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Boosting stress resilience of Arabidopsis by heterologous expression of a selenocysteine containing glutathione peroxidase

Descrizione del progetto

Aumentare la resilienza delle piante allo stress ossidativo

Le piante devono affrontare numerosi fattori di stress ambientale che portano a stress ossidativo, a danno delle macromolecole essenziali e della resa dei raccolti. Le piante superiori mancano di selenoproteine (potenti antiossidanti presenti nei batteri, negli archei e in alcuni eucarioti), il che le rende più vulnerabili ai danni ossidativi. Tra queste, la glutatione perossidasi è particolarmente efficace nel proteggere le cellule ma la sua espressione naturale è assente nelle piante superiori. Lo sviluppo di colture resistenti allo stress richiede soluzioni innovative per potenziare le difese antiossidanti. Il progetto RedoxBoost, sostenuto dal programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, introdurrà la selenoproteina glutatione perossidasi dalle alghe verdi (Chlamydomonas reinhardtii) nell’Arabidopsis thaliana. Integrando per la prima volta nelle piante la via di biosintesi del selenio-cisteina (Sec), RedoxBoost esplorerà un approccio innovativo per migliorare la resilienza delle piante agli stress.

Obiettivo

Various environmental stress conditions in plants lead to oxidative stress and trigger damage to macromolecules causing losses in the crop yield. To better cope with oxidative stress via boosting the redox potential, and antioxidant activity, the RedoxBoost project aims to ectopically express the selenoprotein glutathione peroxidase from Chlamydomonas reinhardtii (Sec-CrGPX) in Arabidopsis thaliana. Selenoproteins entail a selenocysteine (Sec) amino acid, encoded by the UGA, which encodes stop codon in higher plants. Thereby, selenoproteins are not present in higher plants but present in eubacteria, archaea, and eukaryotes including green algae. Most of the known selenoproteins were involved in antioxidant activity, redox regulation and are more resistant to irreversible oxidation under severe oxidative stress than their cysteine homologs. I hypothesize that heterologous expression of selenoproteins in higher plants might offer an excellent opportunity for harnessing plants against oxidative stress and hence develop more stress resilient plants. Glutathione peroxidase is one of the most abundant selenoproteins and known to protect cells from oxidative damage. To achieve heterologous expression of Sec-CrGPX in Arabidopsis, initially a DNA assembly of whole Sec biosynthetic pathway and Sec-CrGPX will be transiently expressed in Nicotiana benthamiana to get a swift assessment on the feasibility of ectopic Sec-CrGPX expression in land plants. Then, these Sec-CrGPX DNA assemblies will be stably transformed in Arabidopsis. RedoxBoost for the first-time will integrate the coding mechanism for Sec in higher plants. Biochemical and physiological studies will be performed in transgenic Arabidopsis plants under different stress conditions to determine altered stress resilience. In a changing environment where flooding, waterlogging conditions, and saline soils are becoming more frequent RedoxBoost presents a novel approach for development of stress resilient plants.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) HORIZON-MSCA-2022-PF-01

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Coordinatore

VIB VZW
Contributo netto dell'UE
€ 191 760,00
Indirizzo
SUZANNE TASSIERSTRAAT 1
9052 ZWIJNAARDE - GENT
Belgio
Regione
Vlaams Gewest Prov. Oost-Vlaanderen Arr. Gent
Tipo di attività
Research Organisations
Collegamenti
Costo totale
Nessun dato

Partner (1)