Opis projektu
Wykorzystanie starożytnej symbiozy do poprawy bezpieczeństwa żywnościowego
Jednym z najstarszych przykładów symbiozy są relacje między roślinami a grzybami należącymi do pradawnej gromady grzybów kłębiakowych (Glomeromycota). Uważa się, że ta symbioza, zwana mykoryzą arbuskularną, jest warunkiem koniecznym do przetrwania większości roślin lądowych. Główną rolą tego procesu jest poprawa zaopatrzenia rośliny w wodę i minerały oraz transport pewnej ilości (nawet 20 %) dwutlenku węgla związanego przez roślinę do grzyba. Poprawia również odporność na czynniki stresogenne i ogólne funkcjonowanie roślin. Zatem lepsze zrozumienie mechanizmów molekularnych tych procesów może przyczynić się do poprawy bezpieczeństwa żywnościowego i zrównoważonego rozwoju rolnictwa. Celem finansowanego przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych projektu SymbioticExchange jest sprostanie temu złożonemu wyzwaniu. W tym celu zespół projektu przyjrzy się bliżej mechanizmom, za pomocą których rośliny i grzyby wymieniają składniki odżywcze i metabolity, wykorzystując zaawansowany technologicznie zestaw narzędzi omicznych, analizę oddziaływań białko-białko, genetykę odwrotną, biologię komórkową oraz fizjologię transportu.
Cel
Nutrient acquisition is the basis of life. Arbuscular mycorrhiza (AM) symbiosis of plants with nutrient-delivering fungi is detected in the oldest land plant fossils and considered a prerequisite for plant life on land. It is wide-spread in the plant kingdom and its secondary loss is the exception. AM improves plant nutrition, stress resistance and general plant performance. Breeding AM-optimized crops has significant potential for improving food security and sustainable agriculture. Understanding the molecular underpinnings of AM function is thus imperative. The hallmark of the symbiosis are the arbuscules, highly branched hyphal structures, which develop in root cortex cells. They build a large membrane interface with the plant derived peri-arbuscular membrane (PAM) that surrounds them. Most mineral nutrients are delivered from the arbuscules and taken up via the PAM into plant cells through transporter proteins. In return, the fungi receive up to 20% of the photosynthetically-fixed carbon. The balance in mineral-nutrient-gain-for-carbon-loss influences the effect of the symbiosis in plant growth and yield. However, the full range of transported nutrients, any mechanisms regulating transport and the balance in molecular exchange are unknown. ‘SymbioticExchange’ strategically integrates transcriptomics, phosphoproteomics, metabolomics and protein-protein interaction analysis, with reverse genetics, cell biology and transport physiology to identify novel plant and fungal transporters involved in symbiotic nutrient and metabolite exchange, and to understand the molecular mechanisms of their regulation. ‘SymbioticExchange’ will thus deliver major advances on the range of transporters at the plant-fungal interface, the exchanged goods and the regulation of exchange. This important knowledge-base will provide crucial clues on how nutrient exchange can be tuned for profitable agricultural application of one of the most important symbioses on earth.
Dziedzina nauki
Słowa kluczowe
Program(-y)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Temat(-y)
System finansowania
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsInstytucja przyjmująca
80539 Munchen
Niemcy