Mutualism and environmental stress: heavy metal tolerance in a mycorrhizal system

互利共生和环境压力:菌根系统的重金属耐受性

基本信息

  • 批准号:
    2029168
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 78.79万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-04-15 至 2025-03-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Virtually all plants are involved in mutualistic associations where partners benefit from each other. Mutualists strongly influence plant growth and survival and can be particularly important for plant establishment under sub-optimal environments, however details on how mutualistic partners impact plant stress tolerance are still lacking. The project seeks to fill this gap by studying how mycorrhizal fungi (widespread obligate root-associated mutualistic fungi that provide water and nutrients to their partner plants) enable tree survival in heavy metal contaminated soils. Specifically, they will use a combination of field and experimental approaches to detect naturally occurring mycorrhizal fungal heavy metal tolerance, investigate the fungal physiological mechanisms underlying the ability to withstand high metal levels, and ultimately test the role of metal tolerant fungi in plant survival under soil contamination. Results from this research will contribute for better understanding plant biotic interactions and their role in stressful environments. The research will also allow the development of technology and tools to enhance plant establishment and productivity, as well as assist in mitigating the overall negative impacts of soil contamination. In addition, an important component of the project is to create opportunities for the participation of women and minority students in science, including mentorship for Native American and underserved students. The project will thoroughly investigate the mechanisms by which natural variation in the widespread mycorrhizal fungal genus Suillus enables its pine hosts to persist in soils recently contaminated with Zn. The research will build on previous research on the genus and use controlled reciprocal transplant experiments, along with gene editing, and physiological and transcriptomics approaches. The goal is to investigate how the fungus ameliorates plant metal toxicity and allows pines to grow in toxic Zn environments. This project will make unique contributions for 1) understanding how mycorrhizal fungi persist in contaminated soils, 2) elucidating how mycorrhizal fungi protect their plant mutualists from environmental stress, 4) better predicting the effects of pollution on mutualisms, and 4) developing a framework and protocols useful for mitigating the effects of soil contamination and improving reforestation of contaminated sites.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
几乎所有工厂都参与互惠互利的协会,合作伙伴彼此受益。互利共生体强烈影响植物的生长和生存,对于次优环境下的植物建立尤其重要,但仍然缺乏关于互利共生伙伴如何影响植物胁迫耐受性的详细信息。该项目旨在通过研究菌根真菌(广泛分布的与根相关的共生真菌,为其伙伴植物提供水和养分)如何使树木在重金属污染的土壤中生存来填补这一空白。具体来说,他们将采用田间和实验相结合的方法来检测天然存在的菌根真菌的重金属耐受性,研究真菌耐受高金属水平能力的生理机制,并最终测试耐金属真菌在土壤下植物生存中的作用污染。这项研究的结果将有助于更好地了解植物生物相互作用及其在压力环境中的作用。该研究还将开发技术和工具,以提高工厂建设和生产力,并协助减轻土壤污染的总体负面影响。此外,该项目的一个重要组成部分是为女性和少数族裔学生参与科学创造机会,包括为美洲原住民和服务不足的学生提供指导。该项目将彻底研究广泛分布的牛肝菌属菌根真菌的自然变异使其松树寄主能够在最近被锌污染的土壤中持续存在的机制。该研究将建立在之前对该属的研究的基础上,并使用受控的相互移植实验,以及基因编辑、生理学和转录组学方法。目标是研究真菌如何改善植物金属毒性并使松树在有毒的锌环境中生长。该项目将在以下方面做出独特贡献:1) 了解菌根真菌如何在受污染的土壤中持续存在,2) 阐明菌根真菌如何保护其植物共生体免受环境压力,4) 更好地预测污染对共生体的影响,4) 开发一个框架和协议有助于减轻土壤污染的影响和改善污染场地的重新造林。该奖项反映了 NSF 的法定使命,并通过使用基金会的智力优势和更广泛的影响审查标准。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Genomic determination of breeding systems and trans-specific evolution of HD MAT genes in suilloid fungi
  • DOI:
    10.1093/genetics/iyad069
  • 发表时间:
    2023-04-18
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Ke,Yi-Hong;Branco,Sara;Vilgalys,Rytas
  • 通讯作者:
    Vilgalys,Rytas
Rhizosphere Microbes and the Roles They Play in Crop Production and Soil Health: SS723/SL510, 10/2023
根际微生物及其在作物生产和土壤健康中发挥的作用:SS723/SL510,10/2023
  • DOI:
    10.32473/edis-ss723-2023
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Liao, Hui-Ling
  • 通讯作者:
    Liao, Hui-Ling
Disentangling the role of ectomycorrhizal fungi in plant nutrient acquisition along a Zn gradient using X-ray imaging
使用 X 射线成像阐明外生菌根真菌在沿锌梯度获取植物养分中的作用
  • DOI:
    10.1016/j.scitotenv.2021.149481
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    9.8
  • 作者:
    Zhang, Kaile;Tappero, Ryan;Ruytinx, Joske;Branco, Sara;Liao, Hui-Ling
  • 通讯作者:
    Liao, Hui-Ling
Mechanisms of stress tolerance and their effects on the ecology and evolution of mycorrhizal fungi
  • DOI:
    10.1111/nph.18308
  • 发表时间:
    2022-07-12
  • 期刊:
  • 影响因子:
    9.4
  • 作者:
    Branco, Sara;Schauster, Annie;Ruytinx, Joske
  • 通讯作者:
    Ruytinx, Joske
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  • 通讯作者:
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