Project R-3579

Karakterisatie van de groei, bacteriële populatie en cadmiumresponsen van ccr-gemuteerde Arabidopsis thaliana en het potentieel van de endofyten om de biomassa en fytoremediatie-efficiëntie te verhogen (Onderzoek)

De competitie voor grond voor het telen van gewassen voor biomassa en voedselproductie is een groeiend probleem. Deze kan ingeperkt worden door lignocellulose biomassa (vb. wilg of populier) te telen op minder vruchtbare gronden. In het ideale geval worden deze houtige gewassen gekweekt op marginale bodems (o.a. met cadmium (Cd) verontreinigde bodems). Het decontamineren van deze vervuilde bodems door gebruik te maken van planten (fytoremediatie) kan een extra voordeel bieden. Tijdens de verwerking van lignocellulose biomassa naar zuivere cellulosevezels vormt de recalcitrantie van ligninepolymeren een belangrijke limiterende factor. De verwerking van houtige gewassen kan efficiënter gemaakt worden door genetisch gemodificeerde gewassen met een lager lignine-gehalte (o.a. neergeregulatie van cinnamoyl-CoA reductase (CCR)) te gebruiken. Deze manipulatie kan echter negatieve gevolgen hebben voor de groei en ontwikkeling van de plant en kan invloed hebben op de oplosbare fenolen in het xyleem. In dit project wordt Arabidopsis thaliana gebruikt als modelorganisme. De kennis die met behulp van deze plant bekomen wordt, kan in toekomstige experimenten geëxtrapoleerd worden tot grootschaligere, economisch waardevolle veldtoepassingen waarbij houtige, snel groeiende gewassen gebruikt worden. Als modelcontaminant voor bodems wordt gekozen voor Cd. De volgende 2 doelstellingen worden beoogd in dit project: (1) de karakterisatie van de verschillen op niveau van de plant en zijn geassocieerde bacteriële populatie tussen A. thaliana WT en ccr-mutant en (2) het verbeteren van de biomassaproductie en Cd-opname door gebruikt te maken van groei-bevorderende bacteriën, onderzocht in doelstelling 1. Hiervoor wordt gewerkt met 4 condities: wild type en ccr-mutant al dan niet blootgesteld aan Cd. Tijdens doelstelling 1 worden op het niveau van de plant de groeifasen onderzocht zowel voor de boven (methode van Boyes) als ondergrondse delen (VAP). Verder worden parameters zoals biomassa, activiteit van stressgerelateerde enzymen (spectrofotometrisch), de expressie van genen die instaan voor stressgerelateerde enzymen (rt-PCR), het chlorofylgehalte (spectrofotometrisch) en de Cd-opname (zuur en hitte degradatie, vlam atomaire spectrofotometrie) onderzocht bij planten gekweekt in hydrocultuur. Ook worden de fenolische componenten aanwezig in het xyleem (HPLC, LC-MS-MS) en het ligninegehalte (Klason, thioacidolysis) geanalyseerd. Op het niveau van de bacteriële populatie worden zowel de cultiveerbare als de niet-cultiveerbare bacteriën genotypisch (ARDRA, DGGE) en fenotypisch (colorimetrische testen, Biolog platen) getest. In doelstelling 2 wordt het inoculatieproces van een hydrocultuur geoptimaliseerd waarna een screening van de meest veelbelovende (in vitro) groei-promoverende bacteriën volgt. De beste endofyt wordt hierna geselecteerd voor uitgebreide testen op het niveau van de plant zoals beschreven in doelstelling 1. Het project wordt uitgevoerd in het Centrum voor Milieukunde dat expertise bezit in het gebruik van A. thaliana en ook in onderzoek naar het inzetten van plant-geassocieerde bacteriën om de fytoremediatie-efficientie te verhogen. Daarnaast wordt voor het lignine-gerelateerde stuk samengewerkt met Prof. Dr. Wout Boerjan van de Bioenergie groep (departement Planten Systeembiologie, UGent). Verder is ook een stage gepland in het Instituut voor Agrobiologisch Onderzoek in Galicië (Santiago de Compostella) (IIAG) dat deel uitmaakt van het Spaanse Nationale onderzoeksconcilie (CSIC). Het onderzoek van de genetische samenstelling van de totale bacteriële populatie gebeurt hier onder leiding van Prof. Dr. Petra Kidd.

01 januari 2012 - 14 april 2016