Grupo Interacciones Beneficiosas Planta-Microorganismo

Estudio de las redes de interacciones plantas-hongos micorrícicos y su implicación en los mecanismos que regulan el reclutamiento entre plantas [En proyecto COEXMED II: Mecanismos implicados en la estructuración de las redes de reemplazamiento planta-planta]
Referencia: Plan Nacional (CGL2015-69118-C2-2-P)
Entidad Financiadora: Ministerio de Economía y Competitividad
Investigadores Principales: Concepción Azcón (EEZ-CSIC). Coordinador: Julio Alcántara (Univ. Jaén)
Año Inicio: 2016                               Año Fin: 2018
Resumen: Los hongos micorrícicos son reconocidos por su capacidad para aliviar los estreses que sufren las plantas e incrementar la resiliencia de individuos y comunidades vegetales, efectos especialmente importantes en un escenario de cambio global. Además, estos hongos están implicados en la dinámica de las comunidades vegetales, ej. reclutamiento de plantas, competencia entre ellas, ya que establecen las redes de micelio que conectan plantas distintas. En este proyecto se estudia la diversidad y composición específica de las comunidades de hongos formadores de micorrizas en bosques mixtos de quercineas y pinos, en el Parque Natural de la sierra de Segura y en la sierra Sur de Jaén. Se analizan distintas especies de plantas leñosas y por tanto, dos tipos de simbiosis: micorrizas arbusculares y ectomicorrizas, y las comunidades fúngicas son caracterizadas mediante técnicas de metagenómica. Nuestro principal objetivo es analizar las redes de interacción entre plantas y hongos micorrícicos y su implicación en el reclutamiento de plantas y, en último término, en los mecanismos que posibilitan la coexistencia de distintas especies en la comunidad vegetal.
Otro Personal: A. Rincón

Selección de variedades de altramuz y alfalfa y sus rizobios asociados para su uso en suelos salinos y/o contaminados por metales pesados
Referencia: Plan Nacional (AGL2013-40758-R)
Entidad Financiadora: Ministerio de Economía y Competitividad
Investigadores Principales: José Javier Pueyo y M. Mercedes Lucas
Año Inicio: 2014                               Año Fin: 2016
Resumen: Se han realizado análisis de germoplasma de Lupinus spp. y Medicago sativa e identificado variedades con tolerancia a salinidad y metales pesados con potencial aplicación en la recuperación de suelos marginales. Se ha evaluado el efecto de la sal sobre la tolerancia a metales. Utilizamos cepas de rizobios tolerantes a cadmio y mercurio con cultivares tolerantes para estudiar el efecto positivo de la inoculación frente a la fertilización nitrogenada en condiciones de estrés por metales. Los resultados permitirán ampliar el conocimiento de los mecanismos de tolerancia a estreses en leguminosas.

Utilización de leguminosas forrajeras en la fitorremediación de suelos contaminados por mercurio. Identificación de genes y mecanismos implicados
Referencia: PPII-2014-014-A
Entidad Financiadora: Junta de Comunidades de Castilla-La Mancha
Cofinanciación: Fondos FEDER
Investigador Principal: José Javier Pueyo
Año Inicio: 2014                               Año Fin: 2015
Resumen: Se estudiaron variedades de leguminosas y sus microorganismos asociados que presentaban alta tolerancia al mercurio, para evaluar su potencial acumulador y para la identificación y caracterización de genes implicados en la tolerancia al metal, mediante transcriptómica. Los resultados podrían tener aplicación en fitorremediación y en mejora vegetal.

Efecto de fuego y del genotipo del árbol huésped sobre la diversidad y estructura de las comunidades de hongos ectomicorrícicos [En proyecto MYCOBAC: El fuego y la estructura filogenética de las comunidades de bacterias del suelo y hongos ectomicorrícicos]
Referencia: Plan Nacional (CGL2011-29585-CO2-02)
Entidad Financiadora: Ministerio de Ciencia e Innovación (MICINN)
Investigador Principal: Ana Rincón (subproyecto 2); Coordinador: Miguel Verdú (CIDE-CSIC)
Año Inicio: 2012                               Año Fin: 2015
Resumen: Se estudia el papel del fuego como modulador de la estructura de las comunidades de microorganismos del suelo. Además del efecto de los parámetros ambientales (pej. Tª, humedad, pH), sobre las comunidades bacterianas y fúngicas, hemos detectado que otros factores espacio-temporales como el compartimento edáfico (suelo/rizosfera) y la estación, y bióticos, como el genotipo del árbol y la competencia por nutrientes explican cómo se estructuran dichas comunidades. Conocer los ajustes estructurales en las comunidades fúngicas es relevante porque nuestros resultados muestran que comunidades con determinadas estructuras están involucradas en procesos clave para el ecosistema como el ciclado de carbono y la movilización de nutrientes. Perturbaciones como los incendios forestales provocan alteraciones en dichas estructuras con importantes consecuencias para el funcionamiento de los bosques Mediterráneos.

Selección de variedades de alfalfa y microorganismos asociados con tolerancia a metales pesados
Referencia: Plan Nacional (AGL2009-10371)
Entidad Financiadora: Ministerio de Ciencia e Innovación
Investigador Principal: José Javier Pueyo
Año Inicio: 2010                               Año Fin: 2013
Resumen: Se identificaron variedades con alta tolerancia a metales pesados con potencial utilización en la fitoextracción y/o fitoestabilización de cadmio y mercurio de suelos contaminados, en combinación con inoculantes bacterianos. Se estudiaron líneas transgénicas que expresan la proteína antioxidante flavodoxina y genes que dan lugar a la acumulación de altos niveles de osmolitos, relacionados con la tolerancia a estrés por metales pesados. Se analizaron genes, enzimas, mecanismos y rutas metabólicas implicados en la tolerancia.

Aplicación de leguminosas inoculadas con rhizobia seleccionados para restauración de zonas contaminadas con mercurio.
Referencia: POII10-0211-5015
Entidad Financiadora: Junta de Comunidades de Castilla-La Mancha.
Cofinanciación: Fondos FEDER
Investigador principal: Mercedes Fernández Pascual
Año Inicio: 2010                               Año Fin: 2013
Resumen: El proyecto se centró en la recuperación de zonas contaminadas con mercurio en la zona de Almadén (Ciudad Real), mediante la revegetación y/o restauración con leguminosas nativas inoculadas con rhizobia seleccionados, con objeto de controlar y remediar la contaminación provocada por el mercurio procedente de las minas. Con las cepas de rhizobia seleccionadas en el proyecto anterior se obtuvieron plantas noduladas y se procedió al establecimiento de plantaciones de leguminosas arbustivas inoculadas en las áreas preseleccionadas. Se demostró que la inoculación  con una cepa resistente a mercurio (L7AH) confiere a Lupinus albus la habilidad de crecer con altas concentraciones de mercurio y de acumular este metal pesado, por lo que se propuso que esta simbiosis podía ser usada en rizorremediacion de suelos contaminados con mercurio. El estudio de los mecanismos de tolerancia de Lupinus al mercurio al ser inoculado con la cepa tolerante ha establecido que el mantenimiento de la estructura celular de hojas y nódulos junto con la exclusión del mercurio de la zona infectada de los nódulos formados por la cepa resistente a mercurio, son los principales mecanismos para la adquisición de la tolerancia.
Otro Personal: B. Ruiz, M.A. Quiñones.

BACCARA - Forecasting forest diversity under the influence of climatic changes and the consequences for stability and productivity of forest ecosystems (Web: www.baccara-project.eu)
Referencia: Unión Europea (FP7-KBBE-2008-1-2-06)
Entidad Financiadora: VII Programa Marco Unión Europea
Cofinanciación: Fondos FEDER
Investigador principal: Hervé Jactel (INRA-Francia)
Año Inicio: 2009                               Año Fin: 2012
Resumen: Se estudia el impacto del cambio climático en la estructura de los bosques y el efecto de parámetros como temperatura y precipitación sobre los procesos ecológicos que modelan la composición de especies arbóreas ej. facilitación, competencia. Los hongos son piezas clave en los bosques ya que están implicados en diversos servicios ecosistémicos y en la mediación de la respuesta de los árboles. En este contexto, se evalúa específicamente el efecto del clima sobre las comunidades fúngicas asociadas a pino silvestre a lo largo de gradientes climáticos en Europa y caracterizadas mediante técnicas de metagenómica. Nuestros resultados muestran que la riqueza fúngica total es más dependiente del pH del suelo que del clima. Sin embargo, cuando se analizan grupos concretos de hongos ej. ascomicetes, basidiomicetes, se aprecian distintas respuestas a variables climáticas y edáficas. Además, esta respuesta depende del compartimento edáfico (raíces/suelo) dónde se encuentren estos hongos y de su estilo de vida (micorrícicos/saprófitos), lo cual sugiere distintos roles funcionales dentro de la comunidad con efectos potenciales a nivel de ecosistema.
Otro Personal: F. Valladares, A. Rincón.

• Identificación de cultivares de leguminosas y de cepas de rizobio con elevada tolerancia a metales pesados y potencial uso en fitorremediación.

García de la Torre, V.S., Coba de la Peña, T., Lucas, M.M., Pueyo, J.J. 2013. Rapid screening of Medicago truncatula germplasm for mercury tolerance at the seedling stage. Environmental and Experimental Botany 91: 90-96.

Ruiz-Díez, B., Quiñones, M.A., Fajardo, S., López, M.A., Higueras, P., Fernández-Pascual, M. 2012. Mercury-resistant rhizobial bacteria isolated from nodules of leguminous plants growing in high Hg-contaminated soils. Applied Microbiology and Biotechnology 96: 543-554.

Nonnoi, F., Chinnaswamy, A., García de la Torre, V.S., Coba de la Peña, T., Lucas M.M., Pueyo, J.J. 2012. Metal tolerance of rhizobial strains isolated from nodules of herbaceous legumes (Medicago spp. and Trifolium ssp.) growing in mercury-contaminated soils. Applied Soil Ecology 61: 49- 59.

• Obtención de leguminosas y de bacterias modificadas genéticamente con tolerancia mejorada a salinidad y metales pesados y que permiten el estudio de los mecanismos implicados.

Coba de la Peña, T., Redondo, F.J., Manrique, E., Lucas, M.M., Pueyo, J.J. 2010. Nitrogen fixation persists under conditions of salt stress in transgenic Medicago truncatula plants expressing a cyanobacterial flavodoxin. Plant Biotechnology Journal 8: 954-965.

Shvaleva, A., Coba de la Peña, T., Rincón, A., Morcillo, C.N., García de la Torre, V.S., Lucas, M.M., Pueyo, J.J. 2010. Flavodoxin overexpression reduces cadmium-induced damage in alfalfa root nodules. Plant and Soil 326: 109-121.

• Descubrimiento de una nueva especie de rizobio: Bradyrhizobium retamae, que presenta alta tolerancia a mercurio.

Guerrouj, K., Ruiz-Díez, B., Chahboune, R., Ramírez-Bahena, M.-H., Abdelmoumena, H., Quiñones, M.A., Missbah El Idrissi, M., Velázquez, E., Fernández-Pascual, M., Bedmar, E.J., Peix, A. 2013. Definition of a novel symbiovar (sv. retamae) within Bradyrhizobium retamae sp. nov., nodulating Retama sphaerocarpa and Retama monosperma. Systematic and Applied Microbiology 36: 218-223.

• Obtención de tolerancia a mercurio en plantas de altramuz mediante inoculación con una cepa de rizobio resistente a dicho metal pesado.

Quiñones, M.A., Ruiz-Díez, B., Fajardo, S., López, M.A., Higueras, P. y Fernández-Pascual, M. 2013. Lupinus albus plants acquire mercury tolerance when inoculated with an Hg-resistant Bradyrhizobium strain. Plant Physiology and Biochemistry 73: 168-175.

• Definición de los efectos del fuego sobre la diversidad y estructura de las comunidades ectomicorrícicas asociadas al regenerado natural del bosque.

Rincón, A., Pueyo, J.J. 2010. Effect of fire severity and site slope on diversity and structure of the ectomycorrhizal fungal community associated with post-fire regenerated Pinus pinaster Ait. seedlings. Forest Ecology and Management 260: 361-369.

Rincón A., Santamaría-Pérez, B., Ocaña, L., Verdú, M. 2014. Structure and phylogenetic diversity of post-fire ectomycorrhizal communities of maritime pine. Mycorrhiza 24: 131-141