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Hormone signaling of fruit and seed development

Hormone signaling of fruit and seed development

Research line: Molecular mechanisms of action of hormones

Hormone signaling of fruit and seed development

Research line: Molecular mechanisms of action of hormones

Hormone signaling of fruit and seed development
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Research

The research activity of the group focuses on identifying the genetic and molecular mechanisms that regulate ovule and seed development. We are particularly interested in two aspects: the determination of ovule number—and thus seed number—and the control of seed size.

Ovule and seed formation is an essential process in the plant life cycle, as it ensures successful reproduction. It is also of great economic relevance, as it directly impacts crop yield. It is worth highlighting that human and livestock nutrition relies heavily on calories derived from seeds, particularly cereals and legumes.

Unraveling the gene networks that control seed number and size will enable the development of new strategies for crop improvement. Additionally, ovule initiation and morphogenesis represent an excellent model system for generating knowledge in the field of plant development.

Seed number and size are determined by a complex genetic network involving numerous transcription factors regulated by hormonal signaling pathways, including brassinosteroids, auxins, and cytokinins.

Our group’s data point to gibberellins as a new key regulator—through the action of DELLA proteins—in determining ovule and seed number in Arabidopsis and agronomically important species such as tomato and rapeseed, as well as in controlling seed size. Our current work focuses primarily on uncovering which DELLA-regulated genes are involved in these processes. To tackle this, we use molecular genetics, genomics, biochemistry, and microscopy techniques.

Scientific strategies:

1. Identification of transcription factors (TFs) that interact with DELLA proteins during ovule and seed development in Arabidopsis, followed by identification and characterization of the direct targets of the DELLA-TF module in the placenta, ultimately responsible for ovule and seed formation.

2. Study of the genetic pathways that cause certain Arabidopsis della mutants to produce larger ovules and seeds.

3. Characterization of the genetic and molecular interaction between gibberellins and brassinosteroids in ovule formation in tomato, focusing on the regulation of gibberellin metabolism by brassinosteroids and identifying DELLA target genes. Special attention will be paid to processes that differ from those observed in Arabidopsis.

4. Evolutionary study of ovules by analyzing changes in their morphology from basal angiosperms to more recently evolved angiosperms.

Research lines:

1. Gibberellin-mediated control of seed number, size, and quality: uncovering the molecular mechanism to develop biotechnological tools. Project PID2020-113920RB-I00 (01/08/2021–31/07/2024), funded by the Spanish Research Agency.

Staff

Publications

Barro-Trastoy D, Gómez MD, Tornero P, Pérez-Amador, MA (2024)

Hormonal regulation of ovule initiation in Arabidopsis.

Journal of Plant Growth Regulation doi:10.1007/s00344-024-11234-w


Gomez MD, Cored I, Barro-Trastoy D, Sanchez-Matilla J, Tornero P, Perez-Amador MA (2023)

DELLA proteins positively regulate seed size in Arabidopsis

Development doi: 10.1242/dev.201853


Cecilia Martinez-Martinez C, Gonzalo MJ, Sipowicz P, Campos M, Martinez-Fernández I, Leida C, Zouane M, Alexiou K, Garcia-Mas J, Gomez MD, Tornero P, Pérez-Amador MA, Esteras C, Picó B, Romero C, Monforte AJ (2022)

A cryptic variation in a member of the Ovate Family Proteins is underlying the melon fruit shape QTL fsqs8.1.

Theoretical and Applied Genetics, 135:785-801. DOI: 10.1007/s00122-021-03998-6


Barro-Trastoy D, Gomez MD, Tornero P, Perez-Amador MA (2022)

Gibberellins regulate ovule number through a DELLA–CUC2 complex in Arabidopsis

The Plant Journal, 110:43-57. DOI: 10.1111/tpj.15607


Ventimilla D, Velázquez K, Ruiz-Ruiz S, Terol J, Peres-Amador MA, Vives MC, Guerri J, Talon M, Tadeo FR. (2021)

IDA (INFLORESCENCE DEFICIENT IN ABSCISSION)-like peptides and HAE (HAESA)-like receptors regulate corolla abscission in Nicotiana benthamiana flowers

BMC Plant Biology, 21:226. DOI: 10.1186/s12870-021-02994-8


Gomez MD, Barro-Trastoy D, Fuster-Almunia C, Tornero P, Alonso JM, Perez-Amador MA (2020)

Gibberellin-mediated RGA-LIKE1 degradation regulates embryo sac development in Arabidopsis

Journal of Experimental Botany, 71:7059–7072. doi: 10.1093/jxb/eraa395


Barro-Trastoy D, Gomez MD, Tornero P, Perez-Amador MA (2020)

On the Way to Ovules: The Hormonal Regulation of Ovule Development

Critical Reviews in Plant Science, 39:431-456. doi.org/10.1080/07352689.2020.1820203


Barro-Trastoy D, Carrera E, Baños J, Palau-Rodriguez J, Ruiz-Rivero O, Tornero P, Alonso JM, López-Díaz I, Gomez MD, Perez-Amador MA (2020)

Regulation of ovule initiation by gibberellins and brassinosteroids in tomato and Arabidopsis: two plant species, two molecular mechanisms.

The Plant Journal, 102:1026–1041. doi: 10.1111/tpj.14684


Brumos J, Zhao C, Gong Y, Soriano D, Patel AP, PEREZ-AMADOR MA, Stepanova AN, Alonso JM (2019)

An improved recombineering toolset for plants

The Plant Cell, 32: 100-122, https://doi.org/10.1105/tpc.19.00431


Gomez MD, Fuster-Almunia C; Ocaña-Cuesta J, Alonso JM, Perez-Amador MA (2019)

RGL2 controls flower development, ovule number and fertility in Arabidopsis

Plant Science,  281: 82-92. doi: 10.1016/j.plantsci.2019.01.014


Alvarez-Ponce D, Ruiz-González MX, Vera-Sirera F, Feyertag F, Perez-Amador MA, Fares MA (2018)

Arabidopsis Heat Stress-Induced Proteins Are Enriched in Electrostatically Charged Amino Acids and Intrinsically Disordered Regions

Int J Mol Sci 19: E2276


Gomez MD, Barro-Trastoy D, Escoms E, Saura-Sánchez M, Sánchez I, Briones-Moreno A, Vera-Sirera F, Carrera E, Ripoll JJ, Yanofsky MF, Lopez-Diaz I, Alonso JM, , Perez-Amador MA (2018)

Gibberellins negatively modulate ovule number in plants

Development 145, dev163865. doi: 10.1242/dev.163865


Merelo P, Agustí J, Arbona V, Costa ML, Estornell LH, Gómez-Cadenas A, Coimbra S, Gómez MD, Pérez-Amador MA, Talón M, Tadeo FR (2017)

Cell wall remodeling in abscission zone cells during ethylene-promoted fruit abscission in citrus

Front Plant Sci 8: 126. doi: 10.3389/fpls.2017.00126


Reig C, Gil-Muñoz F, Vera-Sirera F, García-Lorca A, Martínez-Fuentes A, Mesejo C, Pérez-Amador MA, Agustí M (2017)

Bud sprouting and floral induction and expression of FT in loquat [Eriobotrya japonica (Thunb.) Lindl

Planta 246:915-925


Gimeno-Ferrer F, Pastor-Cantizano N, Bernart-Silvestre C, Selvi-Martinez P, Vera-Sirera F, Gao C, Perez-Amador MA, Jiang L, Aniento F, Marcote MJ (2016)

Alpha2-COP is involved in early secretory traffic in Arabidopsis and is required for plant growth.

J Exp Bot 68: 391-401


Gomez MD, Ventimilla D, Sacristan R, Perez-Amador MA (2016)

Gibberellins regulate ovule integument development by interfering with the transcription factor ATS

Plant Physiol 172: 2403-2415


Leida C, Dal Rí A, Dalla Costa L, Gomez MD, Pompili V, Sonego P, Engelen K, Masuero D, Ríos G, Moser C (2016)

Insights into the Role of the Berry-Specific Ethylene Responsive Factor VviERF045

Front Plant Sci 7: 1793

Projects

Función de las proteínas DELLA en el control del tamaño de óvulos y semillas: El desarrollo de las semillas en sequía. PID2023-147314OB-I00
Entidad financiadora: Proyecto PID2023-147314OB-I00 financiado por MCIN/ AEI / FEDER
Fecha inicio: 01/09/2024; Fecha final: 31/08/2027
IP: Miguel A Pérez Amador
IP: María Dolores Gómez Giménez

Bases genéticas y moleculares del control por giberelinas de la producción y calidad de semillas. CIAICO/2023/094

Entidad financiadora: Conselleria de Educación, Cultura, Universidades y Empleo. GVA

Fecha inicio: 01/09/2024; Fecha final: 31/08/2027

IP: Miguel A Pérez Amador

IP: María Dolores Gómez Giménez


El control por giberelinas del número, tamaño y calidad de semillas: descubriendo el mecanismo molecular para desarrollar herramientas de mejora. PID2020-113920RB-I00
Entidad financiadora: Proyecto PID2020-113920RB-I00 financiado por MCIN/ AEI /10.13039/501100011033
Fecha inicio: 01/09/2021; Fecha final: 28/02/2025 prórroga 6 meses
IP: Miguel A Pérez Amador

Bases moleculares que determinan la producción y calidad de las semillas en plantas. AICO/2020/256

Entidad financiadora: Conselleria d’Innovació, Universitats, Ciència i Societat Digital. GVA

IP: Miguel A Pérez Amador


Diseño racional de proteínas DELLA como herramienta biotecnológica en plantas (TECNODELLA). PROMETEU/2019/021
Entidad financiadora: Conselleria d’Innovació, Universitats, Ciència i Societat Digital. GVA
IP: Miguel A Blazquez Rodriguez

Las giberelinas en el control de la formación de óvulos y semillas: diseño de herramientas para la mejora vegetal. BIO2017-83138
Entidad financiadora: MINECO
IP: Miguel A Perez Amador/Maria Dolores Gomez

Las giberelinas en el control de la morfogénesis de los óvulos BIO2014-55946-P
Entidad financiadora: MINECO/FEDER
IP: Miguel Angel Perez Amador

Ayudas complementarias al BIO2011-26302 de la Generalitat Valenciana ACOMP/2014/106
Entidad financiadora: Generalitat Valenciana
IP: Miguel A Perez Amador

Ayudas complementarias al BIO2011-26302 de la Generalitat Valenciana ACOMP/2013/048
Entidad financiadora: Generalitat Valenciana
IP: Miguel A Perez Amador

Caracterización de genes implicados en el desarrollo del fruto: AtMYB117 y SAP (GVPRE/2008/158 ), 01-01-2008/31-12-2008.
Entidad financiadora: Generalitat Valenciana
IP: María Dolores Gómez Jiménez

Análisis de los mecanismos moleculares de la señalización por giberelinas en la fructificación de Arabidopsis BIO2011-26302
Entidad financiadora: MCyT
IP: Miguel Angel Perez Amador

Análisis de la coordinación de los programas de desarrollo de semillas y frutos durante la fructificación (BIO2008-01039 ), 01-01-2009/31-12-2011.
Entidad financiadora: MICIIN
IP: Miguel Angel Perez Amador.

Caracterización de la señalización por giberelinas de la fructificación de Arabidopsis (PIE I3: 2006-2-0I-065 ), 01-01-2006/31-12-2007.
Entidad financiadora: CSIC
IP: Miguel Angel Pérez Amador

Bases moleculares de la señalización hormonal en la fructificación (BIO2005-07156-C02-01), 31-12-2005/31-12-2008.
Entidad financiadora: MEC
IP: Juan Carbonell

Estudio del desarrollo vegetativo y reproductivo de cítricos mediante genómica funcional (GEN2001-4885-C05-02), 18-05–470/21-05–470.
Entidad financiadora: MCyT
IP: Miguel Angel Perez Amad

Thesis

Gibberellins and ovule number: a molecular mechanism
Año: 2022
Nombre: Daniela Barro Trastoy
Universidad: Universidad Politécnica de Valencia, Biotecnología
Dirigida por: Miguel A Pérez-Amador y María D Goméz Jiménez
Tipo: Tesis Doctorales

Percepción y señalización de GAs en frutos de Arabidopsis
Año: 2015
Nombre: Carolina Gallego
Universidad: Universidad Politécnica de Valencia, Biotecnología
Dirigida por: Miguel A Pérez-Amador
Tipo: Tesis Doctorales

Caracterización del desarrollo y senescencia del pistilo no polinizado de Arabidopsis thaliana
Año: 2008
Nombre: Carbonell Bejerano, Pablo
Universidad: Universitat Politecnica de Valencia
Dirigida por: Pérez-Amador, Miguel Angel; Granell Richart, Antonio; Carbonell, Juan.
Tipo: Tesis Doctorales

Análisis transcripcional del desarrollo vegetativo de cítricos y su regulación por giberelinas
Año: 2008
Nombre: Huerta, Laura
Universidad: Universitat Politècnica de València
Dirigida por: García-Martínez, Jose Luis; Pérez-Amador, Miguel Angel.
Tipo: Tesis Doctorales

Regulación hormonal del desarrollo temprano del fruto en Arabidopsis thaliana
Año: 2007
Nombre: Dorcey, Eavan
Universidad: Universitat de València
Dirigida por: Pérez-Amador, Miguel Angel; Blázquez Rodríguez, Miguel Angel; Carbonell, Juan
Tipo: Tesis Doctorales

Genes de la biosíntesis de poliaminas: localización de sus transcritos en tomate y alteración de la expresión de ADC y ODC en tomate y Arabidopsis
Año: 2004
Nombre: Acosta Umanzor
Universidad: Universitat Politecnica de Valencia
Dirigida por: Carbonell, Juan; Granell Richart, Antonio; Pérez-Amador, Miguel.
Tipo: Tesis Doctorales