, a investigadora dá o exemplo de um saco cheio de diferentes tipos de grãos: arroz, feijão, milho que está a ser analisado pelo leitor. “O metabarcoding é como colocar uma etiqueta única (um ‘código de barras’) em cada tipo de grão. Depois, pode misturar todos os grãos numa única amostra e, ao ler as etiquetas, consegue identificar a quantidade de cada tipo de grão presente.”

No caso do AlViGen, esta técnica permite analisar mútiplas espécies de fungos ao mesmo tempo (em múltiplas amostras), cada uma com o seu ‘código de barras’ genético e “identificar exatamente quais os fungos presentes, mesmo em pequenas quantidades”, explica a investigadora.

E qual é o impacto prático deste método para monitorizar e prever a doença? A investigadora do projeto AlViGen consegue identificar, com alta precisão, o momento em que o agente patogénico começa a surgir no campo, o que possibilita alertar os agricultores em tempo real sobre o risco da doença. Os produtores podem adotar medidas preventivas e aplicar os produtos necessários para evitar a infeção, contribuindo para uma resposta rápida e eficaz na prevenção de doenças.

A Linha do Tempo da Evolução dos Fungos

A investigação do AlViGen não se limita a identificar os microrganismos prejudiciais às culturas; também procura compreender a sua evolução e diversidade. João Bilro, outro investigador do projeto, dedica-se ao estudo da filogenia do fungo Colletotrichum, um microrganismo responsável por causar a gafa ou antracnose, uma doença que afeta o olival em Portugal. Esta doença afeta sobretudo as azeitonas, o que compromete a qualidade do azeite.

“A filogenia é crucial para compreender como as diferentes estirpes de Colletotrichum estão relacionadas e como evoluíram ao longo do tempo,” explica João. “Assim como uma árvore genealógica traça a história de uma família, mostrando como os membros estão relacionados uns aos outros, as árvores filogenéticas revelam as relações evolutivas entre as diferentes estirpes deste fungo. Cada ramo da árvore representa uma linhagem evolutiva, e os nós indicam os ancestrais comuns. Ao comparar as sequências de DNA dessas estirpes, podemos reconstruir sua história evolutiva, identificando quais são mais próximas ou distantes geneticamente, e assim, inferir sobre características, como a virulência ou resistência a fungicidas”, revela.

Este conhecimento permite aos investigadores identificar padrões de disseminação e adaptação do fungo, o que é fundamental para desenvolver estratégias mais eficazes para conter e/ou reduzir os danos que este fungo causa aos olivais portugueses.

“Um dos desafios da nossa investigação é a grande diversidade genética do Colletotrichum,” admite João. “No entanto, ao desvendar os seus segredos evolutivos, estamos a abrir caminho para o desenvolvimento de métodos de deteção e controlo mais precisos e direcionados.”

Foto da esquerda: João Bilro, bioinformático do InnovPlantProtect, a estudar a filogenia do fungo Colletotrichum no âmbito do projeto AlViGen; Foto da direita: Rute Rego e João Bilro debatem ideias acerca do projeto AlViGen

O Futuro da Agricultura Começa Aqui

O Projeto AlViGen pretende ter um impacto significativo no panorama agrícola, especialmente no Alentejo, uma região com forte tradição agrícola. Ao fornecer aos agricultores ferramentas de deteção precoce e informação precisa sobre os microrganismos causadores de doenças nas culturas, o projeto pretende ajudar na tomada de decisões, permitindo aos agricultores proteger as suas culturas e reduzir as perdas de produção.

“O nosso objetivo final é capacitar os agricultores com o conhecimento e as ferramentas de que necessitam para proteger as suas culturas de forma sustentável,” afirma Rute. “Acreditamos que a vigilância genómica é uma ferramenta chave para o futuro da proteção das culturas.”

João Bilro concorda e acrescenta: “A investigação contínua é fundamental para acompanhar a evolução dos microrganismos prejudiciais e desenvolver novas estratégias de controlo sempre eficazes. No futuro, esperamos expandir o âmbito do AlViGen para incluir outros microrganismos e culturas, e tornar a vigilância genómica uma ferramenta acessível a todos os agricultores.”

A Ciência ao Serviço da Agricultura

O Projeto AlViGen, que conta com o apoio do Programa Promove da Fundação “la Caixa”, em parceria com o Banco BPI e a Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT), é um exemplo inspirador de como a ciência e a tecnologia podem ser aplicadas para resolver problemas reais e transformar a agricultura. Ao desvendar os segredos genéticos dos microrganismos das culturas, Rute Rego e João Bilro estão a abrir caminho para uma agricultura mais segura, sustentável e resiliente.

O combate às doenças das culturas continua, mas com o AlViGen, os agricultores podem finalmente ver o inimigo antes deste se tornar visível.

No passado dia 13 de maio, a equipa do projeto AI4Leafhopper apresentou a nova aplicação iCountPests, uma solução inovadora que recorre à Inteligência Artificial (IA) para detetar e contar cigarrinhas-verdes em armadilhas cromotrópicas — de forma rápida, precisa e em tempo real.

Desenvolvida como uma aplicação móvel intuitiva, a iCountPests foi pensada para facilitar a monitorização de diversas pragas agrícolas. Com uma interface simples e acessível, permite ao utilizador registar a evolução das pragas nas suas culturas através da submissão de fotografias das armadilhas instaladas no campo.

A aplicação utiliza modelos avançados de visão computacional para a deteção automática e contagem de insetos, entregando resultados em cerca de um minuto — um processo muito mais rápido e prático face à contagem manual tradicional.

Na sua primeira versão, a app conta já com um modelo de deteção da cigarrinha-verde (Jacobiasca lybica), atingindo uma precisão média de aproximadamente 90%. Em breve, serão adicionadas funcionalidades para identificar outras pragas relevantes, como a traça-dos-cachos (Cryptoblabes gnidiella) e a traça-da-uva (Lobesia botrana).

Além da contagem automática, a iCountPests permite acompanhar a evolução das populações de pragas ao longo do tempo, facilitando a identificação de tendências e o planeamento de intervenções mais eficazes.

Este projeto resulta do trabalho conjunto de uma equipa multidisciplinar, que alia competências em ecologia, entomologia, inteligência artificial, visão computacional, deteção remota e desenvolvimento de software, com o objetivo de tornar a monitorização de pragas mais simples, precisa e acessível.

Durante a sessão de apresentação, foi possível ouvir as opiniões e sugestões dos futuros utilizadores da aplicação. Estes contributos são fundamentais para continuarmos a melhorar a ferramenta e assegurarmos que responde, de forma prática, às necessidades reais dos agricultores e técnicos do setor. Queremos desenvolver soluções que evoluam com a agricultura!

A inovação está no centro de tudo o que fazemos e o nosso lema é claro:
“Inovar juntos, proteger melhor.”

Se deseja saber mais sobre a iCountPests, contacte-nos através do email:
📩 apps@iplantprotect.pt

Créditos de imagens: InnovPlantProtect

EVENTOS

O InPP teve o prazer de receber, no dia 7 de agosto, Carmina Falcato Cabral, Team Manager for Animal & Plant Biosolutions Formulation na Novonesis, para uma sessão de aprofundamento técnico acerca da ciência e da evolução que impulsionam o desenvolvimento de biosoluções inovadoras e efetivas para a proteção de culturas.

Destaques da Apresentação

Na sua intervenção, Carmina Falcato Cabral destacou a importância crítica da inovação ao longo de todo o processo de desenvolvimento de biosoluções:

  • Inovação nas Pipelines: Foi sublinhado o papel da inovação nas pipelines de formulação, essenciais para garantir a estabilidade, eficácia e usabilidade dos produtos finais.
  • Avanço nos Processos de Desenvolvimento: A especialista partilhou insights sobre o avanço dos processos de desenvolvimento de produtos que utilizam microrganismos como base, uma área em rápida expansão e de grande relevância para a agricultura sustentável.

Impacto no CoLAB

A sessão constituiu uma oportunidade única para a equipa do InPP, especialmente para o nosso CoLAB, aprimorar conhecimentos, discutir tendências e procurar novas estratégias de aplicação no trabalho diário de investigação e desenvolvimento.

Tratou-se de uma sessão produtiva, enriquecida por novas perspetivas e conhecimento técnico, reafirmando o nosso compromisso com a busca contínua por soluções impactantes que respondam às necessidades do setor agrícola.

Agradecimento

O InPP agradece calorosamente a Carmina Falcato Cabral pela visita e por ter proporcionado uma troca de experiências tão valiosa e inspiradora na área das biosoluções.

Créditos das imagens: InnovPlantProtect – Inês Ferreira

No dia 30 de junho, o InnovPlantProtect (InPP) marcou presença no encontro “7 anos de CoLABs: impactos e perspectivas”, que reuniu decisores políticos, especialistas do ecossistema de inovação português, líderes de diferentes setores, representantes de entidades públicas e privadas e os representantes dos 41 Laboratórios Colaborativos (CoLAB), no Pavilhão do Conhecimento, em Lisboa.

O encontro, organizado pelo Fórum dos Laboratórios Colaborativos (FCoLAB), teve como objetivo refletir sobre o impacto do trabalho desenvolvido pelos diferentes CoLAB’s aos longos dos últimos 7 anos, assim como abordar as perspetivas futuras e identificação de estratégias que permitam potenciar o contributo da investigação científica e da inovação na economia e na sociedade.

Esta iniciativa foi uma oportunidade para dar a conhecer os produtos, serviços e soluções desenvolvidas pelos CoLAB ao longo dos últimos sete anos, evidenciando o seu contributo para a inovação, a competitividade e a sustentabilidade em diversos setores da economia. A aplicação lançada recentemente pelo InPP, a iCountPests, que permite a contagem automática de pragas a partir de imagens de armadilhas, reduzindo o tempo investido na monitorização e permitindo criar um histórico das pragas, esteve também em destaque.

O evento contou com as intervenções do Ministro da Educação, Ciência e Inovação, Fernando Alexandre, do Secretário de Estado da Economia, João Rui Ferreira, de Manuel Heitor, do IN+ Center for Innovation, Technology and Policy Research e antigo Ministro da Ciência e Inovação, António Grilo, Presidente da ANI, entre outros.

Na sua intervenção, o Ministro da Educação, Ciência e Inovação, Fernando Alexandre, salientou aquele que é o propósito da ciência a nível nacional: “Esperamos que a ciência criada em Portugal gere inovação. Mais do que tecnologia, a inovação é a resposta para os problemas da sociedade. Vocês são o agente de mudança!”.

Durante a sessão, foram também apresentados os principais indicadores de atividade e impacto comprovado dos primeiros sete anos de atividade dos CoLABs, e debatidas perspetivas multissetoriais sobre o seu papel no ecossistema nacional de ciência e inovação, com foco em temas como o impacto socioeconómico, a internacionalização, a competitividade empresarial, a inovação tecnológica e a sustentabilidade.

Os indicadores de atividade e o impacto dos 7 anos de atividade, traduzem-se em:

  • Mais de 260 projetos aprovados
  • Mais de 1300 empregos qualificados criados
  • 19M€ em receita fiscal gerada
  • Mais de 900 interações com empresas
  • 33 pedidos de patente (10 concedidas)
  • 680 artigos científicos publicados

Os dois painéis da tarde contaram com a participação de empresas, parceiros e entidades gestoras, que refletiram sobre o impacto gerado até ao momento e apresentaram propostas para maximizar o contributo dos CoLAB no longo prazo, tanto na economia como na sociedade portuguesa.

Numa altura em que se discutem as opções de financiamento base para os CoLABs, este evento é de capital importância. A área da proteção das culturas, em particular, precisa de mais investimento na inovação. Realizar este evento foi importante para trazer ao debate este assunto que é urgente e de grande importância estratégica.

O InPP esteve também presente na área de exposição, recebendo visitas de peso, incluindo o Ministro da Educação, Ciência e Inovação, Fernando Alexandre, o Secretário de Estado da Economia, João Rui Ferreira, a Secretária de Estado da Ciência e Inovação, Helena Canhão, a Presidente da FCT, Madalena Alves, o Presidente da Agência Nacional de Inovação, António Grilo, o Presidente da Comissão Nacional de Acompanhamento do PRR, Pedro Dominguinhos e a Diretora Executiva da Ciência Viva, Ana Noronha.

Créditos das imagens: InnovPlantProtect – Inês Ferreira

O InnovPlantProtect (InPP) promoveu, no passado dia 11 de junho, o seminário “Seis anos de inovação: O caminho dos CoLABs para o futuro dos setores agrícola e agroalimentar”, no âmbito da Feira Nacional da Agricultura (FNA), em Santarém.

O evento reuniu, pela primeira vez de forma expressiva, seis Laboratórios Colaborativos (CoLABs) com intervenção direta nos setores agrícola e agroalimentar: InnovPlantProtect, CoLAB4Food, FeedInov CoLAB, Food4Sustainability, MORE CoLAB e SmartFarmCoLAB.

O programa incluiu duas mesas-redondas. Na primeira, dedicada ao tema “Inovação em Ação: Os Resultados e Impactos dos CoLABs na Agricultura e Agroalimentação”, participaram representantes de cada CoLAB, que apresentaram casos de sucesso e projetos desenvolvidos, com destaque para a intervenção do gestor de inovação do InnovPlantProtect, Paulo Madeira, que partilhou os resultados alcançados pelo InPP no desenvolvimento de soluções para uma agricultura mais sustentável.

A segunda mesa-redonda, sob o tema “Parcerias para o Futuro: Como os CoLABs Estão a Impulsionar a Inovação no Setor Agrícola e Agroalimentar”, contou com a participação de empresas e associações parceiras, que evidenciaram a importância da colaboração com os CoLABs. Entre os intervenientes esteve Pedro Viterbo, gerente da Fertiprado, parceiro do InnovPlantProtect, acompanhado por representantes das entidades Sense Test, Associação Portuguesa Dos Industriais De Alimentos Compostos Para Animais (IACA), Building Global Innovators (BGI), DEIFIL Technology e TeroMovigo.

O seminário encerrou com um momento de reflexão conjunta, que contou com intervenções de todos os diretores executivos dos CoLABs presentes, incluindo o diretor executivo do InnovPlantProtect, António Saraiva, que sublinharam a importância da cooperação e da articulação estratégica entre os Laboratórios Colaborativos, reforçando o compromisso coletivo com a inovação e o desenvolvimento sustentável dos setores agrícola e agroalimentar.

Ao longo do seminário, ficou patente a relevância das sinergias entre ciência, inovação e mercado, bem como a necessidade de reforçar o financiamento e garantir condições para a continuidade e o crescimento destes Laboratórios Colaborativos, cujos impactos já são visíveis no ecossistema agrícola e agroalimentar nacional.

Este encontro constituiu um importante momento de partilha de experiências e de reforço do trabalho colaborativo, traçando um caminho conjunto para um futuro mais competitivo, sustentável e inovador para a agricultura e agroalimentar em Portugal.