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Single-Molecule Imaging of Transport through Plasmodesmata in Live Plants

Descrizione del progetto

Visualizzare il traffico molecolare tra le cellule vegetali

Le cellule vegetali comunicano e si coordinano attraverso minuscoli canali chiamati plasmodesmi, che mettono in connessione quelle vicine e consentono alle molecole, tra cui proteine, ormoni e materiale genetico, di passare direttamente da una all’altra; ciononostante, non è ancora del tutto chiaro come questi canali siano regolati e il modo in cui la loro attività vari a seconda dei tipi di cellule e in risposta allo stress. I metodi esistenti sono limitati alla misurazione del trasporto medio attraverso i canali e non tengono conto della loro eterogeneità. Il progetto PLANTOSCOPE, finanziato dal CER, affronta questa sfida sviluppando una strategia di microscopia a super-risoluzione in grado di tracciare singole molecole che attraversano canali specifici nelle piante vive. Mappando l’attività di trasporto con precisione nanometrica, i ricercatori si aspettano di rivelare le modalità attraverso cui i plasmodesmi regolano la comunicazione intercellulare, il che genererà ampie implicazioni per la biologia vegetale e la resilienza delle colture.

Obiettivo

Plants coordinate growth and environmental responses through nanoscale channels called plasmodesmata (PD), which allow proteins, RNA, hormones, and metabolites to pass directly between cells. Current PD transport assays average fluxes across the hundreds of channels that connect a cell to its neighbors, obscuring their heterogeneity and regulation. As a result, the real-time activity of individual PD has never been directly observed.

PLANTOSCOPE will establish Transport Localization Microscopy (TLM), a super-resolution imaging strategy that converts transient single-molecule passages through PD into quantitative 3D transport maps with ~10 nanometer and ~10 millisecond precision in living plants.

TLM combines 3D single-molecule localization microscopy (SMLM) with probes engineered to yield resolvable passage times. 3D SMLM will be achieved through point spread function (PSF) engineering, and probes will include genetically encoded fluorescent proteins, labeled DNA/RNA strands and small dextrans, and ultrashort fluorescent carbon nanotubes. Analysis will extract per-PD passage times and coordinates in Arabidopsis thaliana roots, enabling real-time readouts from thousands of channels in situ. These passage-time distributions will provide unprecedented insights into confined transport mechanisms within PD.

Using TLM, we will quantify how genetic and hormonal regulators reshape single-PD activity and passage statistics, compare connectivity across cell types and tissues, and track shifts under biotic and abiotic stress to reveal early signatures before visible symptoms. The project is hosted jointly at CNRS/Univ. Bordeaux by teams specializing in single-molecule microscopy and PD biology.

By delivering the first functional single-molecule assay of intercellular transport in living plants, PLANTOSCOPE will resolve PD heterogeneity and regulation in vivo and clarify how PD dynamics modulate intercellular connectivity under pathogen and climate-related stress.

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-2025-PF

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Coordinatore

INSTITUT D'OPTIQUE THEORIQUE ET APPLIQUEE IOTA - SUPOPTIQUE
Contributo netto dell'UE
€ 226 420,56
Indirizzo
AVENUE AUGUSTIN FRESNEL - CAMPUS POLYTECHNIQUE - RD 128 2
91120 Palaiseau
Francia
Regione
Ile-de-France Ile-de-France Essonne
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
Nessun dato

Partner (2)