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Systemic Induced Root Exudation of Metabolites: A Multimodal Approach to Uncover Root Signaling Mechanisms and the Chemical Language used by Plants to Shape the Rhizosphere Microbiome

Descrizione del progetto

Segnalazioni via radice nella creazione del microbioma rizosferico

Una notevole porzione degli elementi più preziosi delle piante, tra cui carbonio e azoto, è secreta dalle radici nel suolo sotto forma di essudati chimicamente ricchi. Questo fenomeno è considerato il linguaggio chimico delle piante, utilizzato nella loro comunicazione sotterranea con miliardi di microorganismi. Tuttavia, come riescono le piante a controllare e manipolare il metabolismo e l’essudazione delle radici nel tempo e nello spazio perché volgano a loro favore? Il progetto SIREM, finanziato dall’UE, prevede di decifrare il processo di recente scoperta inerente all’essudazione radicale sistemica indotta di metaboliti. L’essudazione radicale sistemica indotta di metaboliti è una caratteristica rilevante delle interazioni rizosferiche incaricate di preservare la forma fisica della pianta. Il progetto si occuperà di analizzare i percorsi di segnalazione dell’essudazione radicale sistemica indotta di metaboliti, individuare i meccanismi dell’essudazione e il suo controllo dal punto di vista genetico, nonché definire il ruolo delle segnalazioni dell’essudazione radicale sistemica indotta di metaboliti e dell’essudazione di metaboliti nella creazione del microbioma rizosferico.

Obiettivo

The prosperity of plants and human beings is dependent on the outer layer of soil that makes up our planet’s shell. Curiously, a significant portion of plants' most precious elements, carbon and nitrogen, is secreted by roots into soil in the form of chemically-rich exudates. This is not merely 'dumping' of waste but rather the chemical language of plants, used in their underground communication with billions of detrimental and beneficial microorganisms. Yet, an important question remains to date: How do plants control and manipulate root metabolism and exudation in time and space to fine-tune this complex underground web of interactions to their benefit? The proposed project takes on this challenging question and aims to decipher the newly discovered process we term 'SIREM', for 'Systemic Induced Root Exudation of Metabolites'. SIREM is a fundamental feature of rhizosphere interactions, in which biotic stimuli occur locally and exudation in systemic parts of the root ‘conditions’ the rhizosphere environment to maintain plant fitness. SIREM objectives include: (i) dissecting the SIREM signaling pathways, focusing primarily on the mobile signal(s) and receiving proteins at the systemic root; (ii) discovery of the exudation machinery and its genetic control; and (iii) establishing the role of SIREM signaling and exudation-metabolites in shaping the rhizosphere microbiome. The unconventional integration of approaches in SIREM underscores the unique combination of our team's expertise in plant metabolism, computational biology, microbiome exploration and the application of cutting-edge analytical and molecular technologies for high-resolution spatial-temporal profiling. Outcomes of the project will have wide-ranging impacts on understanding systemic signaling and metabolic and transport systems in plants and are anticipated to drive the new biotechnological concept of 'Exudation Agriculture'.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

ERC-ADG - Advanced Grant

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2019-ADG

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Istituzione ospitante

WEIZMANN INSTITUTE OF SCIENCE
Contributo netto dell'UE
€ 2 500 000,00
Costo totale
€ 2 500 000,00

Beneficiari (1)