Descrizione del progetto
Come le piante evolvono nuovi colori e caratteristiche
Nel mondo vegetale, i nuovi tratti come i metaboliti specializzati possono fornire vantaggi di fitness, guidando l’evoluzione. Alcuni gruppi di piante hanno sostituito completamente il pigmento rosso antocianina con betalaine biochimicamente distinte, ma il motivo e la modalità di questi cambiamenti rimangono un mistero. Partendo da questo presupposto, il progetto ROSE, finanziato dal CER, si propone di scoprire come le reti di regolazione genica delle piante possano agire come interruttori, consentendo a una via metabolica di sostituirne un’altra senza coesistenza. Il gruppo di ricerca sta identificando queste reti di regolazione, analizzando come gli scambi di vie influiscono sulla fitness delle piante e studiando l’impatto sulla domesticazione delle colture. Indagando il ruolo degli interruttori genici nell’evoluzione dei metaboliti, ROSE potrebbe dare vita a nuove possibilità per il miglioramento delle colture e la bioingegneria, con implicazioni profonde per la ricerca evolutiva.
Obiettivo
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.
Campo scientifico (EuroSciVoc)
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
- scienze naturaliscienze biologichegenetica
- scienze agricoleagricoltura, silvicoltura e pescaagricoltura
- scienze naturaliscienze biologichebiologia molecolare
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Programma(i)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Argomento(i)
Invito a presentare proposte
(si apre in una nuova finestra) ERC-2024-STG
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HORIZON-ERC -Istituzione ospitante
50931 Koln
Germania