NEW FRONTIERS IN UNDERSTANDING THE RESPONSES TO PLANT SHADE: FROM SEEDLINGS TO SEEDLINGS AND FROM MODELS TO CROPS (Q3187473): Difference between revisions
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Revision as of 16:26, 11 October 2021
Project Q3187473 in Spain
| Language | Label | Description | Also known as |
|---|---|---|---|
| English | NEW FRONTIERS IN UNDERSTANDING THE RESPONSES TO PLANT SHADE: FROM SEEDLINGS TO SEEDLINGS AND FROM MODELS TO CROPS |
Project Q3187473 in Spain |
Statements
108,900.0 Euro
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217,800.0 Euro
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50.0 percent
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1 January 2018
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31 December 2020
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CENTRO DE INVESTIGACION EN AGRIGENOMICA
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41°29'27.71"N, 2°8'15.00"E
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08266
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UNO DE LOS RETOS DE LA AGRICULTURA DEL SIGLO XXI ES ASEGURAR UN SUMINISTRO SUFICIENTE DE ALIMENTOS PARA UNA POBLACION EN CRECIMIENTO, MINIMIZANDO EL IMPACTO EN EL MEDIO AMBIENTE POR LA DISPONIBILIDAD LIMITADA DE TIERRAS CULTIVABLES. ESTO REQUIERE LA ADOPCION DE METODOS DE PRODUCCION MAS EFICIENTES Y SOSTENIBLES. NUESTRO ENFOQUE CONSISTE EN MEJORAR EL RENDIMIENTO DE LOS CULTIVOS AUMENTANDO LA DENSIDAD DE SIEMBRA, QUE DEPENDE DE CADA CULTIVO. POR LO TANTO, CENTRARSE EN LA MEJORA GENETICA DE LOS CULTIVOS VEGETALES PERMITIRA INCREMENTAR LA DENSIDAD DE SIEMBRA. NUESTRA INVESTIGACION EN SISTEMAS MODELO SOBRE COMO LAS PLANTAS REGULAN E IMPLEMENTAN LAS RESPUESTAS A LA PROXIMIDAD DE VEGETACION (EL LLAMADO SINDROME DE HUIDA DE LA SOMBRA O SAS) ABORDA ESTE ASPECTO. LAS PLANTAS HAN DESARROLLADO DOS ESTRATEGIAS DE DESARROLLO ALTERNATIVAS PARA LIDIAR CON LA CERCANIA DE VEGETACION: EVITAR Y TOLERAR LA SOMBRA. MIENTRAS QUE LAS ESPECIES QUE HUYEN DE LA SOMBRA, COMO ARABIDOPSIS THALIANA, ACTIVAN EL SAS, QUE INCLUYE LA RESPUESTA DE ALARGAMIENTO DE HIPOCOTILO, ESPECIES TOLERANTES A LA SOMBRA COMO SU PARIENTE CARDAMINE HIRSUTA CARECEN DE ESTA RESPUESTA. ANALISIS COMPARATIVOS ENTRE AMBAS ESPECIES MOSTRARON QUE (I) LA PERCEPCION DE LA SOMBRA POR LOS FOTORRECEPTORES FITOCROMOS CAMBIA RAPIDAMENTE EL EQUILIBRIO DE FACTORES POSITIVOS Y NEGATIVOS ORGANIZADOS EN UNA RED REGULADORA, QUE INDUCE EL ALARGAMIENTO DE LOS HIPOCOTILOS SOLO EN A. THALIANA; Y (II) LA HUIDA Y TOLERANCIA A LA SOMBRA, A PESAR DE PRESENTAR ESTRATEGIAS ADAPTATIVAS OPUESTAS A LA CERCANIA DE VEGETACION, COMPARTEN COMPONENTES GENETICOS QUE PROBABLEMENTE FUNCIONAN DE MANERA DISTINTA. AL ENFOCARNOS EN EL ASPECTO ESPACIAL Y TEMPORAL DE LA REGULACION DEL ALARGAMIENTO DE HIPOCOTILO INDUCIDO POR LA SOMBRA EN A. THALIANA, ESPERAMOS COMPRENDER MEJOR LA ARQUITECTURA DE LA RED REGULADORA DEL SAS UBICANDO COMPONENTES ESPECIFICOS COMO PHYA Y PIF7, Y ELUCIDANDO SU CONTRIBUCION TEMPORAL Y ESPACIAL AL CRECIMIENTO DEL HIPOCOTILO (OBJETIVO 1). TAMBIEN PRETENDEMOS ABORDAR LA FUNCION DE COMPONENTES REGULADORES DEL SAS, IDENTIFICADOS EN A. THALIANA, EN LA RESPUESTA DEL HIPOCOTILO EN C. HIRSUTA, Y DILUCIDAR LOS MECANISMOS MOLECULARES DETRAS DEL PAPEL DIFERENCIAL DE PHYA EN LA TOLERANCIA A SOMBRA (OBJETIVO 2). ESPERAMOS IDENTIFICAR NUEVOS REGULADORES DE LA TOLERANCIA A SOMBRA EN C. HIRSUTA Y, LO QUE ES MAS IMPORTANTE, ENTENDER LA BASE POR LA QUE EL MISMO COMPONENTE FUNCIONA EN DIFERENTES ESPECIES REGULANDO ESTRATEGIAS ADAPTATIVAS OPUESTAS, PROPORCIONANDONOS HERRAMIENTAS PARA ENTENDER COMO SE LOGRA LA DIVERSIDAD FENOTIPICA EN LA NATURALEZA. RECIENTEMENTE, INICIAMOS ESTUDIOS PARA ENTENDER COMO LA CERCANIA DE VEGETACION AFECTA DIRECTAMENTE AL RENDIMIENTO DE LA PLANTA (ES DECIR, LA PRODUCCION DE SEMILLAS). HEMOS VISTO QUE LA SOMBRA SIMULADA REDUCE EL NUMERO DE SEMILLAS POR FRUTO AL REDUCIR EL NUMERO DE OVULOS FORMADOS A PARTIR DE LA PLACENTA. PARA ENTENDER ESTA NUEVA RESPUESTA, TOMAREMOS ENFOQUES GENETICOS Y TRANSCRIPTOMICOS (OBJETIVO 3) QUE ESPERAMOS QUE CONECTEN LA PERCEPCION DE LA SOMBRA CON LA ACCION DE GENES QUE CONTROLAN EL NUMERO DE OVULOS. FINALMENTE, NUESTRO OBJETIVO ES ANALIZAR LA RESPUESTA DE ALARGAMIENTO A LA SOMBRA SIMULADA EN UNA COLECCION DE CULTIVOS DE BRASICACEAS (OBJETIVO 4) PARA ABRIR LA PUERTA A LA TRANSFORMACION DE NUESTROS CONOCIMIENTOS BASICOS EN NUEVAS ESTRATEGIAS EN LA MEJORA DE CULTIVOS. (Spanish)
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ONE OF THE CHALLENGES OF THE 21ST CENTURY AGRICULTURE IS TO ENSURE A SUFFICIENT SUPPLY OF FOOD TO FOR A GROWING HUMAN POPULATION WHILE MINIMIZING THE IMPACT ON THE ENVIRONMENT BECAUSE OF THE LIMITED AVAILABILITY OF ARABLE LAND. THIS WOULD REQUIRE ADOPTING MORE EFFICIENT AND SUSTAINABLE PRODUCTION METHODS. ONE APPROACH IS TO IMPROVE CROP YIELD BY INCREASING PLANTING DENSITY, WHICH STRONGLY DEPENDS ON THE CROP TO GROW. BY TARGETING THE GENETICS OF THE PLANT CROP RESPONSES TO VEGETATION PROXIMITY, SHORTER ROW DISTANCES CAN BE ESTABLISHED. OUR RESEARCH IN MODEL SYSTEMS ON HOW PLANTS REGULATE AND IMPLEMENT THE RESPONSES TO VEGETATION PROXIMITY (THE SO CALLED SHADE AVOIDANCE SYNDROME OR SAS) SPECIFICALLY AIMS TO ADDRESS THIS ASPECT. PLANTS HAVE EVOLVED TWO ALTERNATIVE DEVELOPMENTAL STRATEGIES TO DEAL WITH NEIGHBORING VEGETATION: SHADE AVOIDANCE AND SHADE TOLERANCE. WHEREAS SHADE-AVOIDER SPECIES, LIKE ARABIDOPSIS THALIANA, INDUCE THE SAS (WHICH INCLUDES AN ENHANCED ELONGATION OF HYPOCOTYLS), SHADE-TOLERANT SPECIES, LIKE ITS RELATIVE CARDAMINE HIRSUTA, LACK THE CHARACTERISTIC HYPOCOTYL RESPONSE TO ¿ESCAPE¿ FROM SHADED CONDITIONS. COMPARATIVE ANALYSES BETWEEN BOTH SPECIES USING THIS HYPOCOTYL ASSAY INDICATED THAT (I) SHADE PERCEPTION BY THE PHYTOCHROME PHOTORECEPTORS RAPIDLY CHANGES THE BALANCE OF POSITIVE- AND NEGATIVE-ACTING FACTORS FORMING A REGULATORY NETWORK THAT EVENTUALLY CAUSES HYPOCOTYLS TO ELONGATE ONLY IN A. THALIANA; AND (II) AVOIDANCE AND TOLERANCE TO SHADE, DESPITE REPRESENTING OPPOSITE ADAPTIVE STRATEGIES TO VEGETATION PROXIMITY, SHARE GENETIC COMPONENTS THAT LIKELY WORK IN DIFFERENT WAYS. BY FOCUSING ON THE SPATIAL AND TEMPORAL ASPECT OF THE REGULATORY NETWORK CONTROLLING THE SHADE-INDUCED HYPOCOTYL ELONGATION IN A. THALIANA, WE EXPECT TO GET A BETTER UNDERSTANDING OF THE ARCHITECTURE OF THE SAS REGULATORY NETWORK BY PLACING IN IT SPECIFIC COMPONENTS, SUCH AS PHYA AND PIF7, AND ELUCIDATING BOTH THEIR TEMPORAL AND SPATIAL CONTRIBUTION TO THE HYPOCOTYL GROWTH (OBJECTIVE 1). WE ALSO AIM TO ADDRESS THE FUNCTION OF KNOWN SAS COMPONENTS, IDENTIFIED IN A. THALIANA, IN THE HYPOCOTYL RESPONSE OF C. HIRSUTA, AND ELUCIDATE THE MOLECULAR MECHANISMS BEHIND THE ROLE OF PHYA IN SHADE TOLERANCE (OBJECTIVE 2). WE EXPECT TO GET NOVEL GENETIC COMPONENTS THAT REGULATE SHADE TOLERANCE IN C. HIRSUTA AND, VERY IMPORTANTLY, TO UNDERSTAND THE BASIS BY WHICH THE SAME COMPONENT WORKS IN DIFFERENT SPECIES TO REGULATE OPPOSITE ADAPTIVE STRATEGIES, PROVIDING US TOOLS TO UNDERSTAND HOW PHENOTYPIC DIVERSITY IS ACHIEVED IN NATURE. RECENTLY, WE EXTENDED OUR RESEARCH TO UNDERSTAND HOW PLANT PROXIMITY DIRECTLY AFFECTS PLANT YIELD (I.E., SEED PRODUCTION). SO FAR WE HAVE FOUND THAT SIMULATED SHADE REDUCES SEED NUMBER PER FRUIT BY REDUCING THE NUMBER OF OVULES FORMED FROM THE PLACENTA. TO UNDERSTAND THIS NOVEL RESPONSE, WE WILL TAKE GENETIC AND TRANSCRIPTOMIC APPROACHES (OBJECTIVE 3) THAT WE EXPECT WILL CONNECT SHADE PERCEPTION WITH THE ACTIVITIES OF GENES THAT CONTROL OVULE NUMBER. FINALLY, WE AIM TO ANALYZE THE ELONGATION RESPONSE TO SIMULATED SHADE IN A COLLECTION OF MUSTARD CROPS (OBJECTIVE 4) TO OPEN NEW VENTURES TO TRANSLATE OUR BASIC KNOWLEDGE ON SAS RESEARCH INTO NOVEL STRATEGIES IN CROP RESEARCH. (English)
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Cerdanyola del Vallès
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Identifiers
BIO2017-85316-R
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