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CORDIS - Résultats de la recherche de l’UE
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Reconstruction of specialized metabolite evolution through molecular switches

Description du projet

Comment les plantes génèrent de nouvelles couleurs et de nouveaux caractères

Dans le monde végétal, de nouvelles caractéristiques, telles que des métabolites spécialisés, peuvent améliorer l’aptitude des plantes et favoriser leur évolution. Certains groupes de plantes ont entièrement remplacé le pigment rouge anthocyanine par des bétalaïnes biochimiquement distinctes, mais le pourquoi et le comment de ces changements demeurent un mystère. Dans ce contexte, le projet ROSE, financé par le CER, entend découvrir comment les réseaux de régulation génétique des plantes peuvent agir comme des interrupteurs, permettant à une voie métabolique d’en remplacer une autre sans pour autant coexister. Les chercheurs identifient ces réseaux de régulation, analysent la manière dont les échanges de voies affectent la santé des plantes et étudient l’incidence sur la domestication des cultures. En explorant le rôle des commutateurs de gènes dans l’évolution des métabolites, ROSE pourrait ouvrir de nouvelles possibilités d’amélioration des cultures et de bio-ingénierie, avec des implications profondes pour la recherche évolutive.

Objectif

Novel traits can provide fitness advantages and drive evolution. New specialised metabolites are traits that arose in different plant lineages, and even replaced existing metabolites. Why, and how almost universal metabolic pathways can be replaced in entire groups of species by biochemically distinct pathways without persistence of any species producing both metabolites remains unknown. Components of gene regulatory networks that control such pathways might act as regulatory switches that flip between pathways.

The replacement of the widely conserved red pigment anthocyanin by the biochemically distinct betalains offers a unique opportunity to understand the integration of novel traits into existing regulatory systems. Notably, no plant species producing both anthocyanins and betalains has yet been identified, but both show similar environmental responses. The unification of systems biology with population and molecular genomics allows to elucidate the role of gene regulatory networks and regulatory switches in metabolite evolution.

Given the great importance of understanding evolutionary innovation and the potential use for metabolic engineering, our work promises to be groundbreaking and have profound impact on many different fields of evolutionary and genetic research.
Specifically, our work plan includes the following aims:
I. Identify regulatory networks and switches that enabled the exchange of metabolic pathways
II. Analyze the fitness consequences of reciprocal pathway exchange and regulatory switching
III. Reveal the short-term selection consequences of metabolites during the domestication of food crops

Understanding how metabolic pathways can be exchanged in plants will provide insights into the important embedding of evolutionary innovation into existing systems with potential practical applications for crop improvement and bio-engineering.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2024-STG

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Institution d’accueil

UNIVERSITAT ZU KOLN
Contribution nette de l'UE
€ 1 498 000,00
Adresse
ALBERTUS MAGNUS PLATZ
50931 Koln
Allemagne
Région
Nordrhein-Westfalen Köln Köln, Kreisfreie Stadt
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 1 498 000,00

Bénéficiaires (1)