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The Plant Water Pump

Description du projet

La nature a-t-elle conçu une pompe à eau dans les racines des plantes?

Nous savons tous que l’eau s’écoule vers le bas, ou vers un gradient de «potentiels». Ces éléments reflètent le fait que l’eau est aspirée par la gravité, la succion et les sels situés au-delà les membranes. Les lois de la physique nous disent qu’il est impossible pour l’eau de s’écouler le long de pentes ascendantes sans consommer d’énergie externe. Ainsi, chaque fois que ce phénomène a été observé chez les plantes, les scientifiques ont cherché des mécanismes actifs de pompage de l’eau, et se sont heurtés à un obstacle. Puis, un nouveau simulateur microhydrologique a montré que, en théorie, des cellules voisines contenant des concentrations de sel différentes pouvaient jouer le rôle de pompe à eau. Le projet ThePlantWaterPump, financé par le CER, vise à valider cette nouvelle théorie et à modifier notre façon de concevoir le transport de l’eau dans les plantes, ainsi que notre compréhension de l’impact des sécheresses dans des climats changeants.

Objectif

With global warming, climate zones are projected to shift poleward, and the frequency and intensity of droughts to increase, driving threats to crop production and ecosystems. Plant hydraulic traits play major roles in coping with such droughts, and process-based plant hydraulics (water flowing along decreasing pressure or total water potential gradients) has newly been implemented in land surface models.
An enigma reported for the past 35 years is the observation of water flowing along increasing water potential gradients across roots. By combining the most advanced modelling tool from the emerging field of plant micro-hydrology with pioneering cell solute mapping data, I found that the current paradigm of water flow across roots of all vascular plants is incomplete: it lacks the impact of solute concentration (and thus negative osmotic potential) gradients across living cells. This gradient acts as a water pump as it reduces water tension without loading solutes in plant vasculature (xylem). Importantly, water tension adjustments in roots may have large impacts in leaves due to the tension-cavitation feedback along stems.
With The Plant Water Pump I will combine for the first time cutting-edge osmotic mapping and micro-hydrological modelling approaches to (1) characterize water status and osmotic responses to water deficit in diverse crop and tree species, (2) revolutionize the current paradigm of plant water uptake, and (3) increase the accuracy of plant water status functions for land surface models. By creating a continuum between key cell-scale variables and plant-scale water fluxes, this project lays the foundations for future multidisciplinary research encompassing plant physiology and ecohydrology. Besides its groundbreaking contribution to the fundamental understanding of plant water relations, this effort embodies a much-needed step toward the accurate forecasting of land water fluxes and decision support under future climates.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

Voir tous les projets financés dans le cadre de ce programme de financement

Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2021-STG

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

UNIVERSITE CATHOLIQUE DE LOUVAIN
Contribution nette de l'UE
€ 1 566 998,75
Adresse
PLACE DE L UNIVERSITE 1
1348 LOUVAIN LA NEUVE
Belgique
Région
Région de Bruxelles-Capitale/Brussels Hoofdstedelijk Gewest Région de Bruxelles-Capitale/ Brussels Hoofdstedelijk Gewest Arr. de Bruxelles-Capitale/Arr. Brussel-Hoofdstad
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 1 566 998,75

Bénéficiaires (2)