Description du projet
L’ADN ancien au service de l’adaptation de l’agriculture
Le changement climatique constitue une menace pour l’agriculture, exacerbant les défis de la sécurité alimentaire et de la durabilité. Avec l’augmentation des températures et la multiplication des sécheresses, la résistance des cultures est cruciale. Cependant, comprendre comment la biodiversité et la fonctionnalité des plantes réagissent à ces changements reste une énigme complexe. Dans ce contexte, le projet TOLERATE, financé par l’UE, étudiera la résilience de la biodiversité de la rhizosphère. À l’aide d’anciens métagénomes d’ADN provenant de sols arctiques, le projet analysera des adaptations s’étalant sur un million d’années. Ces plans génétiques permettront de découvrir des mécanismes moléculaires essentiels à la tolérance au climat. En créant des bactéries colonisant les racines, telles que Pseudomonas fluorescens et Pseudomonas chlororaphis, le projet entend améliorer la résistance des plantes aux changements de température et à la sécheresse. Les conclusions de TOLERATE promettent des solutions innovantes pour une agriculture et une industrie résilientes au changement climatique.
Objectif
Starting from a unique collection of paleo-environmental samples (frozen Arctic soils and sediments) already at AWI and their corresponding ancient DNA (aDNA) metagenomes that stretch back up to a million years, we will retrieve information on how rhizosphere biodiversity and functionality responded to climate changes and extreme events. Preliminary metagenomic data from the collection suggests it is a gold mine of archaic DNA that represents a timeline of adaptions to climate change in the rhizosphere. By reconstructing and analyzing these ancient metagenomes and correlating with available historical climatic change data, we will identify molecular adaptions that impart climate tolerance (specifically resistance to increased temperature and drought). This will be used to i) produce and test engineered root-colonizing bacteria (Pseudomonas fluorescens and Pseudomonas chlororaphis) that will improve climate tolerance of plants (production of humidifying polysaccharides around the root) facilitating the ability to grow on marginal agricultural land (MAL), ii) inform ancestral reconstruction of thermostable and/or cold tolerant enzymes for industrial application and iii) produce engineered Pseudomonas putida strains tailored for bioproduction. For the latter application, we will select genes that encode biomolecules relevant for climate-tolerant phenotypes (humidifying polysaccharides and the biosurfactant betaines). The production of these molecules using biotechnology will be targeted in the project and their application in selected industrial products verified. Target end-user applications will include polysaccharides and betaines for the development of 3D printed organ-on-chip and drug delivery systems as well as the formulation of metalworking fluids, lubricants and industrial cleaning products.
Champ scientifique
- natural sciencesbiological sciencesgeneticsDNA
- natural sciencesbiological sciencesbiochemistrybiomoleculescarbohydrates
- natural sciencesbiological sciencesecologyecosystems
- natural sciencesearth and related environmental sciencesatmospheric sciencesclimatologyclimatic changes
- natural sciencesbiological sciencesbiochemistrybiomoleculesproteinsenzymes
Mots‑clés
Programme(s)
Régime de financement
HORIZON-RIA - HORIZON Research and Innovation ActionsCoordinateur
2371 AGIOS DOMETIOS
Chypre