Descrizione del progetto
L’ipossia locale delle cellule staminali vegetali può avere un ruolo nello sviluppo e nella protezione del meristema
Il meristema apicale del germoglio (SAM, shoot apical meristem) è una piccola popolazione di cellule staminali che si dividono continuamente per generare i tessuti e gli organi fuori terra delle piante. La maggior parte delle cellule degli organismi multicellulari, come le piante e gli animali, necessita di ossigeno (O2) per i propri processi metabolici. Anche se l’ipossia, come quella creata dallo stress da inondazione, può minacciare la sopravvivenza delle piante, le cellule staminali vegetali nel SAM sono inserite in una nicchia ipossica locale. Il progetto LOKI, finanziato dal Consiglio europeo della ricerca, studierà il paradosso dell’ipossia locale attraverso sensori di O2 innovativi e la manipolazione genetica dei macchinari di rilevamento dell’O2. Una migliore comprensione potrebbe contribuire a proteggere le piante dalle inondazioni sempre più frequenti associate ai cambiamenti climatici e a migliorare l’attività meristematica per aumentare la resa delle piante.
Obiettivo
Oxygen (O2) is essential for efficient energy conversion by multicellular organisms, including plants. Therefore, environmental conditions where O2 is limited (hypoxia) such as during flooding stress, pose a severe threat to plant survival and can lead to death when prolonged. I recently discovered that plant stem cells of the shoot apical meristem (SAM) are embedded in a local hypoxic niche and that this condition is even important for meristem activity. This suggests that local hypoxia may play a positive role in regulating meristems, despite being harmful to other plant tissue. Safeguarding the stem cell pool of the SAM is especially important for plant fitness, since it not only produces all above ground tissue, but also specifies the germline.
In this project, I will therefore challenge the paradigm of hypoxia as a solely stressful conditions and propose that local hypoxia might create a protective environment for stem cells, whereas oxygenation outside the meristem might allow growth of differentiating organs. I will address this hypothesis via three interlinked strategies. (1) Complete the development of prototype O2 biosensors, which will unlock the ability to visualize and understand the role of O2 gradients in plant tissue. (2) Employ genetic manipulation of the O2 sensing machinery to test if and how O2 gradients provide a positional cue that spatially organizes the SAM and its derived organs. (3) Investigate the role of meristem hypoxia in formation of DNA-damaging radicals from O2 metabolism and study the evolution of the hypoxic niche and its perception.
Protection of meristems and differentiating organs is essential for plants to survive flooding events which are increasing in frequency due to global warming. The novel insights on how O2 levels regulate development and the tools developed in this project will therefore be fundamental to make the strides forward that are needed to face global climate change and secure crop productivity under stress
Campo scientifico (EuroSciVoc)
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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Parole chiave
Programma(i)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Argomento(i)
Invito a presentare proposte
(si apre in una nuova finestra) ERC-2022-STG
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HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsIstituzione ospitante
3584 CS Utrecht
Paesi Bassi