Descrizione del progetto
I microrganismi fungono da ponte tra i fertilizzanti e le emissioni di gas a effetto serra
Proprio come l’acqua passa dall’atmosfera alla Terra e torna nell’atmosfera, lo stesso vale per l’azoto. Grandi flussi naturali di azoto si spostano dall’atmosfera negli ecosistemi terrestri e marini, dove la fissazione dell’azoto li riduce a composti di ammonio. Per il ricambio nutritivo è quindi necessaria l’ossidazione dell’ammoniaca, la quale si traduce anche nella produzione di gas a effetto serra. Sebbene l’ossidazione dell’ammoniaca sia stata ampiamente studiata, solo di recente gli scienziati hanno scoperto nuovi microrganismi ammonio-ossidanti. Poiché l’uso diffuso di fertilizzanti ricchi di azoto ha aumentato significativamente il rilascio di protossido di azoto, la comprensione di questi enigmatici microrganismi è fondamentale per modellare accuratamente i cambiamenti climatici. Il progetto UNITY, finanziato dall’UE, sta studiando questi microrganismi con l’obiettivo di far luce sui concetti unificanti che collegano gli enzimi alla base del ricambio dell’azoto agli impatti sull’ecologia e sugli ecosistemi.
Obiettivo
The global nitrogen cycle is of fundamental importance for our climate as well as agriculture, and both are facing significant threats due to environmental change. Anthropogenic input of synthetic ammonia-based fertilisers has a profound impact on the nitrogen cycle. Most soil ecosystems globally are nitrogen limited, necessitating ammonia-based fertiliser to achieve sufficient crop yield to feed the world’s growing population. However, circa 70% of fertiliser is lost through the activity of ammonia oxidising microorganisms, which contribute to the emission of the extremely damaging greenhouse gas nitrous oxide – a molecule with a global warming potential 300 times that of CO2, and also the most important ozone-depleting gas.
Ammonia oxidising microorganisms are ubiquitous, highly abundant organisms. Despite their ubiquity and major environmental importance, they are some of the least well-understood microorganisms in the global nitrogen cycle. Several challenges contribute to the lack of our understanding: (1) Ammonia oxidisers are difficult to cultivate, (2) the molecular mechanisms driving their adaptation to different environments are poorly characterised, and (3) links between their cellular and physiological traits and the rates of nitrogen turnover are not understood. Consequently, it is difficult to interpret the ecological and environmental significance of many research findings. This research programme will bridge the gaps in our understanding of terrestrial nitrogen cycling using a combination of highly innovative methods. My research programme aims to reveal functions of uncultivated ammonia oxidisers and determine the important but overlooked role of cellular traits in nitrogen cycling rates in terrestrial environments. This study will provide a holistic framework of terrestrial nitrogen cycling from molecules to ecosystems and will deliver a major advance towards balancing the global nitrogen cycle.
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.
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