Oferta TFG/TFM
Trabajos Fin de Máster Ofertados por el IBMCP 2022

(contactad directamente con los investigadores que dirijan los proyectos que más os interesen)

Investigador: Marcos de la Peña Rivero
Proyecto: Nuevas estrategias antivirales y de regulación génica basadas en RNAs circulares y catalíticos.
Los DNAs circulares son una forma habitual de este ácido nucleico, dando lugar a la mayoría de genomas de organismos procariotas, de orgánulos o de bacteriófagos. Sin embargo, el RNA circular ha sido considerado como una macromolécula inusual hasta muy recientemente. En nuestro laboratorio hemos descrito diversos transposones de plantas y animales que se expresan como RNAs circulares a través dominios autocatalíticos o ribozimas. Más recientemente, hemos descubierto novedosas familias de virus y otros agentes subvirales de RNA circular en multitud de muestras medioambientales de todo el planeta, confirmando la ubicuidad de este tipo de macromolécula. En el contexto de una pandemia ocasionada por un virus de RNA como el SARS-CoV2, el desarrollo de nuevas estrategias para luchar contra esta y futuras enfermedades virales es inevitable. En este TFM se avanzará en el desarrollo de herramientas biotecnológicas basadas en RNAs circulares con ribozimas dirigidos contra virus de RNA, así como contra RNAs mensajeros de genes endógenos. Utilizando aproximaciones in vitro, se estudiarán diversas construcciones de RNA circular diseñado contra dianas de interés. Posteriormente, dichas construcciones se trasladarán a sistemas vegetales modelo (N. benthamiana y A. thaliana) mediante transformación genética, así como en ensayos de transfección en cultivos celulares. Todos estos trabajos, además de su interés básico y aplicado, permitirán al estudiante llegar a dominar las técnicas multidisciplinares empleadas en nuestro laboratorio, en las que fundamentalmente se combinan las aproximaciones bioinformáticas y genómicas con la biología molecular y estructural de ácidos nucleicos.
Información de contacto: rivero@ibmcp.upv.es
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Investigador: Vicente Moreno y Alejandro Atarés
Proyecto: Mutagénesis insercional en tomate.
En este trabajo utilizaremos la mutagénesis insercional como herramienta para la identificación de genes clave implicados en el desarrollo del fruto de tomate, así como alguno de los genes que determinan la tolerancia al estrés salino e hídrico, tanto en tomate (moderadamente tolerante a la sal) como en diversas especies silvestres relacionadas (accesiones muy tolerantes al estrés hídrico y salino). Con esta estrategia, los genes quedan etiquetados por el T–DNA, lo que facilita considerablemente el proceso de clonación. En nuestro grupo disponemos de una amplia colección de líneas de inserción y de mutantes previamente identificados con los que poder abordar el trabajo planteado.
Información de contacto: vmoreno@ibmcp.upv.es; aatares@ibmcp.upv.es

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Investigador: Lynne Yenush y JM Mulet
Proyecto: Evaluación de la capacidad bioestimulante de diferentes productos de origen natural.
La sequía y la salinidad son dos de las mayores amenazas para la producción agrícola. Los bioestimulantes son productos de origen natural que tienen la capacidad de hacer que las plantas de cultivo sean capaces de tolerar estas condiciones adversas y mantener su producción. En nuestro laboratorio hemos desarrollado una metodología para evaluar la capacidad bioestimulante de diferentes formulaciones. En una etapa previa hemos seleccionado una combinación de compuestos cuyo resultado ha sido muy prometedor en las evaluaciones utilizando plantas modelo. En estos momentos estamos haciendo evaluaciones en campo utilizando tomate y lechuga y comprobando su interacción con microrganismos simbióticos como PGPR y micorrizas.
Entre las actividades a realizar en el proyecto se encuentra:
– Evaluación del efecto sobre el crecimiento y rendimiento final.
– Caracterización de la interacción simbiótica (nivel de colonización y micorrización).
– Evaluación bioquímica de la capacidad antioxidante.
– Análisis de la expresión de genes por RT-PCR.
Este proyecto permitirá que el/la estudiante se familiarice con diferentes técnicas de bioquímica, biología molecular, microscopía y manejo de material vegetal y se integre en un grupo de investigación activo y que puede constituir un inicio de su carrera investigadora.
Información de contacto: jmmulet@ibmcp.upv.es
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Investigadores: María Dolores Gómez y Miguel A. Pérez-Amador
Proyecto: Estudio de la función de las proteínas DELLA en el control del tamaño de las semillas.
Según la Agencia de Alimentación y Agricultura de las Naciones Unidas (FAO), uno de los mayores desafíos a los que nos enfrentamos en la actualidad es conseguir un aumento en el rendimiento de los cultivos agrícolas con el fin de alcanzar los requerimientos alimentarios de una población en constante crecimiento. Además, este objetivo es aún más complejo si tenemos en cuenta las variaciones medioambientales a las que los cultivos están sometidos como consecuencia del cambio climático. Para lograrlo es fundamental entender las bases moleculares que determinan la producción y calidad de las semillas ya que éstas son la base principal de la nutrición humana, en particular, las semillas de cereales y legumbres.
Las giberelinas (GAs) son hormonas vegetales que regulan multitud de procesos fisiológicos tales como germinación, elongación del tallo, floración, y fructificación. Estudios genéticos y moleculares han permitido identificar los elementos que participan en la cascada de percepción y señalización de GAs, siendo los más relevantes las proteínas DELLAs. En Arabidopsis existen 5 proteínas DELLA: REPRESSOR OF ga1-3 (RGA), GA-INSENSITIVE (GAI), RGA-LIKE1 (RGL1), RGL2, y RGL3. Las DELLAs son proteínas represoras de la señalización por GAs, regulando el crecimiento y la diferenciación promovida por éstas. Las DELLAs se degradan rápidamente en respuesta a GAs, siendo fundamental en este proceso el dominio N-terminal de la proteína. A nivel molecular, estas proteínas son reguladores transcripcionales que actúan como activadores o represores mediante la interacción con otros factores transcripcionales. Recientemente, hemos recopilado pruebas experimentales que ponen de manifiesto la implicación de

las proteínas DELLA como reguladoras positivas del tamaño de las semillas, de forma que mutante dominantes DELLA producen semillas de mayor tamaño. Así, nuestro objetivo es conocer cómo las DELLAs regulan a nivel molecular el tamaño de las semillas en Arabidopsis, con el fin de utilizar este conocimiento para incrementar el rendimiento de especies de interés agronómico.
El proyecto de Trabajo Fin de Máster que se propone integrará estas tareas experimentales: a) identificación de los genes dianas de las proteínas DELLA durante el desarrollo de las semillas y b) caracterización histológica y nutricional de las semillas de mayor tamaño generadas en plantas DELLA dominantes. Las técnicas que se emplearán serán tanto moleculares, genéticas como microscópicas.
Información de contacto: mdgomez@ibmcp.upv.es,
mpereza@ibmcp.upv.es
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Investigador: Jorge Lozano-Juste
Proyecto: Caracterización funcional de la proteína CRBN de humanos y plantas en Arabidopsis thaliana.
La proteína Cereblon (CRBN) es de gran importancia en humanos ya que mutaciones en esta proteína están relacionadas con enfermedades graves como son el cáncer y el retraso mental. Además, CRBN es la diana de fármacos inmunomoduladores contra el mieloma múltiple, que permanece incurable debido a resistencias frente a dichos fármacos.
La proteína CRBN de humanos (HsCRBN) es parte de un complejo E3-ligasa involucrado en la degradación selectiva de proteínas. En plantas, existe una proteína con un alto grado de homología con HsCRBN a la que hemos llamado AtCRBN. Sin embargo, la función de las proteínas CRBN en plantas no ha sido explorada. En este proyecto proponemos la caracterización de la actividad de HsCRBN y AtCRBN tanto in vitro como in vivo usando Arabidopsis thaliana como planta modelo. Para ello, el estudiante de master generará plantas transgénicas de Arabidopsis que sobrexpresen tanto HsCRBN como AtCRBN. Estas plantas serán analizadas mediante proteómica para identificar los interactores y las dianas de CRBN en plantas. Por otro lado, produciremos y purificaremos HsCRBN y AtCRBN como proteínas recombinantes para realizar ensayos in vitro de unión a fármacos ya descritos en la literatura con el objetivo de identificar si los sitios de unión están conservados entre plantas y humanos. El candidato estará involucrado en un proyecto multidisciplinar que cuenta con especialistas en química orgánica, genética y biología molecular de plantas que tiene como objetivo desarrollar nuevas moléculas químicas con interés biotecnológico.
Información de contacto: lojujo@ibmcp.upv.es
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Investigador: Jose Gadea
Proyecto: Estudio de factores genéticos y ambientales implicados en la calidad de semillas.
Las semillas constituyen el principal modo de propagación de las plantas y suponen, por sí mismas, una esencial fuente de alimento, por lo que el estudio de factores que determinen su calidad tiene no sólo importancia para el mantenimiento de la biodiversidad sino también interés agronómico. Por ejemplo, las semillas van perdiendo gradualmente viabilidad durante el almacenamiento y las empresas productoras de semillas demandan mecanismos para retrasar ese “envejecimiento”, que depende tanto de factores ambientales como genéticos. Lo mismo ocurre con otros aspectos de calidad de la semilla, como su tamaño o velocidad germinativa. En este laboratorio hemos estudiado en los últimos años algunos factores genéticos que determinan la calidad de la semilla e identificado varios mutantes de Arabidopsis que presentan una longevidad alterada.
Asimismo, se conoce que las condiciones de crecimiento de la planta madre influyen en el comportamiento posterior de su descendencia, por ejemplo, mediante mecanismos epigenéticos. Por lo tanto, es muy relevante esclarecer cómo factores ambientales como la luz, humedad o la temperatura de crecimiento del parental pueden llegar a condicionar la calidad de sus semillas, incluyendo aspectos como longevidad, tamaño, vigor o velocidad de germinación.
La persona que se incorpore en este TFM participará en la búsqueda de respuestas a nuevas preguntas planteadas como: ¿Cuál es la influencia del ambiente en el que crece la planta madre sobre la calidad de sus semillas? ¿Qué genes intervienen en esa regulación? ¿Afecta una variación ambiental del mismo modo a la calidad en semillas con diferentes genotipos? Por lo tanto, en este trabajo se investigará mediante técnicas moleculares los factores ambientales y genéticos que determinan la calidad de las semillas, con el fin último de ofrecer semillas más vigorosas y capaces de mantenerse viables por más tiempo.

Información de contacto: jgadeav@ibmcp.upv.es

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Investigador: Marta Vázquez, Regina Niñoles
Proyecto: Evolución dirigida mediada por CRISPR/Cas9 para la obtención de plantas resistentes a herbicidas.
La posibilidad de generar variantes proteicas artificiales es una estrategia que está revolucionando nuestra capacidad para desarrollar funciones nuevas o mejoradas para muchas aplicaciones en biología y biotecnología. En evolución dirigida, esta diversidad proteica generada artificialmente es ligada a la posterior selección de aquellas proteínas con mejores propiedades. Sin embargo, la mayoría de herramientas de mutagénesis para este propósito han sido desarrolladas hasta ahora para bacterias o levaduras, y no son fácilmente aplicables a plantas.
La tecnología CRISPR/Cas9 permite la edición genética en posiciones definidas de un genoma gracias al reconocimiento de una secuencia concreta a través de un RNA guía. En plantas, los sistemas de reparación celulares hacen que esta herramienta haya podido ser utilizada ampliamente para generar inserciones y deleciones nucleotídicas, pero no cambios de base. Herramientas recientes derivadas de esta tecnología CRISPR permiten abordar ahora el reto de la evolución dirigida en plantas. Por ejemplo,

la fusión de diferentes desaminadas a la nucleasa Cas9 permiten a las primeras realizar sustituciones de un nucleótido en posiciones definidas, utilizando la especificidad de la segunda a través de los RNA guía. De este modo, se abre la puerta a la posibilidad de diseñar proteínas mejoradas y desarrollar plataformas de evolución dirigida, acelerando la mejora de rasgos agronómicos.
En este trabajo de Fin de Master se plantea la puesta a punto de varios sistemas de sustitución de bases para la generación de nuevas variantes proteicas en plantas, utilizando esta tecnología basada en CRISPR, con el objetivo de estimar la eficiencia de cada sistema y su capacidad real para la generación de plantas mejoradas. Como prueba de concepto, se plantea inicialmente la generación de sustituciones nucleotídicas concretas en genes diana de determinados herbicidas, las cuales se conoce que generan proteínas resistentes a los mismos.
La eficiencia de cada sistema en la generación de dichas sustituciones será comprobada mediante transformación transitoria en la planta Nicotiana benthamiana. Posteriormente, se plantea el diseño de una plataforma de evolución dirigida, que amplíe el espectro de variantes generadas y permita la obtención de cultivos no transgénicos resistentes a herbicidas.
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Investigadores: Concha Gómez Mena
Proyecto: Desarrollo de plantas con polen termotolerante y estudio de su efecto en la mejora de la fructificación.
El desarrollo del polen en plantas es un proceso posmeiótico que da lugar a granos de polen maduros a partir de microesporas. El estrés por calor es uno de los factores limitantes más importantes en la producción de los cultivos.
El estrés por calor afecta en gran medida a las capas celulares que rodean a los microsporocitos y se han informado de anomalías en el desarrollo del tapetum causadas por el estrés por calor en muchas especies. El tapetum es muy rico en mitocondrias en comparación con los tejidos vegetativos. Bajo estrés por calor, el aumento en la generación de especies reactivas de oxígeno en este tejido puede causar daño oxidativo y muerte celular y en último término esterilidad masculina. El mantenimiento del estado redox celular es un mecanismo eficiente para minimizar el daño por estrés de calor. Las peroxidasas contribuyen a la eliminación de especies reactivas de oxígeno ejerciendo una acción protectora celular.
El proyecto del TFM conlleva la obtención de construcciones para la sobrexpresión en plantas de Arabidopsis de peroxidasas bajo promotores inducibles por calor. Tras la obtención de plantas transformantes, se analizará la mejora de la viabilidad del polen en diferentes condiciones de estrés y el efecto en la producción de frutos y semillas respecto a plantas control. Los resultados generados por este proyecto tienen un enorme potencial como base para ser transferidos a plantas de cultivo y conseguir mejorar su productividad y su adaptación al cambio climático.
La participación en este proyecto implica la utilización de técnicas de Biología Molecular, microscopía y transformación genética de plantas.
Información de contacto: cgomezm@ibmcp.upv.es
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Investigadores: Vicente Pallas/Frederic Aparicio
Proyecto: La modificación N6-metiladenosina (m6A) del RNA como mecanismo regulador en la biología de los virus RNA de plantas.
Los virus de plantas constituyen una grave amenaza para la seguridad alimentaria y la economía. Debido a su naturaleza biotrófica, los virus necesitan tejido vivo para su multiplicación, por lo que el proceso de infección de estos patógenos debe involucrar numerosas interacciones entre los componentes del virus y el hospedador. Éstas pueden facilitar o, por el contrario, restringir la infección. Durante el curso del anterior proyecto demostramos

que un virus RNA de plantas (virus del mosaico de la alfalfa, AMV) secuestra la maquinaria de modificación N6- metiladenosina (m6A) e identificamos la primera proteína vegetal con actividad N6-metiladenosina (m6A) desmetilasa (Martinez-Perez et al., 2017; PNAS 114: 10755–10760). Obtuvimos, por tanto, una sólida evidencia de que el estado de metilación del genoma viral desempeña un papel clave en el ciclo de vida de un virus de plantas, extendiendo el vasto repertorio que los virus de RNA usan para colonizar y perpetuarse en sus huéspedes. Sin embargo, todavía se desconocen los mecanismos moleculares por los que la desmetilasa (ALKB9B) actúa para facilitar la infección por virus. La modificación de m6A está regulada dinámicamente por metiltransferasas (escritoras) y desmetilasas (borradoras). Además, la modificación m6A puede ejercer su función alterando indirectamente la estructura del RNA o directamente al ser reconocida por efectores (lectoras) específicos de proteínas de unión a m6A. El conocimiento sobre los componentes y el mecanismo de la maquinaria de la modificación m6A es todavía muy limitado. Resultados recientes obtenidos en nuestro grupo han revelado que algunas proteínas lectoras m6A de Arabidopsis también pueden influir en la infección viral por AMV reforzando la idea de que m6A puede representar un mecanismo de control que regule el ciclo viral de los virus de plantas. Así, uno de los principales objetivos del presente Proyecto será descifrar los mecanismos moleculares de la desmetilación que actúan en la interacción/interferencia virus-hospedador e identificar nuevos componentes, principalmente lectores, de la maquinaria m6A implicada en la infección viral para comprender la relevancia biológica de la modificación de m6A en la patogénesis.
Estos estudios pueden llevar a desarrollar enfoques novedosos para controlar los virus de las plantas para satisfacer las demandas de una población mundial en crecimiento.
Información de contacto: vpallas@ibmcp.upv.es
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Investigador: Javier Gallego Bartolomé
Proyecto: Control epigenético del sitio de inicio de la transcripción en plantas
La regulación de la expresión génica es un proceso complejo donde múltiples factores entran en juego. Entre estos se encuentra el perfil epigenético que va a determinar la accesibilidad al ADN de un gen, así como en que manera este se va a expresar. Nuestro laboratorio está interesado en cómo diversos complejos remodeladores de la cromatina regulan la accesibilidad a la cromatina en plantas y que impacto tienen en la expresión de los genes. Para abordar estas preguntas, utilizamos técnicas de biología molecular, bioquímica y bioinformática y trabajamos con la planta modelo Arabidopsis.
Recientemente hemos observado una correlación entre la actividad de una familia de remodeladores de la cromatina y el sitio de inicio de la transcripción. Esto siguiere que estas maquinas moleculares, mediante el control del posicionamiento de los nucleosomas, influyen en la determinación de donde empieza la transcripción de un gen. El trabajo de Master que ofertamos pretende profundizar en este descubrimiento mediante el estudio del efecto que tiene la accesibilidad de la cromatina en la selección del sitio de inicio de la transcripción. Para ello se llevarán a cabo diversos abordajes de biología molecular como PCR, clonación, generación de plantas transgénicas, análisis de la expresión por qRT-PCR y WB, y análisis del perfil epigenético mediante tratamientos con MNase y ChIP.
Información de contacto: jagalbar@ibmcp.upv.es
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Investigadores: Vicente Balanzá
Proyecto: Comer en tiempos revueltos: Identificación de factores en el control del final de la floración.
Según Naciones Unidas, la población mundial ha estado aumentando de forma gradual hasta la actualidad y se espera que alcancemos los 9700 millones de personas en el 2050 (2100 millones más que en a actualidad). Hasta la fecha se ha asegurado la alimentación de esta población mediante el incremento de la producción agraria mundial, mejorando los rendimientos de nuestros cultivos, pero en gran medida también aumentando la superficie destinada a la agricultura y la ganadería. Lamentablemente, la superficie cultivable en el planeta es limitada, y las consecuencias del cambio climático (aumento de la temperatura, sequia, erosión, …) están ya provocando la perdida de miles de hectáreas cultivables. Ante este escenario, el desarrollo de plantas mas productivas y mejor adaptadas a las nuevas condiciones climáticas son una prioridad para la comunidad científica.
La producción de flores/frutos/semillas de los cultivos utilizados depende en gran medida de la actividad de los meristemos inflorescentes que las plantas desarrollan durante la etapa reproductiva, y en consecuencia, del tiempo que dura esta actividad. Sorprendentemente, los factores que controlan la duración de la etapa reproductiva apenas se han estudiado. Uno de los objetivos principales de nuestro laboratorio es la identificación y caracterización de los mecanismos moleculares que controlan este proceso teniendo como propósito final la mejora de plantas de interés agronómico: retrasar el final de la floración supone incrementar el numero de flores/frutos/semillas producidos, incrementando el rendimiento de las explotaciones agrarias.
En plantas, el final de la etapa reproductiva esta controlado principalmente por dos mecanismos. Uno de ellos ha sido recientemente descrito por nuestro grupo, identificando una ruta génica dependiente de la edad que controla la actividad del meristemo inflorescente al final de la floración: La ruta FRUITFULL-APETALA2 (FUL-AP2) (Balanzà et al. 2018). El otro mecanismo está controlado y depende del numero de semillas producido por la planta. Aunque este mecanismo se conoce desde hace mas de un siglo, las bases moleculares que lo gobiernan todavía son desconocidas. Se ha propuesto que el control del final de la floración ejercido por las semillas dependería, entre otros factores, a la existencia de una posible “hormona de la muerte”. Esta hormona de la muerte sería una señal móvil generada en las semillas que afectaría al funcionamiento del meristemo inflorescente y que una vez alcanzados unos niveles determinados desencadenaría el final de la floración suprimiendo la actividad meristemática.
Una hipótesis que barajamos en el laboratorio es que la producción o la actividad de esta “hormona de la muerte” podría estar fuertemente influenciada por factores ambientales como la sequía, la luz o la temperatura, y que se prevé que cambiaran considerablemente en los próximos años. Actualmente hemos identificado diferentes candidatos que podrían estar funcionando como la descrita “hormona de la muerte” generada por las semillas, entre los que se encuentran pequeñas proteínas móviles y miRNAs. De este modo, el TFM que proponemos consiste en la caracterización fenotípica y molecular de mutantes para estos candidatos en diferentes condiciones de crecimiento, como en presencia o ausencia de semillas, en respuesta a diferentes rangos de temperatura o diferentes grados de sequia. Estos análisis se combinarán con el estudio de sus patrones de expresión mediante hibridación in situ y análisis de marcadores moleculares (tinciones GUS, microscopia confocal). Por último, se analizará como estos posibles candidatos interaccionan o se integran a nivel de la ruta FUL-AP2, mediante la generación de combinaciones de mutantes y el análisis de líneas marcadoras.
Balanzà, V., Martínez-Fernández, I., Sato, S. et al. Genetic control of meristem arrest and life span in Arabidopsis by a FRUITFULL-
APETALA2 pathway. Nat Commun 9, 565 (2018). https://doi.org/10.1038/s41467-018-03067-5
Información de contacto: vbalanza@ibmcp.upv.es
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Investigadores: Paz Merelo.
Proyecto: Caracterización de los eventos celulares y moleculares que regulan el número de flores o la capacidad proliferativa de las plantas.
El meristemo apical es la fuente de células madre (o células meristemáticas) responsable de la formación de las partes aéreas de la planta, como hojas, tallos, flores o frutos. En concreto, la formación de flores es un proceso del desarrollo fundamental para asegurar el éxito reproductivo de las plantas. Además, desde un punto de vista agronómico, constituye una diana importante en programas de mejora de cultivos ya que determina la producción de frutos y semillas. Por tanto, la regulación de la actividad del meristemo en términos de capacidad de formación de flores (o capacidad proliferativa) es crucial para modular la cosecha final.

Este Trabajo Fin de Máster consistirá en caracterizar con elevada resolución espacio-temporal las redes de regulación génica y señales implicadas en el proceso de proliferación de flores en Arabidopsis thaliana. Para ello, se emplearán métodos de live imaging basados en microscopía confocal (Figura). Se generarán y analizarán plantas transgénicas que contengan genes de interés unidos a proteínas fluorescentes. Concretamente, se seleccionarán genes relacionados con división celular, regulación de la actividad meristemática y señalización hormonal y se monitorizará su patrón de expresión en meristemos proliferativos (primeras etapas del periodo de floración). Estos ensayos se realizarán también en fondos mutantes, que presenten alteraciones en el número de flores producidas, o bajo determinados tratamientos hormonales (e.g. citoquininas, auxinas).
Por otra parte, se llevará a cabo un análisis transcriptómico (RNA-seq) para comparar meristemos tratados con citoquininas, hormonas esenciales en procesos de proliferación, y meristemos no tratados, así como meristemos de mutantes relacionados con la ruta de las citoquininas. La comparación de estos datos de RNA-seq permitirá identificar rutas genéticas dependientes e independientes de citoquininas potencialmente implicadas en el control de la producción de flores.
Figura. Imagen del meristemo inflorescente de Arabidopsis thaliana (microscopía confocal). La señal fluorescente observada en cada panel corresponde a un sensor de hormonas (rojo y amarillo), un transportador de hormonas (magenta) y un triple marcador de distintas etapas del ciclo celular (rojo, azul y verde).
Información de contacto: pmerelo@ibmcp.upv.es
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Investigadores: Maite Sanmartín y Sonia Boscá
Proyecto: Estudio comparativo de los factores que determinan la activación del interruptor de la diferenciación celular IYO/RIMA.
Las plantas tienen la capacidad de adaptar sus programas de desarrollo para hacer frente a cambios ambientales, que en ocasiones son adversos, con el fin de asegurar su supervivencia. Para modificar estos programas de desarrollo, es necesaria una regulación precisa de la expresión génica que está coordinada, en gran parte, por alteraciones en la organización y modificación de la cromatina y la actividad de determinados factores de transcripción. Ambos procesos desempeñan, por tanto, un papel fundamental en el control espacio-temporal de los patrones de expresión de un conjunto de genes permiten que se active la diferenciación celular, como paso previo a la adaptación del desarrollo de la planta.
El trabajo que hemos llevado a cabo en el laboratorio nos ha permitido identificar a dos proteínas, MINIYO (IYO) y RIMA, que son componentes básicos de un interruptor molecular que inicia la diferenciación celular en Arabidopsis (Sanmartin et al., 2011; Muñoz et al., 2017). Nuestro modelo postula que IYO y RIMA forman un circuito binario que se activa cuando IYO se traslada desde el citosol al núcleo para activar la fase de elongación transcripcional de un conjunto de genes que desencadenan la diferenciación celular. Sin embargo, los elementos reguladores que controlan el funcionamiento de este interruptor siguen sin resolverse. Establecer los factores reguladores que delimitan la expresión de los componentes de este interruptor es una de las claves para desentrañar el mecanismo que permite la entrada en diferenciación, así como para abordar su posterior activación “a la carta.” Para ello, en el laboratorio se han identificado varios motivos en el promotor de IYO que están conservados evolutivamente en especies tan distantes como son la especie modelo Arabidopsis thaliana y la hepática Marchantia polymorpha.
El proyecto de Trabajo de Fin de Master tiene como objetivo identificar y caracterizar el papel de los factores de transcripción (FT) que unen dichos motivos y determinar su papel en la activación del interruptor de la diferenciación celular. Para ello, se llevarán a cabo distintas aproximaciones experimentales usando técnicas moleculares, genéticas y de microscopia con ambas especies modelo. Entre ellas, se realizarán ensayos de transactivación para demostrar si el FT asociado a estos motivos es capaz de activar la diferenciación celular. En paralelo, se identificarán mutantes de pérdida de función del FT y/o se generarán mediante edición genética utilizando la tecnología CRISPR/Cas9 y se llevará a cabo la caracterización molecular y fenotípica de estas plantas.
Con este proyecto se pretende que el estudiante adquiera una sólida formación en biología molecular y celular, gracias a las distintas aproximaciones propuestas, y desarrolle un pensamiento científico crítico que le será de gran ayuda en su futuro profesional .
Información de contacto: maite.sanmartin@ibmcp.upv.es; sboscasj@ibmcp.upv.es
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Investigador: Carmen Hernández
Proyecto: Análisis de supresores virales del silenciamiento por RNA.
Los virus son parásitos intracelulares obligados que, dada su limitada capacidad codificante, necesitan utilizar numerosos recursos del hospedador para completar su ciclo infeccioso. El hospedador por su parte activa una serie de respuestas defensivas para frenar o limitar el avance de la infección viral. En plantas, una de las respuestas antivirales más eficientes está basada en el proceso de silenciamiento por RNA que es disparado por RNAs de doble cadena virales y que, en última instancia, conduce a la degradación del RNA del virus invasor. Los virus han desarrollado estrategias para contrarrestar este proceso entre las que destaca la producción de proteínas que actúan como supresores de la ruta de silenciamiento (VSRs), al interferir con distintas etapas de la misma. Estos VSRs están siendo objeto de intensa investigación, no sólo por su papel clave en el ciclo biológico de los virus, sino también porque están sirviendo como herramientas para desentrañar rutas de silenciamiento endógenas de la plantas (implicadas tanto en lucha antiviral como en regulación génica), porque constituyen dianas atractivas para el control de virosis y porque, además, presentan gran potencial biotecnológico. El objetivo del trabajo será seguir avanzando en el estudio del modo de acción de VSRs utilizando técnicas de Biología molecular y celular muy diversas, entre las que se incluyen PCR, clonación de DNA, purificación de DNA/RNA, electroforesis de ácidos nucleicos, análisis Northern y/o Western, microscopia confocal, manejo de virus, transformación de bacterias, agroinfiltración de plantas, etc.
Información de contacto: cahernan@ibmcp.upv.es

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Investigadores: Mari Cruz Castillo y José León
Proyecto: Función de las proteínas con dominios VQ en las respuestas al óxido nítrico (NO) y a la transición hipoxia-normoxia.
Las plantas y sus diferentes órganos experimentas cambios en los niveles de oxígeno a los que están expuestos debido a efectos ambientales pero también a procesos de desarrollo. En condiciones de bajos niveles de oxígeno (hipoxia) hay una sobreproducción de óxido nítrico (NO) debido a la utilización de nitrito en lugar de oxígeno como aceptor de electrones de la cadena mitocondrial. Cuando tras hipoxia la planta se re-oxigena y alcanza los niveles de oxígeno normales (normoxia) se desencadenan diversas respuestas muchas de las cuales están relacionadas con eventos oxidativos y con la función reguladora de factores de transcripción y de proteínas que modulan la función de estos factores, entre las que se encuentran algunas de las proteínas de la familia de proteínas con dominios VQ. Derivado del trabajo que venimos realizando en el proyecto en curso, hemos identificado que de los 34 genes de Arabidposis (Jing and Lin, Plant Physiol. 2015) que codifican proteínas con motivos VQ, hay 10 que se regulan en la transición hipoxia-normoxia y 12 que se regulan por NO, siendo 8 de ellos regulados por ambos factores.
El Trabajo de Fin de Máster que planteamos está enfocado a la caracterización de la función de las 8 proteínas con motivo VQ que se regulan por los niveles de oxígeno y NO. Para ello, haremos uso de una estrategia de genética reversa basada en la caracterización de mutantes de inserción de T-DNA en los loci correspondientes. Generaremos combinaciones de dobles y triples mutantes en los casos en los que se considere necesario para evitar los efectos de la redundancia funcional. Los mutantes simples y múltiples se caracterizarán en términos de producción endógena y sensibilidad a NO y en tolerancia y respuesta a variaciones en los niveles de oxígeno. Los experimentos de hipoxia y reoxigenación se llevarán a cabo en un dispositivo en el que podemos controlar los niveles de oxígeno a los que estarán expuestas las plantas y para los que tenemos también optimizados una serie de genes marcadores tanto para la fase de hipoxia como para la posterior re-oxigenación.
Información de contacto: jleon@ibmcp.upv.es
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Investigadores: José Mª Bellés, Purificación Lisón, Mª Pilar López-Gresa, Ismael Rodrigo, Francisco Vera.
Proyecto: Estudio de genes y metabolitos implicados en la resistencia de las plantas de tomate frente a patógenos.
A lo largo de la evolución, las plantas han ido desarrollando sistemas de defensa frente a diversas agresiones abióticas y bióticas por parte de su entorno. Estos sistemas defensivos incluyen tanto barreras constitutivas como defensas inducibles. En respuesta a las señales de estrés, las plantas sintetizan proteínas de defensa y compuestos químicos de diversa naturaleza. Estos compuestos pueden ejercer funciones defensivas directas, esto es, actuando como antioxidantes, antibacterianos o antifúngicos, o actuar como metabolitos defensivos indirectos, señalizando la respuesta defensiva. Algunos compuestos volátiles (VOCs) y otros, tales como los alcaloides y compuestos fenólicos de mayor polaridad y peso molecular, pertenecen a este grupo de compuestos defensivos. Empleando diferentes interacciones planta-patógeno tales como tomate-Pseudomonas syringae, tomate- Fusarium oxysporum, tomate-Virus del mosaico del tomate y tomate-Viroide de la Exocortis de los Cítricos, en nuestro laboratorio estamos interesados en caracterizar componentes proteicos y metabólicos que constituyen dicha respuesta de defensa en tomate. Nuestro objetivo general es contribuir al conocimiento del sistema defensivo de las plantas y obtener plantas más resistentes a las agresiones externas, así como encontrar compuestos naturales asociados a la respuesta defensiva con interés biotecnológico.
Información de contacto: mplopez@ceqa.upv.es; plison@ibmcp.upv.es

Investigador: Javier Agustí
Proyecto: Bases genéticas de la producción de biomasa en condiciones de cambio climático.
La biomasa vegetal es una de las mayores fuentes de energía renovable a nivel mundial y su utilización de forma sostenible reduce drásticamente las emisiones globales de CO2. Sin embargo, el efecto del cambio climático sobre los procesos del crecimiento y desarrollo de las plantas hace que la producción de biomasa se vea seriamente reducida. Utilizando aproximaciones genómicas, bioinformáticas y moleculares, nuestro grupo ha identificado variantes genéticas naturales en genes reguladores de la producción de biomasa que han sido fijadas durante la evolución y que sólo se encuentran en los genomas de plantas que habitan en regiones secas y cálidas. La hipótesis de partida de este proyecto es que aquellas plantas que poseen éstas variantes genéticas son capaces de producir más biomasa en condiciones de altas temperatura y/o sequía, por lo que éstas variantes serían de gran valor biotecnológico. El estudiante que se incorpore a nuestro grupo testará esta hipótesis caracterizando funcionalmente las variantes genéticas naturales identificadas, con el objetivo de determinar su potencial para la producción de biomasa en altas temperaturas y/o sequía y, por tanto, para mejorar nuestra capacidad de producción de biomasa vegetal en condiciones de cambio climático.
Información de contacto: jagusti@ibmcp.upv.es
https://jagusti.wixsite.com/agustilab
http://plasticity.ibmcp.csic.es/
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Investigador: Miguel A. Blázquez
Proyecto: Biología sintética: construcción de plantas “primitivas” con capacidad de percibir giberelinas.
Las giberelinas (GAs) regulan múltiples procesos a lo largo de la vida de las plantas vasculares (floración, crecimiento de los órganos, producción de madera). Pero los musgos y otras especies vegetales no tienen la maquinaria genética para percibir a dichas hormonas. ¿Qué le pasará a las plantas de estas especies si les introducimos la capacidad de “ver” giberelinas y responder a ellas?
El TFM que proponemos consiste en modificar la especie Marchantia polymorpha para que produzca un receptor de GAs capaz de iniciar toda la cascada de señalización y comparar su comportamiento en competición con la versión silvestre de dicha especie. Esta línea de trabajo ya ha sido iniciada y tenemos resultados previos muy prometedores.
En el laboratorio hemos estudiado las GAs durante los últimos 20 años, y empleamos desde hace 6 años Marchantia como modelo de planta no vascular. Su genoma está secuenciado, crece tan deprisa como Arabidopsis, y tenemos todas las herramientas genéticas y moleculares para realizar este proyecto.
Información de contacto: mblazquez@ibmcp.upv.es
http://plasticity.ibmcp.csic.es/

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Investigador: Bruno Catarino, Miguel A. Blázquez
Proyecto: Búsqueda de nuevos genes implicados en la adaptación a la temperatura.
El desarrollo de las plantas es cambiante: se adapta a las condiciones ambientales. Entre las señales ambientales más importantes está la temperatura. Estudiar los mecanismos que permiten la aclimatación a las altas temperaturas tiene especial importancia en el contexto actual de cambio climático. Aunque ya se conocen algunos de los genes que sirven para responder de forma rápida a cambios de temperatura, aún queda mucho por aprender: falta identificar todos los genes implicados, y falta saber cuáles de ellos son las dianas principales para la adaptación a largo plazo en la naturaleza.
En el laboratorio hemos empleado un abordaje de biología molecular evolutiva para averiguar hasta qué punto se han conservado o diversificado los mecanismos de respuesta a temperatura entre las distintas plantas terrestres que existen hoy. Hemos identificado una red genética central que controla dicha respuesta en todo el linaje verde, pero también hemos encontrado que en distintas familias de plantas los procesos controlados por esa red central son bastante distintos entre sí, por lo que sería importante conocer ese segundo nivel de factores de transcripción que ejecutan esas funciones dependiendo de la especie que se trate. El TFM que proponemos consiste en editar dichos factores de transcripción mediante CRISPR/Cas9 en Arabidopsis y Marchantia polymorpha y comprobar su implicación en el control de distintos procesos en respuesta a temperatura como reguladores específicos de especie.
Información de contacto: bcatari@ibmcp.upv.es
http://plasticity.ibmcp.csic.es/
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Investigador: Antonio Serrano Mislata
Proyecto: Regulación del transporte de giberelinas en la población apical de células madre
El meristemo apical del tallo (SAM, de “shoot apical meristem” en inglés) alberga una población de células
madre pluripotentes que es el origen de todos los órganos de la parte aérea de la planta: tallo, hojas, flores, frutos y semillas. El balance entre división y crecimiento celular debe estar regulado de forma muy precisa en el SAM con el fin de mantener una población estable de células madre a la vez que suministrar continuamente nuevas células para la formación de órganos. Este balance depende de la correcta interpretación de señales ambientales (temperatura, luz, disponibilidad de agua y nutrientes, etc.) y endógenas de la planta (edad, estado energético, etc.) que son transmitidas al SAM por diferentes vías de señalización hormonal como es el caso de las giberelinas (GAs). Cuando las condiciones ambientales son las idóneas, niveles altos de GAs promueven la floración y el crecimiento de la planta. Sin embargo, un exceso de GAs puede desajustar la actividad celular en el SAM y, en consecuencia, su capacidad para producir nuevos órganos. Nuestra pregunta por tanto es, ¿qué factores controlan los niveles de GAs en el SAM en función del ambiente?
Un candidato es el factor de transcripción BREVIPEDICELLUS (BP). Las células del SAM de los mutantes de pérdida de función bp son hipersensibles a niveles altos de GAs, incrementando anormalmente de tamaño. Asimismo, hemos observado que moléculas de GAs fluorescentes (GA-FI, ver figura adjunta) se acumulan más en el SAM de bp que en el de plantas silvestres (wt). Análisis transcriptómicos muestran como la expresión de NPF4.3, un gen que codifica un transportador de hormonas, está significativamente inducida en bp.
El objetivo general de este proyecto de TFM es explorar la hipótesis de que BP controla la entrada de GAs en el SAM mediante la regulación transcripcional del transportador NPF4.3. Objetivos específicos incluyen caracterizar la capacidad de NPF4.3 de transportar GAs y estudiar el impacto de su pérdida de función en plantas wt y bp. Para ello, se emplearán diferentes técnicas de biología molecular y celular como doble híbrido en levadura, edición genética CRISPR/Cas9, microscopía confocal de fluorescencia, análisis cuantitativo celular mediante segmentación, etc.
Información de contacto: antserra@ibmcp.upv.es
http://plasticity.ibmcp.csic.es/
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Investigador: Jaume MARTINEZ
Proyecto: Comparative studies between plant model systems to understand divergent strategies to vegetation shade: when growing longer is not an option.
In many plant ecosystems, such as forests or agricultural communities, the proximity of vegetation can shade and limit the availability of light for photosynthesis. To deal with this situation, plants have adopted two alternative developmental strategies: avoiding or tolerating plant shade. Shade-avoider species, such as the model plant Arabidopsis thaliana, activate a set of acclimatization responses with a strong impact on plant development, such as promoting stem (or hypocotyl) elongation, promoting flowering or adjusting photosynthesis to grow in low light levels. In contrast, shade-tolerant species lack the characteristic stem elongation response to “escape” the unfavorable shade conditions, and are well adapted to growing in low light levels. This is the case for Cardamine hirsuta, a close relative of A. thaliana amenable to comparative molecular and genetic analyses.
Whereas the regulation of shade-avoidance is quite well understood, much less is known about the regulation of shade- tolerance at the molecular and genetic level. Using molecular and genetic approaches, we have shown that the lack of shade- induced hypocotyl elongation in C. hirsuta is due to potentiation of hypocotyl elongation suppression mechanisms by components already known to act in A. thaliana (e.g., example, phyA and HFR1). Since both adaptive strategies share genetic components, it is necessary to understand what molecular, genetic and mechanistic aspects differ between the components of the two species that ultimately result in divergent responses (flight or tolerance) to plant shade. This will be precisely the general objective of the proposed TFM.
Información de contacto: jaume.martinez@ibmcp.upv.es
https://ibmcp.upv.es/research-groups/light-and-shade-regulation-of-
plant-development/

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Investigador: Maria A. Nohales
Proyecto: Caracterización molecular del papel del reloj circadiano en la defensa frente a patógenos mediada por ácido jasmónico.
La rotación de la tierra sobre su propio eje ha promovido la evolución del reloj circadiano como un mecanismo molecular que permite a los organismos medir el tiempo y anticiparse a los ciclos de luz-oscuridad que ocurren a lo largo del día. Esta capacidad de anticipación permite a los organismos destinar los recursos disponibles a aquellos procesos más relevantes en cada momento del día, optimizando así su aprovechamiento.
Al igual que en otros organismos, el reloj circadiano de las plantas regula el funcionamiento de una gran cantidad de procesos fisiológicos, incluyendo muchos de interés agronómico como la floración, el crecimiento y la defensa frente a patógenos. Sin embargo, a pesar de su ubicuidad, muchos de los mecanismos moleculares por los que se produce dicha regulación circadiana se desconocen. En el laboratorio estamos interesados en caracterizar estos mecanismos con el objetivo último de identificar dianas específicas que puedan ser manipuladas con fines biotecnológicos para la mejora de cultivos. En concreto, estamos interesados en estudiar la contribución del reloj circadiano a la regulación del crecimiento y la defensa, así como al establecimiento de un balance adecuado entre ambos procesos y los recursos destinados a cada uno de ellos, ya que dicho equilibrio es clave para la supervivencia de las plantas.
En el marco de este proyecto, el Trabajo de Fin de Máster propuesto buscará determinar la contribución específica de un componente clave del reloj en plantas (GIGANTEA) a la regulación de la defensa frente a patógenos mediada por ácido jasmónico (JA). Las tareas a realizar incluyen el establecimiento y la caracterización de líneas mutantes de sobreexpresión y pérdida de función y su análisis fenotípico, el estudio in vitro e in vivo de interacciones moleculares entre proteínas y de su asociación a la cromatina y el análisis transcriptómico de dianas comunes del reloj y la señalización por JA.
Información de contacto: manozaf@ibmcp.upv.es
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Investigador: Javier Brumós.
Proyecto: Estudio de los elementos reguladores en cis responsables de modular la traducción en respuesta a etileno.
El etileno es una hormona vegetal clave en la respuesta de las plantas a condiciones de estrés, además promueve la maduración, senescencia y ablandamiento de los cultivos hortícolas y es uno de los principales determinantes de la calidad y vida útil de frutas y hortalizas. Una mejor comprensión de los mecanismos moleculares de cómo el etileno regula la maduración de los frutos puede tener aplicaciones directas en el sector agroalimentario.
El etileno producido por el fruto durante la maduración tiene un claro impacto en la regulación de la expresión génica. Esta regulación ha sido estudiada principalmente a nivel transcripcional en las últimas décadas. Mientras otros niveles de regulación, como los cambios en la eficiencia de la traducción durante la maduración, apenas han sido explorados. Resultados obtenidos en nuestro laboratorio sugieren que un conjunto de RNA mensajeros están regulados a nivel traduccional durante la maduración del fruto. Para identificar esos transcritos regulados a nivel traduccional, usamos la tecnología Ribo-seq que permite analizar los niveles de traducción de cualquier RNA mensajero con una altísima resolución de hasta un simple codón.
Las regiones 3’ no traducidas (3’UTR) de ciertos RNA mensajeros han sido identificadas como elementos reguladores en cis necesarios y suficientes para regular la traducción de estos transcritos en presencia de etileno. En este Trabajo de Fin de Máster, se estudiarán los mecanismos moleculares responsables de la regulación de la traducción conferida por estos 3’UTRs en respuesta a etileno y, por tanto, durante la maduración del fruto. En primer lugar, se llevará a cabo un estudio filogenético para examinar las regiones conservadas presentes en los 3’UTRs y su evolución en varias familias del reino vegetal de interés agrícola. En segundo lugar, usando algoritmos de predicción, se modelarán las estructuras secundarias adoptadas por las secuencias de RNA de estos 3’UTR en busca de estructuras conservadas que puedan tener importancia biológica. Por último, las regiones más interesantes de estos 3’UTRs serán seleccionadas y testadas en planta para confirmar la conservación de su función en la regulación de la traducción en respuesta a etileno y durante la maduración en distintas especies vegetales.
Los resultados de este estudio nos permitirán identificar y optimizar el empleo de módulos reguladores de la traducción, los cuales son una herramienta muy prometedora en las áreas de la biotecnología vegetal y de la biología sintética con potenciales aplicaciones a sistemas agrícolas.
Información de contacto: jbrumos@ibmcp.upv.es
www.brumos.org
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Investigadores: David Alabadí, Cecilia Costigliolo
Proyecto: Las proteínas DELLA como integradores de señales ambientales y energéticas.
Las plantas solo crecen cuando hay suficientes recursos para satisfacer la demanda de energía. Las giberelinas (GA) son hormonas promotoras del crecimiento, cuyos niveles son particularmente sensibles a los cambios ambientales. Por ejemplo, aumentan en oscuridad o cuando la temperatura ambiente es moderadamente alta, situaciones que promueven crecimiento. En la vía de señalización por GAs, los reguladores transcripcionales DELLA actúan como elementos negativos maestros que son desestabilizadas por la hormona, de tal manera que hay una correlación negativa entre los niveles de GAs y de DELLAs. La idea que se maneja en el campo es que estas últimas actúan como “signaling hubs” que transmiten información ambiental a las vías de crecimiento. En cuanto a la señalización del estado energético de la célula, esta está mediada por dos quinasas que se inactivan mutuamente, SnRK1 y TOR. SnRK1 se activa bajo estrés energético para suprimir procesos que demandan energía, como el crecimiento, que en cambio son promovidos por TOR cuando las condiciones son favorables. Cómo se integra la información energética y ambiental para garantizar que la planta solo crezca cuando ambas condiciones sean favorables es algo que apenas comienza a entenderse.
En este TFM vamos a tratar de contestar a esta pregunta. Para ello probaremos la hipótesis de que las DELLA juegan un papel integrador de la información energética y ambiental en Arabidopsis, siendo dianas de SnRK1- TOR. En particular, probaremos si SnRK1 y TOR estabilizan y desestabilizan a las proteínas DELLA, respectivamente. La hipótesis se basa en datos preliminares que muestran que las DELLA interaccionan físicamente con SnRK1 y que la respuesta a GAs se reduce en plantas que sobreexpresan esta kinasa. La hipótesis la probaremos en situaciones en las que la planta crece de manera dependiente de GAs, como oscuridad o un ambiente cálido, con aproximaciones que incluirán abordajes fisiológicos, bioquímicos y de biología celular.
Información de contacto: dalabadi@ibmcp.upv.es, ccostigliolo@ibmcp.upv.es

http://plasticity.ibmcp.csic.es/
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Investigador: Alberto Carbonell
Proyecto: Desarrollo de estrategias de RNAi de última generación basadas en pequeños RNAs artificiales.
El silenciamiento génico o RNA de interferencia (RNAi) mediado por pequeños RNAs artificiales (art-sRNAs) es una valiosa herramienta biotecnológica para regular la expresión génica y que facilita la obtención de plantas mejor adaptadas a los cambios medioambientales o más resistentes a patógenos. Consiste en diseñar art-sRNAs de 21 nucleótidos, altamente específicos y con secuencia complementaria a la del transcrito del gen diana, y expresarlos en plantas para inducir el corte de dichos transcritos y silenciar el gen correspondiente (ver Figura).
Nuestro laboratorio ha desarrollado una serie de herramientas bioinformáticas y moleculares que incluyen unos nuevos vectores de expresión de última generación que permiten el clonado ultrarápido de diversos art-sRNAs, como son los microRNAs artificiales (amiRNAs) o los tasiRNAs sintéticos (syn-tasiRNAs), y su sobrexpresión de manera transitoria o en plantas transgénicas. A pesar del éxito de estas herramientas, la necesidad de integrar las secuencias precursoras de los art-sRNAs en el genoma de la planta limita su uso comercial debido a la estricta legislación europea que regula los organismos modificados genéticamente.
En este proyecto vamos a desarrollar diferentes aproximaciones “GMO-free” para suministrar art-sRNAs a las plantas, como son i) la aplicación exógena (e.g. mediante espray) de precursores de art-sRNAs producidos eficientemente en bacterias, ii) la producción de art-sRNAs a partir de vectores virales sistémicos, y iii) la expresión de art- sRNAs a partir de genes endógenos de sRNAs previamente editados con sistemas CRISPR/Cas. La eficacia de las distintas estrategias se medirá por el grado de silenciamiento inducido tanto de genes endógenos de la planta como de diversos virus vegetales. Estamos convencidos de que el desarrollo de estas nuevas metodologías no transgénicas para suministrar art- sRNAs a las plantas facilitará la obtención de cultivos más productivos en el contexto actual de cambio climático.
Durante la ejecución de este proyecto el estudiante aprenderá múltiples técnicas de biología molecular, bioquímica y fenotipado de plantas, y es de esperar que el trabajo realizado pueda continuarse en el marco de una tesis doctoral.
Nota: Más información y publicaciones del grupo en https://www.albertocarbonelllab.com/ y
https://ibmcp.upv.es/grupos-investigacion/biotecnologia-de-pequenos-rnas-de-planta/
Información de contacto: acarbonell@ibmcp.upv.es

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Investigadores: Borja Belda-Palazón y Alejandro Ferrando
Proyecto: Moduladores de la traducción en respuesta a estrés.
La regulación de la proteostasis (homeostasis de proteínas) en plantas es un mecanismo clave de la capacidad de las mismas para la tolerancia a diversos tipos de estrés ambiental. Entre los distintos pasos reguladores de la proteostasis, la biosíntesis de proteínas juega un papel fundamental para determinar los niveles de proteínas funcionales. En nuestro laboratorio (https://ibmcp.upv.es/grupos-investigacion/proteostasis-y-estres-en-
plantas/), hemos caracterizado previamente las funciones del factor de traducción eIF5A mediante estudios de
desactivación génica condicional, descubriendo nuevas funciones para dicho factor conservado en eucariotas. La implicación de eIF5A en procesos de desarrollo y respuesta a estrés lo convierten en una posible diana biotecnológica para obtener plantas resistentes a diversos tipos de estrés si somos capaces de generar versiones de ganancia de función. Con este objetivo, hemos obtenido versiones mutantes del factor eIF5A2 en residuos reguladores que afectan a su localización subcelular. Hemos generado plantas transgénicas sobre- productoras de dichas versiones mutantes que han mostrado fenotipos de interés en heterozigosis en la generación T2. El objetivo actual es obtener plantas homozigotas T3 para las mutaciones y evaluar sus fenotipos, a nivel fisiológico y molecular, frente a distintos tipos de estrés ambiental. En concreto, las tareas a realizar para los estudiantes interesados serían:
– Identificar plantas transgénicas homozigotas para las versiones mutantes de eIF5A2.
– Caracterizar posibles alteraciones fenotípicas a nivel de desarrollo.
– Estudiar la respuesta de dichas plantas a diversos tipos de estrés ambiental.
– Analizar, mediante técnicas de perfiles de polisomas, posibles alteraciones a nivel de traducción de mRNAs en las líneas transgénicas caracterizadas.
Este proyecto permitirá que el/la estudiante adquiera experiencia con diferentes técnicas de genética molecular, biología molecular y celular de plantas y se integre en un grupo de investigación que le permita iniciarse en su carrera investigadora.
Información de contacto: aferrando@ibmcp.upv.es
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Investigador: Antonio Granell Richart
Proyecto: Tomato tolerant to high temperatures: the effect of higher levels of auxin
Tomato yield is sensitive to high temperatures, and the increase in the temperature due to climate change is a threat to tomato production. Plant responses to high temperatures are regulated by different hormones, including auxins. The most studied auxin is indole-3-acetic acid (IAA). Methylated auxins are inactive, and in tomato two IAA methyltransferases have been identified in chromosomes 7 and 12 (IAA-MET7 and IAA-MET12). In our laboratory, we selected mutants in both IAA-MET from a TILLING population of dwarf tomato. IAA-MET12 mutants showed increased tolerance to high temperatures, and reporter lines containing GUS or fluorescence proteins to monitor auxins were developed. The goal of the MSc thesis is to study the effect of IAA in tomato high-temperature responses. The student will design and conduct high-temperature experiments using the reporter IAA-MET12 lines. Flower and fruit traits will be evaluated, and auxin distribution will be tracked using GUS staining or the confocal microscope to monitor the fluorescence. The reporters aim to help the understanding of the high-temperature responses at the molecular level.
Información de contacto: agranell@ibmcp.upv.es, mlobgom@ibmcp.upv.es

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Investigador: Antonio Granell Richart
Proyecto: Metabolic engineering of valuable apocarotenoids in tomato fruit
Carotenoids and their cleavage product, apocarotenoids, are valuable compounds produced by plants and fungi, but not by most animals. They possess many health-promoting activities and constitute a large source of natural colorants. The apocarotenoids responsible for the color of saffron and achiote are crocins and bixin, respectively. The price of saffron can be over 10.000€ per kilogram and the yield is being affected by climate change. For these reasons, it is of great interest to produce saffron apocarotenoids in heterologous platforms. In our laboratory, we generated transgenic tomatoes that accumulate crocins and other saffron apocarotenoids in the fruit. Once the ability of tomato fruit to accumulate exogenous apocarotenoids has been demonstrated, the objective of the MSc thesis is to produce bixin in tomato fruit. The student will prepare the constructions including bixin biosynthetic genes with the Golden Braid strategy and will do Agrobacterium-mediated transformation to obtain transgenic tomato lines. In addition, the student is going to be involved in the improvement of crocin accumulation in tomato fruit using transgenesis, genome editing, and conventional breeding techniques.
Información de contacto: agranell@ibmcp.upv.es, mlobgom@ibmcp.upv.es
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Investigadores: David Alabadí, Javier Gallego-Bartolomé
Proyecto: Contribución de las proteínas DELLA al funcionamiento de “enhancers” transcripcionales.
Las proteínas DELLA son reguladores transcripcionales específicos de plantas. Uno de los mecanismos por los que la DELLA regula la expresión de genes es interaccionando con factores de transcripción (TFs) mientras estos están unidos a la cromatina, donde actúa como co-activador transcripcional. En el laboratorio, hemos identificado mediante ChIP-seq las regiones de la cromatina donde se une la DELLA de Arabidopsis RGA, que corresponden en su mayoría a regiones intergénicas. Nuestro análisis ha mostrado además que esas regiones, o picos de unión, coinciden con zonas abiertas de la cromatina donde también está la RNA polimerasa II, apuntando a que esos sitios, que están alejados del inicio de transcripción, corresponden a “enhancers” transcripcionales.
En este TFM vamos a (i) caracterizar un “enhancer” transcripcional regulado por RGA en el promotor del gen GID1a (su expresión está inducida por DELLAs); y (ii) determinar la importancia de las DELLA para la apertura de la cromatina. Para abordar el primer objetivo, contamos con líneas transgénicas por caracterizar de Arabidopsis que expresan diferentes versiones del promotor GID1a fusionado GUS, que nos permitirán determinar la relevancia del pico de unión de RGA como “enhancer”. Identificaremos el elemento cis y el TF responsable del reclutamiento de RGA mediante abordajes bioinformáticos, ayudados por el análisis de deleciones de esa región y ensayos de transactivación con TFs candidatos en Nicotiana benthamiana y empleando LUC como testigo. Una vez identificados el elemento cis y el TF, los mutaremos en Arabidopsis mediante CRISPR-Cas9, para determinar su relevancia en la regulación de GID1a por RGA.
Para abordar el segundo objetivo, determinaremos la cinética de apertura de la cromatina dependiente de DELLA mediante ATAC-seq utilizando una línea inducible de RGA. Esto nos permitirá establecer una relación causal entre acumulación de una proteína DELLA y apertura de la cromatina. En ATAC-seq, se incuban núcleos purificados con una transposasa recombinante que etiqueta las regiones abiertas de la cromatina, que posteriormente son identificadas por secuenciación masiva. Este abordaje nos permitirá identificar a nivel genómico los posibles “enhancers” dependientes de DELLA.
Información de contacto:dalabadi@ibmcp.upv.es, jagalbar@ibmcp.upv.es

http://plasticity.ibmcp.csic.es/;
https://jagalbar.wixsite.com/gallego-bartolome