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Flux Race Investigation for Dissection Of Metabolic-bottlenecks: Leveraging the tremendous potential of algal metabolic diversity

Description du projet

Exploiter la diversité métabolique des algues pour étudier les goulets d’étranglement métaboliques

Face à une population mondiale qui devrait atteindre 9,7 milliards d’habitants à l’horizon 2050, il est essentiel de parvenir à répondre à une demande alimentaire croissante tout en assurant la durabilité de l’environnement. Le projet FRIDOM, financé par l’UE, est motivé par la nécessité d’accroître durablement la production alimentaire de 70 %. Dans ce contexte, il identifiera les goulets d’étranglement métaboliques dans les cellules photosynthétiques en adoptant des approches expérimentales et informatiques de pointe. Les voies liées à la photosynthèse sont considérées comme une cible prometteuse aux fins de l’amélioration des cultures visant à accroître le rendement agricole. Des études ont montré que l’efficacité de la photosynthèse est plus élevée chez les microalgues que chez la plupart des autres plantes, mais les raisons qui en sont à l’origine demeurent nimbées de mystère. Les connaissances acquises dans le cadre du projet FRIDOM contribueront à relever le défi que constitue le fait d’alimenter durablement une population en pleine expansion.

Objectif

A ~70% increase in food production is required to feed the world population by 2050, putting increased productivity on a collision course with environmental and sustainability goals. Aiming to meet this growing demand, photosynthesis-related pathways are regarded as a promising target for crop improvement to increase agricultural yield, however, they remain mostly unexploited. Furthermore, while empirical studies have shown that photosynthetic efficiency is higher in microalgae than in both C3 or C4 crops, the underlying reasons remain unclear. Identifying metabolic bottlenecks in photosynthetic cells remains a holy grail of plant research. However, with recent progress made in cross-kingdom plant flux analyses, the time is ripe to tackle photosynthetic metabolism with state-of-the-art experimental and computational approaches as a target for plant yield improvement.
In this project, I propose to address the following key questions: (1) What role is played by photosynthetic metabolism in setting the upper limits for growth of photosynthetic cells? and in this respect, (2) What makes some photosynthetic cells grow faster than others? We will combine cutting-edge tools for comparative flux analyses with genetic approaches applied on algae and higher-plants to identify and validate metabolic bottlenecks for plant growth as targets for crop yield improvement. These research aims fall well within my unique set of expertise. Ive characterized the metabolism of the fastest growing photosynthetic cells, and mapped the metabolic networks of algae compared with C3 and C4 plant models, using a novel microfluidics setup which I developed, facilitating non-stationary stable isotope analysis at steady state conditions in liquid algal cultures. Successful outcome of this project will shed light on the magnitude of photosynthetic metabolism effects on plant growth and help reshape the field of targeting photosynthetic-related pathways for crop-plant yield improvements.

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-2022-STG

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

RHEINLAND-PFALZISCHE TECHNISCHE UNIVERSITAT
Contribution nette de l'UE
€ 1 849 843,75
Adresse
GOTTLIEB DAIMLER STRASSE
67663 Kaiserslautern
Allemagne
Région
Rheinland-Pfalz Rheinhessen-Pfalz Kaiserslautern, Kreisfreie Stadt
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 1 849 843,75

Bénéficiaires (2)