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Asexual reproduction through clonal seeds: mechanisms to application

Descrizione del progetto

Sviluppo delle tecnologie di riproduzione asessuata nelle piante

Una minoranza di piante e animali ha evoluto le proprie strategie di riproduzione asessuata. La riproduzione asessuata per apomissia nelle piante consente la trasmissione clonale di genotipi favorevoli attraverso i semi, per un numero illimitato di generazioni. Le varietà di colture ibride sono resistenti allo stress e hanno un’alta resa, ma si riproducono per via sessuale. L’introduzione dell’apomissia nelle colture ibride consentirebbe di ereditare illimitatamente il vigore ibrido attraverso i semi. Il progetto AsexualEmbryo, finanziato dall’UE, esplorerà le basi genetiche e molecolari dell’apomissia con l’obiettivo di sviluppare nuove tecnologie di riproduzione. Gli obiettivi del progetto prevedono la comprensione del funzionamento di un omologo del gene della partenogenesi durante la riproduzione sessuale e l’ingegnerizzazione dell’apomissia sintetica nelle colture vegetali, eliminando la meiosi e innescando la partenogenesi.

Obiettivo

Some plant species have abandoned sex and produce clonal seeds by apomixis; here, we will explore how this occurs, and exploit these insights to develop novel breeding technologies.

In contrast to most eukaryotic species in which reproduction is sexual, a minority of plants and animals have evolved alternative – asexual – reproductive strategies. In plants, apomixis allows clonal transmission of favorable, hybrid genotypes through seeds over unlimited generations. Hybrid crop varieties are stress-resistant and high-yielding due to hybrid vigor, yet they reproduce sexually. The introduction of apomixis in hybrid crops would allow stable inheritance of hybrid vigor through seeds, in perpetuity, and eradicate the need to continuously re-make hybrids by crossing. However, our knowledge of the genetic and molecular basis of apomixis remains incomplete, and blueprints for synthetic apomixis in crops must be established.

This project will decipher the function and evolution of a novel PARTHENOGENESIS gene that I recently demonstrated causes asexual embryo formation in naturally apomictic dandelions. Harnessing and extending fundamental findings, synthetic apomixis systems will be developed in two important vegetable crops – hybrid lettuce and tomato – allowing the full complement of hybrid traits to be faithfully inherited through seeds. Ultimately, apomixis in crops could revolutionize the €22 billion hybrid seed industry, make hybrid seeds readily available for all, and facilitate sustainable, high-performance agriculture around the world.

Specifically, this project will involve:

1) Deciphering how a PARTHENOGENESIS gene homologue functions during sexual reproduction

2) Optimizing the expression of PARTHENOGENESIS factors through evolutionary insights and mutagenesis

3) Engineering synthetic apomixis – a holy grail of plant breeding – in two important dicot crop species by skipping meiosis and triggering PARTHENOGENESIS

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito di questo schema di finanziamento

Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2022-STG

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Istituzione ospitante

STICHTING RADBOUD UNIVERSITEIT
Contributo netto dell'UE
€ 1 500 000,00
Indirizzo
HOUTLAAN 4
6525 XZ Nijmegen
Paesi Bassi
Regione
Oost-Nederland Gelderland Arnhem/Nijmegen
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 1 500 000,00

Beneficiari (2)