Oxygen sensing and adaptation to hypoxia in Medicago truncatula nodules

蒺藜苜蓿根瘤的氧传感和缺氧适应

基本信息

  • 批准号:
    BB/Y000226/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 65.98万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2023 至 无数据
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Apart from carbon and oxygen, plants need to extract their nutrients from the soil where their roots grow. Nitrogen and phosphorous are the main limiting elements for crop growth and yield and thus farmers replenish the soil with fertilizers. However, soil fertilization causes sustainability problems, since the nitrogen forms usable by plants, nitrate and ammonia, require high energy inputs from non-renewable resources to be synthesized. Moreover, fertilisers are subjected to leaching by rainwater and when they reach waterbodies they pose threats for human consumption and eutrophication. An alternative, or at least an integration, to soil fertilization is the promotion of symbiotic interactions with microorganisms able to carry out nitrogen fixation in exchange for carbon from the plant. Several species from the plant family of legumes can establish such an interaction. Thus, crops belonging to this group not only thrive even when nitrogen is limiting, but they are also used in rotations to replenish soil with nitrogen. The nitrogen fixing bacteria require high energy but also very low oxygen levels, since this molecule is poisonous for the enzyme that carries out this reaction. To accommodate these needs, legume roots form a specific organ, called nodule, to host the bacteria. In the nodule, the diffusion of free oxygen is severely limited, and channelled towards energy producing organelles, preventing damage to the nitrogen-fixing enzymes. We want to understand how the cells in this organ cope with low oxygen conditions, and how they use the information about oxygen availability to establish symbiosis with nitrogen-fixing bacteria. Finally, we plan to study how the nodule senses and responds when oxygen is poorly available in the environment, as it happens in case of soil waterlogging. The knowledge generated with this project will support the breeding of new legume varieties, able to support nitrogen fixation even in case of low oxygen in soil. Our results will also support other researchers to devise strategies to engineer this process in other plant species.
除了碳和氧,植物还需要从根部生长的土壤中提取营养。氮和磷是作物生长和产量的主要限制元素,因此农民用肥料补充土壤。然而,土壤施肥造成了可持续性问题,因为植物可用的氮形态,硝酸盐和氨,需要从不可再生资源中投入大量能量才能合成。此外,化肥会被雨水沥滤,当它们到达水体时,会对人类消费和富营养化构成威胁。土壤施肥的一种替代方法,或至少是一种整合方法,是促进与能够进行固氮的微生物的共生相互作用,以交换来自植物的碳。豆科植物的几个物种可以建立这样的相互作用。因此,属于这一组的作物不仅在氮有限的情况下也能茁壮成长,而且它们还被用于轮作,以补充土壤中的氮。固氮细菌需要高能量,但也需要非常低的氧气水平,因为这种分子对进行这种反应的酶是有毒的。为了满足这些需求,豆科植物的根形成了一个特殊的器官,称为根瘤,以容纳细菌。在根瘤中,自由氧的扩散受到严重限制,并被引导到产生能量的细胞器,防止对固氮酶的损害。我们想了解这个器官中的细胞如何科普低氧条件,以及它们如何利用有关氧气可用性的信息与固氮细菌建立共生关系。最后,我们计划研究结核在环境中氧气不足时如何感知和反应,就像在土壤水涝的情况下一样。该项目产生的知识将支持新豆类品种的培育,即使在土壤低氧的情况下也能支持固氮。我们的研究结果也将支持其他研究人员设计策略,在其他植物物种中设计这一过程。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Francesco Licausi其他文献

ERFVIIs as transducers of oxygen-sensing in the evolution of land plant response to hypoxia
ERFVIIs 作为陆地植物对缺氧反应进化中的氧感应传感器
  • DOI:
    10.1016/j.molp.2025.05.015
  • 发表时间:
    2025-06-02
  • 期刊:
  • 影响因子:
    24.100
  • 作者:
    Laura Dalle Carbonare;Hans van Veen;Vinay Shukla;Monica Perri;Liem Bui;Michael J. Holdsworth;Francesco Licausi
  • 通讯作者:
    Francesco Licausi
Plants monitor the integrity of their barrier by sensing gas diffusion
植物通过感知气体扩散来监测其屏障的完整性。
  • DOI:
    10.1038/s41586-025-09223-4
  • 发表时间:
    2025-07-02
  • 期刊:
  • 影响因子:
    48.500
  • 作者:
    Hiroyuki Iida;Isidro Abreu;Jennifer López Ortiz;Lucas León Peralta Ogorek;Vinay Shukla;Meeri Mäkelä;Munan Lyu;Alexey Shapiguzov;Francesco Licausi;Ari Pekka Mähönen
  • 通讯作者:
    Ari Pekka Mähönen
Unearthing the secrets of ERFVIIs: new insights into hypoxia signaling.
揭开 ERFVII 的秘密:对缺氧信号传导的新见解。
  • DOI:
    10.1016/j.tplants.2023.10.015
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    20.5
  • 作者:
    Jagannath Swain;Vinay Shukla;Francesco Licausi;K. J. Gupta
  • 通讯作者:
    K. J. Gupta
Thiol dioxygenases: from structures to functions
硫醇双加氧酶:从结构到功能
  • DOI:
    10.1016/j.tibs.2024.03.007
  • 发表时间:
    2024-06-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    11.000
  • 作者:
    Monica Perri;Francesco Licausi
  • 通讯作者:
    Francesco Licausi

Francesco Licausi的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Francesco Licausi', 18)}}的其他基金

Regulation of adaptive responses to flood-induced hypoxia in Marchantia polymorpha
地钱对洪水缺氧的适应性反应的调节
  • 批准号:
    BB/X001059/1
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 65.98万
  • 项目类别:
    Research Grant

相似国自然基金

WiFi环境下基于RNN-LSTM的人体行为识别技术研究
  • 批准号:
    n/a
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
QS-Rot协同在调控ST121金葡菌株强致病性中的作用与机制
  • 批准号:
    n/a
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
rhTβ4增强间充质干细胞调节T细胞代谢重塑治疗干眼的机制研究
  • 批准号:
    32000530
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
LncRNA-G8在葡萄糖饥饿应激时调控肿瘤细胞DNA损伤修复的功能和机制研究
  • 批准号:
    32000526
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
CIDE家族蛋白泛素化降解的机制和功能研究
  • 批准号:
    31970707
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    52.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
TGFβ1调控的谷氨酰胺代谢重编程在肾透明细胞癌中的功能及分子机制
  • 批准号:
    31960145
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    40.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
葡萄糖缺乏诱导的长链非编码RNA-GDLR促进肝癌细胞存活和增殖的作用及机制研究
  • 批准号:
    91957108
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    86.0 万元
  • 项目类别:
    重大研究计划
光合根瘤菌共生与致病转换机制的研究
  • 批准号:
    31771341
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Oxygen (O2) and carbon dioxide (CO2) sensors in airway chemoreceptors: Molecular characterization and physiological functions
气道化学感受器中的氧气 (O2) 和二氧化碳 (CO2) 传感器:分子特征和生理功能
  • 批准号:
    189921
  • 财政年份:
    2009
  • 资助金额:
    $ 65.98万
  • 项目类别:
    Operating Grants
OXYGEN SENSING AND ADAPTATION TO HOST TISSUE HYPOXIA IN C. NEOFORMANS
新生隐球菌的氧传感和对宿主组织缺氧的适应
  • 批准号:
    7446731
  • 财政年份:
    2007
  • 资助金额:
    $ 65.98万
  • 项目类别:
OXYGEN SENSING AND ADAPTATION TO HOST TISSUE HYPOXIA IN C. NEOFORMANS
新生隐球菌的氧传感和对宿主组织缺氧的适应
  • 批准号:
    7305835
  • 财政年份:
    2007
  • 资助金额:
    $ 65.98万
  • 项目类别:
Elucidate C. elegans Oxygen Sensing with Microfluidics
用微流体阐明线虫的氧传感
  • 批准号:
    7115818
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    $ 65.98万
  • 项目类别:
Elucidate C. elegans Oxygen Sensing with Microfluidics
用微流体阐明线虫的氧传感
  • 批准号:
    6815607
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    $ 65.98万
  • 项目类别:
Elucidate C. elegans Oxygen Sensing with Microfluidics
用微流体阐明线虫的氧传感
  • 批准号:
    7086760
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    $ 65.98万
  • 项目类别:
Elucidate C. elegans Oxygen Sensing with Microfluidics
用微流体阐明线虫的氧传感
  • 批准号:
    6915191
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    $ 65.98万
  • 项目类别:
Elucidate C. elegans Oxygen Sensing with Microfluidics
用微流体阐明线虫的氧传感
  • 批准号:
    6983171
  • 财政年份:
    2004
  • 资助金额:
    $ 65.98万
  • 项目类别:
Molecular Adaptation of Hypoxia in Oxygen Sensing Cells
氧敏感细胞缺氧的分子适应
  • 批准号:
    7215689
  • 财政年份:
    1998
  • 资助金额:
    $ 65.98万
  • 项目类别:
Molecular Adaptation of Hypoxia in Oxygen Sensing Cells
氧敏感细胞缺氧的分子适应
  • 批准号:
    7036577
  • 财政年份:
    1998
  • 资助金额:
    $ 65.98万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了