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Mechanisms of Soil Restructuring by Bacterial Aggregates: towards a more efficient and resilient Agriculture

Projektbeschreibung

Die Rolle von Bakterien bei der Bodenaggregation

Es wird angenommen, dass Bodenbakterien eine Schlüsselrolle bei der Bildung von mineralorganischen Aggregaten spielen, die die Pflanzengesundheit fördern und die Stabilität des Bodens verbessern. Die Wiederherstellung von Aggregaten in geschädigten Böden könnte die Funktion der Böden verbessern und damit die Widerstandsfähigkeit der Pflanzen gegenüber extremen Wetterbedingungen und Parasiten erhöhen. Das über die Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen unterstützte Projekt AgriGate zielt darauf ab, ein grundlegendes Verständnis dafür zu erlangen, wie Bakterien Aggregate im Boden bilden. Dabei sollen Modelllaborsysteme eingesetzt werden, die mikroskopische Umgebungen nachbilden, in denen die Wechselwirkungen zwischen Bakterien und Bodenpartikeln genau untersucht werden können. Insbesondere soll untersucht werden, welche Rolle die Größe der Bodenpartikel, die Fülle der bakteriellen Ressourcen und die Polymersekretion der Bakterien spielen. Das erworbene biophysikalische Wissen wird die künftige Gestaltung biologischer Sanierungsmethoden für Böden leiten.

Ziel

Soil bacteria are of critical importance to soil health. Soil pore-size distribution over multiple length scales, which facilitates nutrient transport, depends on the presence of soil aggregates, cohesive organo-mineral assemblies formed by bacterial activity. Aggregates support plant health and increase soil stability. Although restoring aggregate structure in degraded soil can yield great benefits for extreme-weather resilience and agricultural productivity, we lack any mechanistic understanding of how aggregates are formed by bacteria. This knowledge gap hampers the deployment of promising bio-augmentation strategies for soil restoration, such as inoculation of soil with aggregate-promoting bacteria. The objective of AgriGate is to narrow this gap by elucidating the biophysical mechanisms of bacterial aggregate-formation. I will focus on the reciprocal mechanical interactions between bacteria and soil grains, using interdisciplinary methods over multiple spatial scales. I will first develop a novel microfluidic chip granting real-time optical access to bacterial dynamics inside a three-dimensional bed of model soil grains. AgriGate’s hypotheses are that (1) there exists an optimal grain size and inoculant richness for bacteria-led aggregation, and (2) that bacterial extracellular polymeric substances (EPS) are necessary for aggregation. I will test these hypotheses by varying grain size, inoculant richness, and bacterial EPS-production in the chip. Microfluidic experiments will be combined with experiments in bacteria-loaded soil columns observed by X-ray tomography, to extend results to the macroscopic scale and link microscale structure to macroscale function. The search for optimal aggregation conditions will be formalized mechanistically and extended by a numerical model of bacterial colony growth in a cohesive granular medium. Together, AgriGate’s new tools and results will provide a strong basis for fundamental and applied studies on soil bio-augmentation.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

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

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) HORIZON-MSCA-2023-PF-01

Alle im Rahmen dieser Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen finanzierten Projekte anzeigen

Koordinator

UNIVERSITE DE RENNES
Netto-EU-Beitrag
€ 195 914,88
Adresse
263 AVENUE DU GENERAL LECLERC
35042 Rennes
Frankreich
Region
Bretagne Bretagne Ille-et-Vilaine
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
Keine Daten