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Engineering Natural Variation in PsbS Sequence to Enhance Photosynthetic Efficiency under Fluctuating Light

Descripción del proyecto

Optimización de la eficiencia fotosintética para obtener cultivos resistentes al cambio climático

La producción mundial de alimentos se ve sometida a una gran presión debido al cambio climático y al crecimiento demográfico, lo que hace que el desarrollo de tecnologías de producción agrícola más eficientes sea vital. El equipo del proyecto EngNPQ, que cuenta con el apoyo de las Acciones Marie Skłodowska-Curie, tiene como objetivo aumentar la productividad mediante la optimización de la eficiencia fotosintética, centrándose en la regulación del apagamiento no fotoquímico (NPQ, por sus siglas en inglés), que limita el rendimiento de las plantas en condiciones de luz fluctuante. En primer lugar, identificará las características moleculares que controlan la dinámica del NPQ. En segundo lugar, diseñará variantes proteicas mejoradas con una mayor eficiencia en el uso de la luz. El objetivo general del proyecto es traducir los descubrimientos fundamentales en herramientas prácticas para la mejora de los cultivos. Contribuye a la producción sostenible de alimentos y a los objetivos europeos en materia de innovación verde.

Objetivo

Global food security is under increasing threat as climate change and population growth demand sustainable gains in crop productivity. Enhancing photosynthetic efficiency represents a transformative solution, yet the protective process of non-photochemical quenching (NPQ) remains a major bottleneck under fluctuating light. This proposal (EngNPQ) aims to optimize NPQ regulation in crops by targeting the Photosystem II subunit S (PsbS), a thylakoid protein that governs NPQ dynamics and exhibits substantial natural variation across photosynthetic lineages. The originality of EngNPQ is to link natural PsbS sequence variation to functional outcomes and use this knowledge to design protein variants that accelerate NPQ relaxation and improve light-use efficiency. To achieve this, I will characterize eleven natural PsbS variants in Arabidopsis thaliana npq4-1 mutant and Marchantia polymorpha PsbS knockout transgenic lines, employ chimeric protein design and targeted mutagenesis to identify key structural determinants, and translate these findings into tomato through CRISPR-based genome editing. This integrative approach combines comparative genomics, structural modeling, synthetic biology, and advanced phenotyping. The results will yield fundamental insights into the molecular regulation of photoprotection and provide practical tools for engineering photosynthetic traits in crops. The fellowship will also equip me with advanced expertise in genome editing and translational plant biotechnology, while expanding my profile in photophysiology. The University of Cambridge, under the supervision of Prof. Johannes Kromdijk, offers the ideal environment for this work. The outcomes will directly support the European Green Deal and UN Sustainable Development Goals, positioning Europe at the forefront of sustainable agricultural innovation, with potential applications in crop improvement, resource-efficient farming, and agricultural biotechnology.

Ámbito científico (EuroSciVoc)

Palabras clave

Programa(s)

Tema(s)

Régimen de financiación

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

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Convocatoria de propuestas

(se abrirá en una nueva ventana) HORIZON-MSCA-2025-PF

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Coordinador

THE CHANCELLOR MASTERS AND SCHOLARS OF THE UNIVERSITY OF CAMBRIDGE
Aportación neta de la UEn
€ 276 187,92
Dirección
TRINITY LANE THE OLD SCHOOLS
CB2 1TN CAMBRIDGE
Reino Unido
Región
East of England East Anglia Cambridgeshire CC
Tipo de actividad
Higher or Secondary Education Establishments
Enlaces
Coste total
Sin datos