Mecanismos Moleculares que Determinan la Longevidad de las Semillas

Comprender cómo las semillas permanecen viables durante años, cómo se deterioran y por qué algunas semillas conservan su viabilidad durante más tiempo que otras es un tema fascinante que puede estudiarse desde el punto de vista científico, pero que también presenta un enorme potencial en la investigación aplicada, dada la importancia económica del mercado de semillas y la corta vida útil de muchas especies. La longevidad de las semillas puede considerarse un proceso en el que se entrelazan las respuestas de las plantas al estrés biótico y abiótico. A diferencia de las situaciones clásicas de estrés, no es la planta la que debe estar preparada y resistir las condiciones adversas, sino la semilla seca, metabólicamente inerte. Otro aspecto peculiar es que la nueva semilla en germinación debe hacer frente a las consecuencias de un estrés que afectó al embrión en el pasado, no en tiempo real. Además, se trata de un aspecto de la biología del estrés que integra respuestas pasivas y activas, protección y reparación, y en el que se combinan el desarrollo (maduración de la semilla, germinación, establecimiento de la planta) y la investigación en estrés.

En los últimos años, nuestro grupo ha iniciado la búsqueda de nuevos elementos que contribuyen al componente genético de la longevidad de las semillas. Utilizando la planta modelo Arabidopsis thaliana, queremos identificar genes relevantes para la resistencia al deterioro de las semillas y caracterizar su modo de acción. Desde el punto de vista científico, nos interesa entender cómo se prepara la semilla durante la maduración para afrontar el envejecimiento, y cómo la plántula emergente repara los daños acumulados durante ese período. Actualmente, se están estudiando en detalle varios procesos: 1) Cómo influye el ambiente durante el desarrollo de la semilla en su longevidad y en otras propiedades. Pretendemos desentrañar los efectos del ambiente durante el desarrollo de la semilla sobre su longevidad, e identificar las vías regulatorias que traducen las señales ambientales y los procesos y genes implicados. Nuestros resultados permitirán un mayor control de la viabilidad de las semillas, posibilitando futuras mejoras en las prácticas agrícolas y en los programas de conservación de semillas. 2) Cuál es el papel de los flavonoides en la protección de las semillas y su conexión con el desarrollo de la testa. Además de su supuesto papel como antioxidantes, estos compuestos podrían actuar como moléculas de señalización. 3) También utilizamos la variación natural para identificar nuevos procesos implicados en la longevidad de las semillas. Desde el punto de vista aplicado, nos interesa saber por qué y cómo diferentes tratamientos industriales y recubrimientos de semillas afectan a su calidad, y ofrecer recomendaciones a las empresas de semillas para mejorar la vida útil y la calidad de las semillas.

Efectores Bacterianos e Interacción Planta-Patógeno

El descubrimiento de nuevos efectores bacterianos translocados en plantas y la caracterización de sus actividades, o de los mecanismos mediante los cuales son reconocidos por el sistema inmunitario de la planta, constituye una segunda línea de investigación de nuestro grupo. En este ámbito, nos centramos principalmente en las interacciones entre cítricos y patógenos. Xanthomonas citri es el agente causal del cancro de los cítricos. Esta bacteria utiliza efectores tipo activador transcripcional (TALEs) para facilitar la infección. En los últimos años, nuestro grupo ha investigado cómo la planta activa respuestas de defensa frente a TALEs específicos. Nuestro objetivo principal aquí es identificar genes R que desencadenen una respuesta hipersensible mediada por factores de avirulencia tipo TALE. El HLB (Huanglongbing) es una enfermedad devastadora de los cítricos causada por bacterias del género Liberibacter. Estamos evaluando el papel de posibles efectores bacterianos utilizando sistemas heterólogos, y empleando transcriptómica para caracterizar las respuestas de las plantas frente a estas bacterias en interacciones susceptibles y resistentes.

2015-2024

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Joan Renard, Irene Martínez-Almonacid, Indira Queralta Castillo, Annika Sonntag, Aseel Hashim, Gaetano Bissoli, Laura Campos, Jesús Muñoz-Bertomeu, Regina Niñoles, Thomas Roach, Susana Sánchez-León, Carmen V. Osuna, José Gadea, Purificación Lisón, Ilse Kranner, Francisco Barro, Ramón Serrano, Isabel Molina, Eduardo Bueso*. Apoplastic lipid barriers regulated by conserved homeobox transcription 2 factors extend seed longevity in multiple plant species. New Phytologist (2021) Jul;231(2):679-694

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2015-2024

• Referencia: PID2022-139364OB-I00; IPs: José Gadea (UPV)

Título: Desvelando el impacto del ambiente sobre la longevidad de las semillas. Entidad financiadora: Ministerio de Ciencia. Convocatoria: Plan Nacional Proyectos de Excelencia. Fechas: 01/01/2023 – 31/12/2026. Cuantía: 175.000. Tipo de Participación: investigador principal

• Referencia: PAID-06-22; IP: Regina Niñoles (UPV)

• Referencia: PRE-HLB; IP: José Gadea (UPV)

Título: Preventing HLB epidemics for ensuring citrus survival in Europe. Entidad financiadora: Comunidad Europea Convocatoria: H2020 H2020-SFS-2018-2020 Fechas: 01/05/2019 – 31/04/2022 Cuantía financiada: 150.000 Tipo de Participación: investigador principal

• Referencia: PICT-2018-03051; IP: Maria Rosa Marano (IBR-U. Rosario)

Título: Efectores de patógenos bacterianos de cítricos: función y aplicación como herramienta en el control de enfermedades del cultivo.  Entidad financiadora: Agencia Nacional Argentina Convocatoria: PICT 2018 Fechas: 01/2018-12/2021 Cuantía: 39.000 Tipo de Participación: equipo investigador

• Referencia: RTC‐2017‐5912‐2; IP: José Gadea (UPV)

Título: ABOD: Biotecnología para generar fertilizantes duales sobre el sistema suelo-planta. Entidad financiadora: Ministerio de Ciencia e Innovación. Convocatoria: Retos de Colaboración. Fechas: 01/01/2018 – 31/03/2021. Cuantía: 66.000  Tipo de Participación: investigador principal

• Referencia: RTC‐2017‐5910‐2; IP: José Gadea (UPV)

Título: SEEDCOAT-BIO: Film-coating biológico de semillas: una nueva forma de fitomejora sostenible. Entidad financiadora: Ministerio de Ciencia e Innovación, Convocatoria: Retos de Colaboración. Fechas: 01/01/2018 – 31/05/2021; Cuantía: 150.000 Tipo de Participación: investigador principal

• Referencia: BIO2017-88898-P; IPs: José Gadea (UPV)

Título: Redes reguladoras de la longevidad de semillas que actúan a través de la permeabilidad de la cubierta, defensas antioxidantes y enzimas reparadoras. Entidad financiadora: Ministerio de Ciencia e Innovación. Convocatoria: Plan Nacional Proyectos de Excelencia. Fechas: 01/01/2017 – 31/12/2020. Cuantía: 193.000. Tipo de Participación: investigador principal

• Referencia: PICT-2016-1222 IP: Maria Rosa Marano (IBR-U. Rosario)

Título: Caracterización de las bases genéticas de la resistencia a la cancrosis de los cítricos mediada por un efector TAL PTHA4 truncado de una variante natural de Xanthomona citri subsp. Citri. Entidad financiadora: Agencia Nacional Argentina Convocatoria: PICT 2016. Fechas: 01/2016-12/2019. Cuantía: 35.000.Tipo de Participación: equipo investigador

• Referencia: BIO2014-52621-R; IP:Ramón Serrano (UPV)

Título: Regulacion del desarrollo de la cubierta de las semillas como herramienta para aumentar su longevidad; Entidad financiadora: Ministerio de Ciencia e Innovación; Convocatoria: Plan Nacional Retos de la Sociedad; Fechas: 01/01/2015 – 31/12/2017; Cuantía: 170.000: Tipo de Participación: equipo investigador

• Referencia: Prometeo II 2014/41. IP: Ramón Serrano (UPV)

Título: La homeostasis de cationes monovalentes (H+, K+, Na+) y el crecimiento y muerte celular. Entidad financiadora: Generalitat Valenciana. Conselleria de Educacion. Convocatoria: Prometeo. Fechas: 1/2014-12/2017. Cuantía 2014: 41.000.Tipo de Participación: equipo investigación

• Referencia: PICT-2013-0400 IP: Maria Rosa Marano, (IBR-U. Rosario)

Título: Identificación y caracterización funcional de factores de virulencia de Candidatus L. asiaticus, agente causal del Huanglongbing. Entidad financiadora: Agencia Nacional Argentina. Convocatoria: PICT 2013. Fechas: 01/2015-12/2017. Cuantía: 35.000.Tipo de Participación: equipo investigador

2015-2021

Renard Meseguer, Joan. Identification of Genes Related To Seed Longevity In Arabidopsis Thaliana Using Genomic Molecular Techniques. 15/06/21

Faus Ferrer, María Isabel. Caracterización Del Sistema Gcn En Plantas Mediante La Utilización De Mutantes De Pérdida De Función. 29/09/20

María Celeste Molina. Identificación de factores de virulencia de Candidatus Liberibacter asiaticus, agente causal del Huanglongbing (HLB) de los cítricos, mediante análisis funcional en sistemas heterólogos. 25/06/2021