NEW FRONTIERS IN UNDERSTANDING THE RESPONSES TO PLANT SHADE: FROM SEEDLINGS TO SEEDLINGS AND FROM MODELS TO CROPS (Q3187473)
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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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L’UN DES DÉFIS DE L’AGRICULTURE DU XXIE SIÈCLE EST D’ASSURER UN APPROVISIONNEMENT ALIMENTAIRE SUFFISANT À UNE POPULATION CROISSANTE, EN RÉDUISANT AU MINIMUM L’IMPACT SUR L’ENVIRONNEMENT EN RAISON DE LA DISPONIBILITÉ LIMITÉE DES TERRES ARABLES. CELA NÉCESSITE L’ADOPTION DE MÉTHODES DE PRODUCTION PLUS EFFICACES ET PLUS DURABLES. NOTRE APPROCHE CONSISTE À AMÉLIORER LES RENDEMENTS DES CULTURES EN AUGMENTANT LA DENSITÉ DE PLANTATION, QUI DÉPEND DE CHAQUE CULTURE. PAR CONSÉQUENT, SE CONCENTRER SUR L’AMÉLIORATION GÉNÉTIQUE DES CULTURES VÉGÉTALES PERMETTRA D’AUGMENTER LA DENSITÉ DE PLANTATION. NOS RECHERCHES SUR LES SYSTÈMES MODÈLES SUR LA FAÇON DONT LES PLANTES RÉGULENT ET METTENT EN ŒUVRE DES RÉPONSES À LA PROXIMITÉ DE LA VÉGÉTATION (SYNDROME DE VOL D’OMBRE OU SAS) ABORDENT CET ASPECT. LES PLANTES ONT ÉLABORÉ DEUX STRATÉGIES DE DÉVELOPPEMENT ALTERNATIFS POUR LUTTER CONTRE LES CLÔTURES DE VÉGÉTATION: ÉVITEZ ET TOLÉREZ L’OMBRE. ALORS QUE LES ESPÈCES FUYANT L’OMBRE, COMME ARABIDOPSIS THALIANA, ACTIVER LE SAS, QUI COMPREND LA RÉPONSE D’ÉLONGATION DE L’HYPOCOTYLE, LES ESPÈCES TOLÉRANTES À L’OMBRE COMME LEUR RELATIVE CARDAMINE HIRSUTA N’ONT PAS CETTE RÉPONSE. DES ANALYSES COMPARATIVES ENTRE LES DEUX ESPÈCES ONT MONTRÉ QUE (I) LA PERCEPTION DE L’OMBRE PAR LES PHOTORÉCEPTEURS PHYTOCHROMES MODIFIE RAPIDEMENT L’ÉQUILIBRE DES FACTEURS POSITIFS ET NÉGATIFS ORGANISÉS DANS UN RÉSEAU RÉGULATEUR, CE QUI N’ENTRAÎNE L’ALLONGEMENT DES HYPOCOTYLES QUE CHEZ A. THALIANA; ET (II) LA TOLÉRANCE AU VOL ET À L’OMBRE, MALGRÉ LA PRÉSENTATION DE STRATÉGIES ADAPTATIVES OPPOSÉES À LA CLÔTURE DE VÉGÉTATION, PARTAGENT DES COMPOSANTES GÉNÉTIQUES QUI FONCTIONNENT PROBABLEMENT DIFFÉREMMENT. EN NOUS CONCENTRANT SUR L’ASPECT SPATIAL ET TEMPOREL DE LA RÉGULATION DE L’ALLONGEMENT HYPOCOTIL INDUITE PAR L’OMBRE CHEZ A. THALIANA, NOUS ESPÉRONS MIEUX COMPRENDRE L’ARCHITECTURE DU RÉSEAU DE RÉGULATION SAS EN LOCALISANT DES COMPOSANTS SPÉCIFIQUES TELS QUE PHYA ET PIF7, ET EN ÉLUCIDANT SA CONTRIBUTION TEMPORELLE ET SPATIALE À LA CROISSANCE DE L’HYPOCOTIL (OBJECTIF 1). NOUS AVONS ÉGALEMENT L’INTENTION D’ABORDER LA FONCTION DES COMPOSANTS RÉGULATEURS DE SAS, IDENTIFIÉS DANS A. THALIANA, EN RÉPONSE À L’HYPOCOTYLE CHEZ C. HIRSUTA, ET D’ÉLUCIDER LES MÉCANISMES MOLÉCULAIRES DERRIÈRE LE RÔLE DIFFÉRENTIEL DE PHYA DANS LA TOLÉRANCE À L’OMBRE (OBJECTIF 2). NOUS ESPÉRONS IDENTIFIER DE NOUVEAUX RÉGULATEURS DE TOLÉRANCE À L’OMBRE CHEZ C. HIRSUTA ET, PLUS IMPORTANT ENCORE, COMPRENDRE LA BASE SUR LAQUELLE LA MÊME COMPOSANTE FONCTIONNE DANS DIFFÉRENTES ESPÈCES RÉGULANT DES STRATÉGIES D’ADAPTATION OPPOSÉES, NOUS FOURNISSANT DES OUTILS POUR COMPRENDRE COMMENT LA DIVERSITÉ PHÉNOTYPIQUE EST ATTEINTE DANS LA NATURE. RÉCEMMENT, NOUS AVONS COMMENCÉ DES ÉTUDES POUR COMPRENDRE COMMENT LA CLÔTURE DE VÉGÉTATION AFFECTE DIRECTEMENT LE RENDEMENT DE LA PLANTE (E.I., PRODUCTION DE SEMENCES). NOUS AVONS VU QUE L’OMBRE SIMULÉE RÉDUIT LE NOMBRE DE GRAINES PAR FRUIT EN RÉDUISANT LE NOMBRE D’OVULES FORMÉS À PARTIR DU PLACENTA. POUR COMPRENDRE CETTE NOUVELLE RÉPONSE, NOUS ADOPTERONS DES APPROCHES GÉNÉTIQUES ET TRANSCRIPTOMIQUES (OBJECTIF 3) QUI, NOUS L’ESPÉRONS, RELIERONT LA PERCEPTION DE L’OMBRE À L’ACTION DES GÈNES QUI CONTRÔLENT LE NOMBRE D’OVULES. ENFIN, NOTRE OBJECTIF EST D’ANALYSER LA RÉPONSE D’ÉLONGATION À L’OMBRE SIMULÉE DANS UNE COLLECTION DE CULTURES BRASICACEAS (OBJECTIF 4) POUR OUVRIR LA PORTE À LA TRANSFORMATION DE NOS CONNAISSANCES DE BASE EN NOUVELLES STRATÉGIES D’AMÉLIORATION DES CULTURES. (French)
4 December 2021
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EINE DER HERAUSFORDERUNGEN DER LANDWIRTSCHAFT DES 21. JAHRHUNDERTS BESTEHT DARIN, EINE AUSREICHENDE VERSORGUNG MIT NAHRUNGSMITTELN FÜR EINE WACHSENDE BEVÖLKERUNG SICHERZUSTELLEN UND DIE AUSWIRKUNGEN AUF DIE UMWELT AUFGRUND DER BEGRENZTEN VERFÜGBARKEIT VON ACKERFLÄCHEN ZU MINIMIEREN. DIES ERFORDERT DIE EINFÜHRUNG EFFIZIENTERER UND NACHHALTIGERER PRODUKTIONSMETHODEN. UNSER ANSATZ IST DIE VERBESSERUNG DER ERNTEERTRÄGE DURCH DIE ERHÖHUNG DER PFLANZDICHTE, DIE VON JEDER KULTUR ABHÄNGT. DAHER WIRD DIE KONZENTRATION AUF DIE GENETISCHE VERBESSERUNG DER PFLANZENPFLANZEN EINE ERHÖHUNG DER PFLANZDICHTE ERMÖGLICHEN. UNSERE FORSCHUNG ZU MODELLSYSTEMEN, WIE PFLANZEN ANTWORTEN AUF DIE NÄHE DER VEGETATION (SOGENANNTES SCHATTENFLUGSYNDROM ODER SAS) REGULIEREN UND UMSETZEN, GEHT AUF DIESEN ASPEKT EIN. DIE PFLANZEN HABEN ZWEI ALTERNATIVE ENTWICKLUNGSSTRATEGIEN FÜR DEN UMGANG MIT VEGETATIONSZÄUNEN ENTWICKELT: VERMEIDEN UND TOLERIEREN SIE DEN SCHATTEN. WÄHREND ARTEN, DIE VOR DEM SCHATTEN FLIEHEN, WIE ARABIDOPSIS THALIANA, DIE SAS AKTIVIEREN, DIE DIE DEHNUNGSREAKTION VON HYPOCOTYL-, SCHATTEN-TOLERANTEN ARTEN WIE IHRER RELATIVEN CARDAMINE HIRSUTA ENTHÄLT, FEHLT DIESE ANTWORT. VERGLEICHENDE ANALYSEN ZWISCHEN DEN BEIDEN ARTEN ZEIGTEN, DASS (I) DIE WAHRNEHMUNG VON SCHATTEN DURCH PHYTOCHROM-PHOTOREZEPTOREN DIE BALANCE POSITIVER UND NEGATIVER FAKTOREN, DIE IN EINEM REGULATORISCHEN NETZWERK ORGANISIERT SIND, RASCH VERÄNDERT, WAS DIE DEHNUNG VON HYPOKOTYLEN NUR IN A. THALIANA INDUZIERT; UND (II) FLUG- UND SCHATTENTOLERANZ, OBWOHL ADAPTIVE STRATEGIEN GEGEN VEGETATIONSZAUN PRÄSENTIERT WERDEN, TEILEN GENETISCHE KOMPONENTEN, DIE WAHRSCHEINLICH ANDERS FUNKTIONIEREN. INDEM WIR UNS AUF DEN RÄUMLICHEN UND ZEITLICHEN ASPEKT DER SCHATTENINDUZIERTEN HYPOCOTIL-ELONGATIONSVERORDNUNG IN A. THALIANA KONZENTRIEREN, HOFFEN WIR, DIE ARCHITEKTUR DES SAS-REGULIERUNGSNETZES BESSER ZU VERSTEHEN, INDEM WIR SPEZIFISCHE KOMPONENTEN WIE PHYA UND PIF7 LOKALISIEREN UND IHREN ZEITLICHEN UND RÄUMLICHEN BEITRAG ZUM WACHSTUM DES HYPOCOTIL (ZIEL 1) ERLÄUTERN. WIR BEABSICHTIGEN AUCH, DIE FUNKTION DER IN A. THALIANA IDENTIFIZIERTEN REGULATORISCHEN KOMPONENTEN VON SAS IN DER REAKTION DES HYPOCOTYLS IN C. HIRSUTA ANZUGEHEN UND DIE MOLEKULAREN MECHANISMEN HINTER DER DIFFERENTIALROLLE VON PHYA IN DER FARBTOLERANZ ZU KLÄREN (ZIEL 2). WIR HOFFEN, NEUE SCHATTENTOLERANZREGULATOREN IN C. HIRSUTA ZU IDENTIFIZIEREN UND, WAS NOCH WICHTIGER IST, DIE GRUNDLAGE ZU VERSTEHEN, FÜR DIE DIESELBE KOMPONENTE IN VERSCHIEDENEN ARTEN ARBEITET, DIE GEGENSÄTZLICHE ANPASSUNGSSTRATEGIEN REGELN, UND UNS MIT WERKZEUGEN ZUR VERFÜGUNG STELLEN, UM ZU VERSTEHEN, WIE PHÄNOTYPISCHE VIELFALT IN DER NATUR ERREICHT WIRD. VOR KURZEM HABEN WIR STUDIEN BEGONNEN, UM ZU VERSTEHEN, WIE SICH DER ZAUN DER VEGETATION DIREKT AUF DEN ERTRAG DER PFLANZE AUSWIRKT (I.E., DIE ERZEUGUNG VON SAMEN). WIR HABEN GESEHEN, DASS SIMULIERTE SCHATTIERUNG DIE ANZAHL DER SAMEN PRO FRUCHT REDUZIERT, INDEM DIE ANZAHL DER AUS DER PLAZENTA GEBILDETEN EIZELLEN REDUZIERT WIRD. UM DIESE NEUE ANTWORT ZU VERSTEHEN, WERDEN WIR GENETISCHE UND TRANSKRIPTOMISCHE ANSÄTZE (ZIEL 3) ANNEHMEN, DIE WIR HOFFEN, DIE WAHRNEHMUNG DES SCHATTENS MIT DER WIRKUNG VON GENEN ZU VERBINDEN, DIE DIE ANZAHL DER EIZELLEN KONTROLLIEREN. SCHLIESSLICH IST ES UNSER ZIEL, DIE DEHNUNGSREAKTION AUF SIMULIERTE SCHATTIERUNGEN IN EINER SAMMLUNG VON BRASICACEAS-PFLANZEN (ZIEL 4) ZU ANALYSIEREN, UM DIE TÜR ZUR TRANSFORMATION UNSERES GRUNDWISSENS IN NEUE STRATEGIEN ZUR VERBESSERUNG DER ERNTE ZU ÖFFNEN. (German)
9 December 2021
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EEN VAN DE UITDAGINGEN VAN DE 21ST-EEUWSE LANDBOUW IS TE ZORGEN VOOR EEN TOEREIKENDE VOEDSELVOORZIENING VOOR EEN GROEIENDE BEVOLKING, WAARDOOR DE GEVOLGEN VOOR HET MILIEU ALS GEVOLG VAN DE BEPERKTE BESCHIKBAARHEID VAN BOUWLAND TOT EEN MINIMUM WORDEN BEPERKT. DIT VEREIST DE INVOERING VAN EFFICIËNTERE EN DUURZAMERE PRODUCTIEMETHODEN. ONZE AANPAK IS OM DE GEWASOPBRENGSTEN TE VERBETEREN DOOR DE BEPLANTINGSDICHTHEID TE VERHOGEN, DIE AFHANKELIJK IS VAN ELK GEWAS. DAAROM ZAL DE NADRUK OP GENETISCHE VERBETERING VAN PLANTAARDIGE GEWASSEN EEN VERHOGING VAN DE AANPLANTDICHTHEID MOGELIJK MAKEN. ONS ONDERZOEK NAAR MODELSYSTEMEN NAAR HOE PLANTEN REGULEREN EN IMPLEMENTEREN VAN REACTIES OP DE NABIJHEID VAN VEGETATIE (HET ZOGENAAMDE SCHADUWVLUCHTSYNDROOM OF SAS) BEHANDELT DIT ASPECT. DE PLANTEN HEBBEN TWEE ALTERNATIEVE ONTWIKKELINGSSTRATEGIEËN ONTWIKKELD VOOR HET OMGAAN MET VEGETATIEHEKKEN: VERMIJD EN TOLEREER DE SCHADUW. TERWIJL SOORTEN DIE VLUCHTEN UIT DE SCHADUW, ZOALS ARABIDOPSIS THALIANA, ACTIVEREN DE SAS, DIE DE VERLENGING RESPONS VAN HYPOCOTYL OMVAT, SCHADUW-TOLERANTE SOORTEN ZOALS HUN RELATIEVE CARDAMINE HIRSUTA ONTBREEKT DIT ANTWOORD. VERGELIJKENDE ANALYSES TUSSEN DE TWEE SOORTEN TOONDEN AAN DAT (I) DE WAARNEMING VAN SCHADUW DOOR FYTOCHROME FOTORECEPTOREN DE BALANS VAN POSITIEVE EN NEGATIEVE FACTOREN IN EEN REGELGEVEND NETWERK SNEL VERANDERT, WAT DE VERLENGING VAN HYPOCOTYLS ALLEEN IN A. THALIANA VEROORZAAKT; EN (II) VLUCHT- EN SCHADUWTOLERANTIE, ONDANKS HET PRESENTEREN VAN ADAPTIEVE STRATEGIEËN IN TEGENSTELLING TOT VEGETATIEHEK, DELEN GENETISCHE COMPONENTEN DIE WAARSCHIJNLIJK ANDERS WERKEN. DOOR TE FOCUSSEN OP HET RUIMTELIJKE EN TEMPORELE ASPECT VAN DOOR SCHADUW GEÏNDUCEERDE HYPOCOTIL VERLENGINGSVERORDENING IN A. THALIANA, HOPEN WE DE ARCHITECTUUR VAN HET SAS REGELGEVINGSNETWERK BETER TE BEGRIJPEN DOOR SPECIFIEKE COMPONENTEN ZOALS PHYA EN PIF7 TE LOKALISEREN EN DE TEMPORELE EN RUIMTELIJKE BIJDRAGE ERVAN AAN DE GROEI VAN HET HYPOCOTIL (DOELSTELLING 1). WE ZIJN OOK VAN PLAN OM DE FUNCTIE VAN REGELGEVENDE COMPONENTEN VAN SAS, GEÏDENTIFICEERD IN A. THALIANA, IN DE RESPONS VAN DE HYPOCOTYL IN C. HIRSUTA, EN OM DE MOLECULAIRE MECHANISMEN ACHTER DE DIFFERENTIËLE ROL VAN PHYA IN SCHADUWTOLERANTIE (DOELSTELLING 2) TE VERDUIDELIJKEN. WE HOPEN NIEUWE SCHADUWTOLERANTIEREGELAARS IN C. HIRSUTA TE IDENTIFICEREN EN, BELANGRIJKER NOG, OM DE BASIS TE BEGRIJPEN WAARVOOR DEZELFDE COMPONENT WERKT IN VERSCHILLENDE SOORTEN DIE TEGENOVER ADAPTIEVE STRATEGIEËN REGULEREN, WAARDOOR WE KUNNEN BEGRIJPEN HOE FENOTYPISCHE DIVERSITEIT WORDT BEREIKT IN DE NATUUR. ONLANGS ZIJN WE BEGONNEN MET STUDIES OM TE BEGRIJPEN HOE DE OMHEINING VAN VEGETATIE RECHTSTREEKS VAN INVLOED IS OP DE OPBRENGST VAN DE PLANT (BIJV. DE PRODUCTIE VAN ZADEN). WE HEBBEN GEZIEN DAT GESIMULEERDE SCHADUW HET AANTAL ZADEN PER VRUCHT VERMINDERT DOOR HET AANTAL EICELLEN UIT DE PLACENTA TE VERMINDEREN. OM DEZE NIEUWE REACTIE TE BEGRIJPEN, ZULLEN WE GENETISCHE EN TRANSCRIPTOMISCHE BENADERINGEN (DOELSTELLING 3) NEMEN DIE WE HOPEN DE WAARNEMING VAN SCHADUW TE VERBINDEN MET DE WERKING VAN GENEN DIE HET AANTAL EICELLEN BEHEERSEN. TOT SLOT IS ONS DOEL OM DE REKRESPONS OP GESIMULEERDE SCHADUW TE ANALYSEREN IN EEN VERZAMELING BRASICACEAS-GEWASSEN (DOELSTELLING 4) OM DE DEUR TE OPENEN VOOR DE TRANSFORMATIE VAN ONZE BASISKENNIS NAAR NIEUWE STRATEGIEËN VOOR GEWASVERBETERING. (Dutch)
17 December 2021
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UNA DELLE SFIDE DELL'AGRICOLTURA DEL XXI SECOLO È GARANTIRE UN APPROVVIGIONAMENTO ALIMENTARE SUFFICIENTE PER UNA POPOLAZIONE IN CRESCITA, RIDUCENDO AL MINIMO L'IMPATTO SULL'AMBIENTE DOVUTO ALLA LIMITATA DISPONIBILITÀ DI SEMINATIVI. CIÒ RICHIEDE L'ADOZIONE DI METODI DI PRODUZIONE PIÙ EFFICIENTI E SOSTENIBILI. IL NOSTRO APPROCCIO È QUELLO DI MIGLIORARE LE RESE DELLE COLTURE AUMENTANDO LA DENSITÀ DI IMPIANTO, CHE DIPENDE DA OGNI COLTURA. PERTANTO, CONCENTRARSI SUL MIGLIORAMENTO GENETICO DELLE COLTURE VEGETALI CONSENTIRÀ DI AUMENTARE LA DENSITÀ DI IMPIANTO. LA NOSTRA RICERCA SU SISTEMI MODELLO SU COME LE PIANTE REGOLANO E IMPLEMENTANO LE RISPOSTE ALLA VICINANZA DELLA VEGETAZIONE (LA COSIDDETTA SINDROME DI VOLO OMBRA O SAS) AFFRONTA QUESTO ASPETTO. GLI IMPIANTI HANNO SVILUPPATO DUE STRATEGIE DI SVILUPPO ALTERNATIVO PER AFFRONTARE LE RECINZIONI DI VEGETAZIONE: EVITARE E TOLLERARE L'OMBRA. MENTRE LE SPECIE CHE FUGGONO DALL'OMBRA, COME ARABIDOPSIS THALIANA, ATTIVANO IL SAS, CHE INCLUDE LA RISPOSTA DI ALLUNGAMENTO DELL'IPOCOTILE, SPECIE TOLLERANTI ALL'OMBRA COME LA LORO RELATIVA CARDAMINE HIRSUTA NON HANNO QUESTA RISPOSTA. LE ANALISI COMPARATIVE TRA LE DUE SPECIE HANNO DIMOSTRATO CHE (I) LA PERCEZIONE DELL'OMBRA DA PARTE DEI FOTORECETTORI FITOCROMI ALTERA RAPIDAMENTE L'EQUILIBRIO DEI FATTORI POSITIVI E NEGATIVI ORGANIZZATI IN UNA RETE REGOLAMENTARE, CHE INDUCE L'ALLUNGAMENTO DEGLI IPOCOTILI SOLO IN A. THALIANA; E II) LA TOLLERANZA AL VOLO E ALL'OMBRA, PUR PRESENTANDO STRATEGIE ADATTATIVE CONTRARIE ALLA RECINZIONE DELLA VEGETAZIONE, CONDIVIDONO COMPONENTI GENETICI CHE PROBABILMENTE FUNZIONANO IN MODO DIVERSO. CONCENTRANDOCI SULL'ASPETTO SPAZIALE E TEMPORALE DEL REGOLAMENTO DI ALLUNGAMENTO HYPOCOTIL INDOTTO DALL'OMBRA IN A. THALIANA, SPERIAMO DI COMPRENDERE MEGLIO L'ARCHITETTURA DELLA RETE REGOLATORIA SAS INDIVIDUANDO COMPONENTI SPECIFICI COME PHYA E PIF7, ED ELUDENDO IL SUO CONTRIBUTO TEMPORALE E SPAZIALE ALLA CRESCITA DELL'HYPOCOTIL (OBIETTIVO 1). INTENDIAMO ANCHE AFFRONTARE LA FUNZIONE DELLE COMPONENTI REGOLATORIE DEL SAS, IDENTIFICATE IN A. THALIANA, NELLA RISPOSTA DELL'IPOCOTILLO IN C. HIRSUTA, E CHIARIRE I MECCANISMI MOLECOLARI DIETRO IL RUOLO DIFFERENZIALE DEL PHYA NELLA TOLLERANZA ALL'OMBRA (OBIETTIVO 2). SPERIAMO DI INDIVIDUARE NUOVI REGOLATORI DI TOLLERANZA OMBRA IN C. HIRSUTA E, COSA ANCORA PIÙ IMPORTANTE, DI CAPIRE LA BASE PER CUI LO STESSO COMPONENTE FUNZIONA IN DIVERSE SPECIE REGOLANDO STRATEGIE ADATTATIVE OPPOSTE, FORNENDOCI STRUMENTI PER CAPIRE COME LA DIVERSITÀ FENOTIPICA SI OTTIENE IN NATURA. RECENTEMENTE, ABBIAMO INIZIATO STUDI PER CAPIRE COME LA RECINZIONE DELLA VEGETAZIONE INFLUENZI DIRETTAMENTE LA RESA DELLA PIANTA (I.E., LA PRODUZIONE DI SEMI). ABBIAMO VISTO CHE L'OMBRA SIMULATA RIDUCE IL NUMERO DI SEMI PER FRUTTO RIDUCENDO IL NUMERO DI OVULI FORMATI DALLA PLACENTA. PER COMPRENDERE QUESTA NUOVA RISPOSTA, ADOTTEREMO APPROCCI GENETICI E TRASCRITTOMICI (OBIETTIVO 3) CHE SPERIAMO COLLEGHINO LA PERCEZIONE DELL'OMBRA CON L'AZIONE DEI GENI CHE CONTROLLANO IL NUMERO DI OVULI. INFINE, IL NOSTRO OBIETTIVO È QUELLO DI ANALIZZARE LA RISPOSTA DI ALLUNGAMENTO ALL'OMBRA SIMULATA IN UNA COLLEZIONE DI COLTURE BRASICACEAS (OBIETTIVO 4) PER APRIRE LA PORTA ALLA TRASFORMAZIONE DELLE NOSTRE CONOSCENZE DI BASE IN NUOVE STRATEGIE DI MIGLIORAMENTO DELLE COLTURE. (Italian)
16 January 2022
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Cerdanyola del Vallès
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Identifiers
BIO2017-85316-R
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