Biotech for Climate Resilient Crops and Plant-Based Biomanufacturing

Background and scope

Land based agricultural production is the source of approximately 95% of human food nutrients (UN FAO). Intensive and often inappropriate practices in agriculture have however resulted in severe soil degradation, thereby reducing the capacity of soils to support food production and other important ecosystem services such as the regulation of water, nutrients, and carbon cycles. Soil degradation is further accelerated by the effects of climate change, with abiotic stresses such as heat, drought, salinity, and waterlogging, often in combination, having negative effects on the world’s crop production. The direct impact of a changed climate is also frequently accompanied by indirect impacts due to alterations in the composition and behaviour of weeds, insects, pathogens, and soil microbiome, alongside the impacts of increased amounts of human-generated pollutants.

Plants react to such stresses with what are often conflicting physiological and metabolic responses. These may prioritise one acclimatisation/adaptation strategy over the other, a blend of one or more responses, and/or through developing a completely new strategy, all of which can, in turn, impact final production including nutrient content.

When combined with an increasing human population, likely to increase net demand for food, there is a clear rationale to reinforce existing food and nutrient production systems and explore complementary routes to food production that are more efficient, resilient, sustainable and maintain or increase biodiversity.

This Pathfinder Challenge therefore aims to support projects that enhance adaptation pathways for the production of climate-resilient crops and develop alternative pathways to produce high value ingredients in plants by increasing nutrient profile of crops based on plant native and/or non-native ingredients.

Specific Objectives

Innovative ideas put forward under this Challenge must go beyond incremental changes to the state-of-the-art and result in novel production processes that must deliver energy- and resource-efficient, low emission foods that maintain or increase biodiversity and are integral to a healthy diet.

Funded projects are expected to develop breakthrough technologies that reach TRL4 (validation in laboratory environment) with viable plants at the end of the projects. The proposals should work on both the following objectives:

• Increasing plant growth, yields and resistance to stress through:
  • Enhancing tolerance to stress combinations occurring due to different climate scenarios that include the simultaneous exposure of crops to different stresses e.g. heat combined with drought, salinity, flooding, high CO2 levels, as well as indirect effect of climate change via altered composition and behaviour of weeds, insects, pathogens and soil microbiome and possible impact of human-generated pollutants.
  • Increasing water use efficiency and nutrient use efficiency compared to current crops in commercial use.
  • Improving plant reproduction and seed filling processes under unfavourable conditions caused by combination of at least two stress factors.
  • Investigating and enhancing plant and soil microbiome interactions.
• Substantially increasing the nutritional value (e.g. proteins, vitamins) in crops through plant native and non-native ingredients in crops.

Projects must also develop a complete methodology for assessing the increase of plant growth, yields, and climate resilience to single and multiple stresses, and/or assess changes to the nutritional value of crops, as appropriate. Proposals should include multi-omics approaches including genomics, transcriptomics, proteomics, metabolomics and phenomics. These approaches can be further underpinned by leveraging technologies such as, but not limited to nanoparticle technology, chemistry, and advanced artificial intelligence to develop and introduce novel defence and acclimation strategies, currently not present in crops to achieve greater tolerance to harsh environmental conditions and/or biomanufacturing of non-native ingredients, to enable the time required for that development to be significantly shortened. Proposals should also look to address the narrow genetic diversity of novel crops and are also expected to consider regulatory aspects and to build on the work carried out so far by the European Food and Safety Authority (EFSA), where appropriate.

Expected Outcomes and Impacts:

In support of Building the future with nature: Boosting Biotechnology and Biomanufacturing in the EU, the Mission Soil, the EU Green Deal, Farm to Fork strategy, the Nature Restoration Law, Fit for 55, and REPowerEU policy actions, the key overall goal of this Challenge is to support the production of sustainable and nutritious food from plants.

This Challenge aims to support the development of climate smart crops and the production of high value plant native and non-native ingredients in a cost-effective and environmentally friendly manner. In the medium to long-term this will:

• Improve the sustainability, efficiency, biodiversity and resilience of the European food supply chain.
• Secure long-term competitiveness of EU Food supply chain while decreasing EU dependency on imports of inputs for primary production, feed, and food.

The following principles will be used to select the portfolio of projects:

1. Selected projects for the portfolio should have a synergy with one another in terms of a common component, for instance projects address similar stress factors for different crops or are leveraging a similar technology.
2. A balanced representation of native and non-native ingredients.
3. A balanced representation of conventional and New Genomic Techniques (NGTs).
4. Diverse type of crops to ensure that the portfolio covers a broad spectrum, if possible, ensuring European geographical coverage where these crops are grown.
5. Diverse stress factor combinations to ensure that a broad spectrum of stress factors is covered.
6. Diversity in technological approaches to compare their efficiency.

All projects will participate in a work package dedicated to the development of monitoring and prediction methodologies for climate adaptation assessment and lifecycle-analysis.

Horizon Europe is een kaderprogramma van de EU voor onderzoek en innovatie. Ze bestaat uit 3 pijlers: Excellente wetenschappen, Wereldwijde uitdagingen en Europees industrieel concurrentievermogen en Innovatief Europa. Daarnaast bevat het programma ook nog een horizontaal deel met maatregelen om de lidstaten te ondersteunen om optimaal gebruik te maken van hun nationale onderzoeks- en innovatiepotentieel en de Europese onderzoeksruimte te versterken. Het beoogt ook de wetenschappelijke en technologische basis van de EU en de Europese Onderzoeksruimte (EOR) te versterken, het innovatie- en concurrentievermogen en de werkgelegenheid te stimuleren.

Eerste pijler: Excellente wetenschappen

• Europese Onderzoeksraad (ERC): Er zijn beurzen beschikbaar voor getalenteerde en creatieve individuele onderzoekers en hun teams om baanbrekend onderzoek te doen. De integratie van verschillende gebieden is cruciaal. Alle nationaliteiten komen in aanmerking, maar het onderzoek moet worden uitgevoerd in een van de lidstaten of geassocieerde landen.
• Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA): De focus ligt op het bevorderen van mobiliteit, loopbaanontwikkeling en opleidingsmogelijkheden voor onderzoekers. MSCA biedt ondersteuning voor verschillende opties voor (wereldwijde) uitwisseling van onderzoekers en ondersteunend personeel binnen hetzelfde vakgebied of tussen verschillende sectoren.
• Onderzoeksinfrastructuur (RI): ontwikkeling, onderhoud en gebruik van pan-Europese onderzoeksinfrastructuur is een prioriteit. Er zijn mogelijkheden voor onderwijs en uitwisseling van personeel voor het onderhoud en gebruik van de infrastructuur. Coördinatie van het gebruik van de infrastructuur tussen de lidstaten is van groot belang.

Tweede pijler: Wereldwijde uitdagingen en Europees industrieel concurrentievermogen

Deze pijler richt zich op de wereldwijde uitdagingen die zijn geïdentificeerd in de Sustainable Development Goals. Om de schaal en complexiteit van deze problemen aan te pakken, is samenwerking nodig tussen belanghebbenden uit verschillende sectoren, waaronder onderzoeks- en onderwijsinstellingen, de industrie en NGO’s. Daarnaast moet deze inspanning bijdragen aan een robuuste Europese industriële sector, die banen creëert en het concurrentievermogen vergroot.

De tweede pijler focust op wereldwijde uitdagingen en bestaat uit zes clusters:

1. Gezondheid
2. Cultuur, creativiteit en een inclusieve samenleving
3. Civiele veiligheid voor de samenleving
4. Digitaal, industrie en ruimtevaart
5. Klimaat, energie en mobiliteit
6. Voeding, bio-economie, natuurlijke grondstoffen, landbouw en milieu

Het Gemeenschappelijk Centrum voor Onderzoek van de Europese Commissie (JRC) valt ook onder deze pijler.

Derde pijler: Innovatief Europa

De derde pijler is Innovatief Europa, met als doel Europa een leidende rol te laten spelen op het gebied van marktgestuurde innovatie. Daarnaast draagt deze pijler bij aan de ontwikkeling van het innovatielandschap van de Europese Unie door de samenwerking tussen bedrijven, onderzoeksinstellingen en het hoger onderwijs te versterken.

• Europese Innovatieraad (EIC) richt zich op het bevorderen van baanbrekende innovaties met wereldwijd schaalpotentieel.
• Europese innovatie-ecosystemen (EIE) zullen voornamelijk dienen als aanvulling op de EIC, EIT en aanverwante programma’s om samen het algehele innovatie-ecosysteem in Europa te verbeteren.
• Europees Instituut voor Innovatie en Technologie (EIT) richt zich vooral op het vergroten van het innovatievermogen van Europa door ondernemerstalent te koesteren en nieuwe ideeën te ondersteunen.

Horizontale pijler: Deelname verbreden en de Europese Onderzoeksruimte versterken

• Deelname verbreden en excellentie verspreiden
• De Europese O&I-systemen hervormen en verbeteren

Daarnaast heeft horizon een nieuwe aanpak voor het vinden van oplossingen voor grote problemen in de Europese sfeer, namelijk in de vorm van missies;

1. Adaptation to Climate Change: support at least 150 European regions and communities to become climate resilient by 2030
2. Cancer: working with Europe’s Beating Cancer Plan to improve the lives of more than 3 million people by 2030 through prevention, cure and solutions to live longer and better
3. Restore our Ocean and Waters by 2030
4. 100 Climate-Neutral and Smart Cities by 2030
5. A Soil Deal for Europe: 100 living labs and lighthouses to lead the transition towards healthy soils by 2030

Deelnemers:

In veel gevallen is Europese samenwerking nodig om in aanmerking te komen voor subsidie.

Cofinanciering

Het maximale subsidiepercentage binnen Horizon Europe varieert van 70% tot volledige projectfinanciering (100% subsidie).

Info & Aanvraag

Via de EU-portal Funding and Tenders opportunities. Horizon Europe is in direct beheer. Dit betekent dat de Europese Commissie of een Europees uitvoerend agentschap verantwoordelijk is voor de directe uitvoering van het implementatieproces van de financiering, van het creëren van oproepen tot de beoordeling en financiële afwikkeling.

Website: Horizon Europe