Interacciones Beneficiosas Planta-Microorganismo (IBPM)

Descripción

Las líneas de investigación del grupo se centran en el estudio de la simbiosis Rhizobium-leguminosa y la simbiosis ectomicorrícica y sus mecanismos de tolerancia a estreses ambientales con el objetivo de optimizar su aplicación en agricultura y en la recuperación de suelos y ecosistemas degradados.

Líneas de investigación

  • Estudio de las simbiosis leguminosa-rizobio y ectomicorrícica.
  • Análisis de la diversidad microbiana en sistemas agrícolas y forestales.
  • Evaluación de la respuesta de plantas y microorganismos a estreses abióticos y cambio global.
  • Fitorremediación y restauración de suelos mediante asociaciones simbióticas.

Proyectos

  •     Evaluación de la biodiversidad y las relaciones suelo-planta en sistemas productores de trufa para el óptimo manejo y gestión de sus producciones (TUBERLINKS)

    Referencia:
    PID2022-1364780B-C31
    Entidad Financiadora:
    MICINN, AEI
    Entidades Participantes:
    ICA-CSIC, CITA, UdL
    Coordinador:
    A. Rincón (ICA-CSIC)
    Investigador Principal:
    SP1: A. Rincón (ICA-CSIC); SP2: JJ. Peguero (CITA); SP3: JA. Bonet (UdL)
    Año inicio:
    2023
    Año fin:
    2027
    Resumen:
    TUBERLINKS es un innovador proyecto que aúna investigación básica y aplicada para optimizar la gestión de la producción de trufa negra. El objetivo último es proporcionar nuevas evidencias sobre las interacciones ecológicas en el suelo de bosques/plantaciones truferas, y sus vínculos con la fisiología del árbol huésped, para optimizar estrategias basadas en el conocimiento, para la gestión sostenible de las plantaciones truferas. TUBERLINKS se basa en el planteamiento de que la comprensión del ciclo de vida de la trufa y de la ecología (biodiversidad, funcionamiento) del sistema suelo-trufa-árbol y sus interacciones con el entorno (clima, suelo), permitirá la gestión óptima de los sistemas agroforestales truferos. Nuestra hipótesis de partida es que es posible aumentar el rendimiento de la producción de trufa optimizando las prácticas de manejo en las plantaciones, basándonos en una mejor comprensión del sistema suelo-trufa-árbol en su conjunto. TUBERLINKS propone tres Objetivos Generales: O1: Estudiar el impacto del micelio de trufa en el suelo (físico-químico, biodiversidad), su dinámica temporal en sistemas truferos silvestres y gestionados, y evaluar las consecuencias funcionales (flujos de C y nutrientes). O2: Evaluar el rendimiento fisiológico de Quercus spp. colonizados por Tuber y el impacto de la escasez de agua (tanto sequía edáfica como atmosférica) y la limitación de nutrientes en el sistema suelo-árbol huésped. O3: Perfeccionar las técnicas de cultivo de la trufa en función de las necesidades fisiológicas del árbol huésped y de la dinámica abiótica/biótica del suelo, considerando el sistema árbol-trufa-suelo en su conjunto. Para alcanzar estos objetivos, se usarán varias metodologías, desde el muestreo de suelo, trufas y otros organismos, hasta técnicas moleculares e isotópicas y tecnologías punteras de teledetección, en ensayos de campo e invernadero. TUBERLINKS generará nuevos conocimientos para una amplia gama de usuarios finales sobre: i) la ecología de la trufa y las interacciones de la biodiversidad en los sistemas truferos, ii) el funcionamiento del entorno edáfico de la trufa (bioindicadores), iii) las claves ecofisiológicas del árbol huésped vinculadas a la producción de trufa, iv) la susceptibilidad de los sistemas agroforestales de trufa a la gestión y limitaciones ambientales, y las sinergias del complejo suelo-trufa-árbol.

  •     SOILNET: Interacciones tróficas y no tróficas de las redes edáficas e impactos en los servicios ecosistémicos

    Referencia:
    RED2022-134253-T
    Entidad Financiadora:
    MCIU. Red Temática
    Entidades Participantes:
    INIA-CSIC, Asoc BC3 Basque Centre for Climate Change; UVIGO; UAB-CREAF, UPM (ETSMFMN); CSIC (ICA; EEZA; IPE; IPNA)
    Investigador Principal:
    S. Sánchez (INIA-CSIC); Participante ICA: A. Rincón
    Año inicio:
    2023
    Año fin:
    2024
    Resumen:
    La red cuenta con investigadoras/es especialistas en diferentes en diferentes organismos y componentes del suelo, así como en sus interacciones bióticas. Tiene como objetivo principal desarrollar un nuevo marco conceptual de interacciones tróficas y no tróficas que expliquen la funcionalidad del suelo y sus servicios ecosistémicos. La red Ecosoil (CGL2017-90635-RED) estableció las bases teóricas de este marco conceptual y compiló la literatura relevante. Esta nueva propuesta lleva como título “SoilNet: Trophic and non-trophic interactions in soil food webs and their impact on ecosystem services”, y buscará, identificará y caracterizará interacciones bióticas poco estudiadas, incluyendo las redes de ingestión-egestión, a diferentes escalas de la estructura del suelo. La red SoilNet persigue completar el trabajo iniciado anteriormente desarrollando el nuevo marco teórico que suponga un paso hacia adelante en nuestro conocimiento de la funcionalidad biológica del suelo, que se publicará en una revista de impacto y afianzará las sinergias entre los grupos de investigación implicados en la misma.

  •     Biotecnología de las interacciones beneficiosas entre plantas y microorganismos: importancia de las interacciones planta-microorganismo en la resiliencia de los cultivos

    Referencia:
    RED2022-134667-T
    Entidad Financiadora:
    Ministerio de Ciencia Innovación y Universidades (MCIU). Red Temática
    Entidades Participantes:
    U. Salamanca, ICA-CSIC, IRNASA-CSIC, U. Pública Navarra, IFAPA, U. Sevilla, U. Autónoma Madrid, U. León, EEZ-CSIC, U. Politécnica Madrid, U. San Pablo CEU, U.Navarra
    Investigador Principal:
    Paula García Fraile (U. Sal)
    Año inicio:
    2023
    Año fin:
    2025
    Resumen:
    Se propone la recuperación y actualización de la Red Temática Biotecnología de las Interacciones Beneficiosas entre Plantas y Microorganismos, con la temática concreta de la Importancia de las interacciones planta-microorganismo en la resiliencia de los cultivos. Las plantas, como cualquier organismo superior, poseen un microbioma que determina su desarrollo y estado de salud, el cual puede ser decisivo en su resiliencia y adaptación a un escenario global de cambio climático. Las políticas actuales nacionales y europeas abogan por una sostenibilidad en la agricultura, al tiempo que el crecimiento exponencial de la población mundial requiere mantener o incrementar las producciones agrícolas y el calentamiento global está originando una mayor incidencia de los efectos negativos de las sequías, las altas temperaturas y la salinización de los suelos en las producciones agrícolas de muchas regiones del Planeta y, en concreto, de nuestro país. Algunos microbios que establecen interacciones con plantas son capaces de promocionar su crecimiento y producción, así como su resiliencia a estreses abióticos. El avance en el conocimiento de las interacciones beneficiosas entre plantas y microorganismos permitirá disponer de las herramientas necesarias para un posterior manejo biotecnológico del holobionte planta, mediante el desarrollo y aplicación de bioinoculantes microbianos que garanticen la seguridad alimentaria a pesar de la situación actual del impacto negativo del calentamiento global en las producciones agrícolas y la competencia por los recursos. Anteriores ediciones de esta Red (I-VIII), mantenida hasta 2011, se centraron en la biotecnología de las interacciones entre plantas y microorganismos, fomentando colaboraciones entre los distintos grupos participantes y la transferencia de resultados para lograr una agricultura más sostenible. En esta IX Red temática, se perseguirá aunar los conocimientos, recursos y esfuerzos en la investigación de los grupos integrantes, en materia de interacciones planta-microorganismo en relación con su importancia y aplicabilidad en la mejora de la tolerancia de los cultivos a las situaciones de estrés derivadas del cambio climático (principalmente sequías, altas temperaturas y salinidad) y en la producción agrícola sostenible, para garantizar la seguridad alimentaria a pesar de la creciente demanda y competencia global por los recursos. A través de una serie de actuaciones (reuniones de grupo con otros grupos afines, empresas y asociaciones de agricultores, creación de una web y difusión de contenidos en redes sociales, creación de un ciclo de seminarios y edición de un libro de los resultados de la web, creación de un inventario de recursos materiales y humanos y participación en eventos de divulgación), se pretende: i) Fomentar el intercambio de ideas y establecimiento de colaboraciones en materia de investigación; ii) Promover la interacción con otros grupos de investigación, nacionales e internacionales, de fuera de la red; iii) Promover el aprovechamiento de equipos, servicios y tecnologías implementadas en cada uno de los grupos de la red en el desarrollo de investigaciones conjuntas; iv) difundir la Red y sus actividades a la sociedad; v) impulsar la transferencia de resultados y la interacción con el tejido socioproductivo.

  •     White lupin and its associated bacteria as a heavy metal phytoremediation tool with environmental and agronomic added value (LUPIMETAL)

    Referencia:
    PID2021-125371OB-I00
    Entidad Financiadora:
    AEI
    Entidades Participantes:
    ICA-CSIC
    Investigador Principal:
    JJ Pueyo (IP1) y MM Lucas (IP2) (ICA-CSIC)
    Año inicio:
    2022
    Año fin:
    2025
    Resumen:
    Contamination of agricultural soils by heavy metals has become a prime concern for today's society, as it entails serious environmental risks, feed and food security issues, and a threat to animal and human health, as plants constitute the main source for heavy metal entry into the food chain. White lupin (Lupinus albus) is a legume protein crop that establishes symbiosis with soil bacteria capable of nitrogen fixation. It also develops cluster roots, which are root structures with hundreds of short rootlets that greatly increase the root surface in contact with the rhizosphere, and exude significant amounts of organic acids, phenolics and other compounds that solubilize soil organic P, mobilize Fe and other nutrients and immobilize toxic heavy metals, thus allowing growth in nutrient-poor and polluted soils. Previous results from our group have proven that white lupin has a potential use in phytoremediation as a phytoimmobilizer plant by rhizosequestration of heavy metals, and cluster roots act as metal hyperaccumulators. The present proposal, LUPIMETAL, aims to advance our understanding in an integrated way through a multifaceted analysis of the plant and its associated bacteria as a heavy metal remediation tool. Identifying heavy metal-tolerant lupin cultivars that display abundant cluster root formation will be achieved through germplasm screening of at least 300 accessions. Tolerant and efficient symbiotic rhizobia from polluted soils will also be selected. The whole system will be analyzed from different perspectives, with diverse tools to understand mechanisms, identify genes, proteins and metabolites involved in the plant tolerance, uptake, accumulation, detoxification and immobilization of heavy metals with the final aim of engineering a perfect bioremediation ensemble to be used in the recovery of polluted soils and the restoration of agroecosystems, contributing to the reduction of environmental and food- and feed-associated health risks. The expected results will contribute to the Spanish and European societal challenges of combating soil contamination and landscape degradation, and ultimately to the environmentally-conscious development of a sustainable agriculture aimed to ensure global food security.

  •     Evaluación de estrategias basadas en la biodiversidad microbiana para la restauración y remediación del suelo (MIDIVERSOIL)

    Referencia:
    TED2021-132350B-I00
    Entidad Financiadora:
    MICINN. Plan Recuperación, Transformación y Resiliencia.
    Entidades Participantes:
    ICA-CSIC
    Investigador Principal:
    A. Rincón (IP1) y JJ. Pueyo (IP2) (ICA-CSIC)
    Año inicio:
    2022
    Año fin:
    2024
    Resumen:
    El proyecto MIDIVERSOIL se centra en dos casos de estudio de degradación del suelo: los efectos de los incendios y la contaminación por mercurio derivada de la minería. Ambas perturbaciones pueden producirse por causas naturales o antrópicas y, aunque distintas, pueden coincidir en el tiempo y en el espacio por ejemplo a consecuencia de erupciones volcánicas, como la que recientemente ha afectado a los ecosistemas y suelos agrícolas en una de las Islas Canarias. Nuestra hipótesis de partida es que la degradación del suelo inducida por las perturbaciones actuará como fuerza selectiva sobre las comunidades microbianas del mismo permitiendo la identificación de bioindicadores taxonómicos y/o funcionales, que podrán ser utilizados para evaluar los impactos ambientales y diseñar estrategias de restauración. La evaluación de la biodiversidad microbiana y el ciclado de nutrientes de los suelos no alterados y degradados no sólo generará conocimientos básicos sobre la ecología del suelo, sino que proporcionará biomarcadores taxonómicos y funcionales indicativos de la calidad del mismo, útiles como criterios de decisión basados en el conocimiento científico. Proponemos evaluar el impacto del fuego sobre la biodiversidad microbiana y el funcionamiento del suelo y comparar los resultados varios años después para estimar su recuperación post-incendio, así como analizar los efectos del aumento de las concentraciones de mercurio en el suelo sobre la diversidad taxonómica y funcional de la microbiota edáfica. Utilizando análisis de secuenciación masiva, llevaremos a cabo la caracterización molecular de las comunidades fúngicas y bacterianas afectadas por el fuego o la contaminación por mercurio, lo que conducirá a la identificación de taxones microbianos y gremios funcionales como potenciales bioindicadores de la calidad/degradación del suelo. Analizaremos las consecuencias de los impactos de las perturbaciones en los procesos del suelo determinando actividades enzimáticas implicadas en el ciclado de nutrientes, lo que conducirá a la identificación de bioindicadores funcionales de la calidad/degradación del suelo. Los resultados de este proyecto incluirán un inventario de indicadores microbianos, taxones fúngicos y bacterianos nativos para la inoculación potencial de plantas destinadas a revegetación y/o reforestación, así como la definición de indicadores funcionales del suelo. Se espera que estos resultados generen un importante impacto científico y técnico, y también un significativo impacto económico y social, ya que proporcionarán información muy útil para la formulación de estrategias basadas en la biodiversidad microbiana destinadas a la remediación y la restauración de los suelos

  •     Facilitación entre plantas, biodiversidad y funcionamiento ecosistémico

    Referencia:
    CIPROM/2021/063
    Entidad Financiadora:
    Generalitat Valenciana. GIE Prometeo
    Entidades Participantes:
    CIDE-CSIC, CREAF, UZH, UJA, INIA, ICA-CSIC
    Investigador Principal:
    M. Verdú (CIDE-CSIC)
    Año inicio:
    2022
    Año fin:
    2025
    Resumen:
    El cambio climático favorece las extinciones y colonizaciones locales, alterando la distribución de las especies vegetales. Sin embargo, algunas interacciones bióticas como la facilitación pueden amortiguar el impacto del cambio climático creando microhábitats adecuados. En concreto, las plantas nodrizas pueden aliviar el estrés abiótico bajo sus copas y facilitar el establecimiento de otras plantas que no podrían sobrevivir de otro modo en la comunidad. El desajuste entre las condiciones microclimáticas que reúnen las plantas facilitadoras y el clima real puede conceptualizarse como un desequilibrio climático o deuda climática que cuantifica el desfase de las respuestas de las especies y las comunidades a los cambios climáticos. Si el cambio climático empuja a las plantas nodrizas a la extinción local, las plantas facilitadas deberían pagar la deuda que, en situaciones extremas, podría llevarlas a la coextinción. Y estas coextinciones podrían traducirse en cascada en una pérdida de funciones ecosistémicas asociadas a los sistemas de plantas nodrizas facilitadoras, como las funciones ecosistémicas impulsadas por los microbios del suelo. Aquí pretendemos integrar el efecto de la facilitación en todos los linajes (plantas, hongos del suelo, bacterias y arqueas), incluyendo el cambio climático, el mantenimiento de la biodiversidad y la relación entre biodiversidad y funcionamiento de los ecosistemas. En concreto, planteamos la hipótesis de que la facilitación mantiene la biodiversidad y las funciones de los ecosistemas a costa de aumentar la deuda climática. Para probarlo, estimamos el desequilibrio climático impulsado por la facilitación y cómo afecta a distintos componentes de la biodiversidad en distintos dominios biológicos (procariotas y eucariotas) y a sus funciones ecosistémicas asociadas impulsadas por plantas y microbios del suelo (biomasa y actividad microbianas, eficiencia en el uso del carbono y tasas de descomposición y ciclado de carbono, y nutrientes). En conjunto, esperamos que estos resultados proporcionen bases sólidas para predecir los cambios que el cambio climático, al alterar la supervivencia de las plantas facilitadoras, puede provocar tanto en la pérdida de biodiversidad como en sus funciones ecosistémicas asociadas.
    Investigadores participantes:
    A. Rincón (ICA-CSIC)

  •     Tiempo de setas: El impacto del cambio climático en las comunidades de hongos del suelo en Parques Nacionales de montaña

    Referencia:
    SPIP2021-02711
    Entidad Financiadora:
    MITER. Parques Nacionales
    Entidades Participantes:
    INIA, ICA-CSIC, UdL, CITA
    Investigador Principal:
    C. Aponte (INIA-CSIC)
    Año inicio:
    2022
    Año fin:
    2024
    Resumen:
    Los hongos del suelo desempeñan una labor esencial en el funcionamiento de los ecosistemas contribuyendo a servicios ecosistémicos que van desde el secuestro de carbono y ciclado de nutrientes, el aprovechamiento culinario y el aporte de valores estéticos y culturales. A pesar de su gran importancia ecológica, económica y social, se desconoce el impacto que el cambio climático puede tener en estas comunidades. Este proyecto perseguirá tres objetivos principales: 1) Cuantificar el impacto que el cambio climático tiene en la diversidad y abundancia de estas comunidades empleando metagenómica y gradientes climáticos en tres Parques Nacionales de montaña (Sierra Nevada, Guadarrama y Ordesa y Monte Perdido)   2) Evaluar el impacto que el cambio climático puede tener en la producción de carpóforos  empelando series de datos disponibles en parcelas de seguimiento en siete distintas ubicaciones en la península ibérica;  y 3) Generar predicciones espacialmente explicitas dentro de los citados Parques Nacionales que muestren donde y cómo las comunidades y producción de carpóforos pueden variar en el futuro ante distintos escenarios climáticos.
    Investigadores participantes:
    A. Rincón (ICA-CSIC)

  •     Análisis de la tolerancia de alfalfa (Medicago sativa L.) a salinidad y metales para su uso en suelos salinizados y contaminados

    Referencia:
    COOPA20458
    Entidad Financiadora:
    CSIC
    Entidades Participantes:
    ICA-CSIC, Instituto Politécnico Nacional (México)
    Investigador Principal:
    José J. Pueyo (ICA-CSIC), Soledad Vásquez-Murrieta (IPN)
    Año inicio:
    2021
    Año fin:
    2022
    Resumen:
    El suelo es la base para el desarrollo sostenible de la agricultura y nuestra supervivencia. Las amenazas son crecientes e incluyen degradación por variedad de causas como la salinización, y la contaminación por metales pesados. La calidad alimentaria depende de la calidad de los suelos y la posible acumulación en las partes comestibles de la planta. El trabajo se realiza con variedades alfalfa (Medicago sativa L.) tolerantes a la salinidad para estudiar el efecto de los metales pesados combinado con la salinidad, ya que está puede facilitar su movilidad y vice versa. Las leguminosas son plantas pioneras en la fitoestabilización de suelos contaminados por altas concentraciones de sales por su capacidad de fijar nitrógeno atmosférico. El estudio se realiza mediante la participación de ambos grupos de trabajo para determinar la tolerancia y el efecto de la salinidad y metales tóxicos sobre la germinación y desarrollo de alfalfa, la evaluación de calidad del suelo a través de sus propiedades fisicoquímicas y actividad enzimática y la respuesta transcriptómica a la combinación de estreses para la identificación de proteínas y genes potencialmente en la respuesta y tolerancia de la planta.

  •     Molecular strategies for adaptation by legumes to toxic environments

    Referencia:
    JGI 506073
    Entidad Financiadora:
    U.S. Department of Energy’s (DOE) Office of Science
    Entidades Participantes:
    Brookhaven National Laboratory-DOE (USA) ICA-CSIC
    Investigador Principal:
    Timothy Paape (BNL-DOE) José J. Pueyo (ICA-CSIC)
    Año inicio:
    2020
    Año fin:
    2021
    Resumen:
    Legume species are essential for ecosystem function by their contribution to the nitrogen cycle and have been proposed as potential plant resources for growing crops on marginal soils, replenishing nitrogen in marginal soils, and phytoremediation of toxic soils. We have tested a large collection of the legume species Medicago truncatula (230 plant genotypes) for tolerance to that cadmium (Cd) and mercury (Hg). The plant genotypes with the highest and lowest tolerance to each metal will be sequenced using tissue specific RNA-seq for differential expression analysis. Leaf accumulation of either Cd or Hg metals has been measured. Having both tolerant and non-tolerant genotypes with high and low metal accumulation will allow differential expression patterns to be compared as divergent expression based on genotypic variation between tolerant and non-tolerant accessions, accumulating and non-accumulating cultivars and which genes are differentially up or down-regulated following metal treatments, which might contribute to metal tolerance and accumulation.

  •     Transcriptome analysis of cadmium and mercury tolerant rhizobia and the impacts of tolerance on symbiosis with legumes

    Referencia:
    JGI 506402
    Entidad Financiadora:
    U.S. Department of Energy’s (DOE) Office of Science
    Entidades Participantes:
    Brookhaven National Laboratory-DOE (USA) ICA-CSIC
    Investigador Principal:
    Timothy Paape (BNL-DOE) José J. Pueyo (ICA-CSIC)
    Año inicio:
    2020
    Año fin:
    2021
    Resumen:
    The Almadén mine region in Central Spain was in operation for nearly 2000 years and contaminated the surrounding environment with heavy metals. The host plants Medicago and Trifolium grow throughout the mine region and have adapted to high levels of heavy metals such as cadmium (Cd) and mercury (Hg). Currently, the genetic mechanisms of Cd or Hg tolerance are unknown in legumes such as Medicago or in symbiotic rhizobia. We have isolated and tested several strains of Sinorhizobium medicae (from Medicago host-plants) and Rhizobium leguminosarum (from Trifolium host-plants) that show wide variation in tolerance to heavy metals. Transcriptomics (RNA-seq) data for S. medicae and R. leguminosarum will provide useful functional understanding of genes involved in heavy metal detoxification and stress tolerance. A combination of genome assemblies of variable rhizobia strains (and two species) with transcriptomic data will provide a powerful comparative genomics analysis of genome structure, copy number variation, gene duplication, and differential gene regulation.

  •     Diseño e implementación de sistemas multiproductivos sostenibles en truficultura y análisis de los servicios ecosistémicos asociados (TUBERSYSTEMS)

    Referencia:
    RTI2018-093907-B-C22
    Entidad Financiadora:
    Agencia Estatal de Investigación
    Entidades Participantes:
    ICA-CSIC, IRTA
    Coordinador:
    Xavier Parladé (IRTA)
    Investigador Principal:
    Ana Rincón (Subproyecto SP2, ICA-CSIC)
    Año inicio:
    2019
    Año fin:
    2022
    Resumen:
    El principal objetivo es el desarrollo y aplicación de técnicas de manejo de microorganismos rizosféricos y de entomofauna para optimizar el diseño de agrosistemas multiproductivos de trufa negra (Tuber melanosporum). Como hipótesis general, proponemos que los sistemas multiproductivos sostenibles, basados en el conocimiento de las interacciones entre macro y microorganismos, proporcionarán una mejora de los servicios ecosistémicos relacionados con la Truficultura. El proyecto se estructura en dos subproyectos (liderados por IRTA e ICA-CSIC) con tres objetivos generales: i) estudio de la diversidad de macro y microorganismos y sus interacciones en sistemas productores de trufa, ii) selección y manejo de estos organismos para el establecimiento de plantaciones multiproductivas de trufa y plantas aromáticas, y iii) análisis de los servicios ecosistémicos asociados a sistemas productores de trufa. La finalidad última es conseguir generar directrices de manejo basadas en el conocimiento de la ecología de la trufa negra y aplicables a una Truficultura sostenible.
    URL:
    https://www.tubersystems.com

  •     Respuesta de la simbiosis rizobio-leguminosa a metales pesados: de análisis ómicos a la fitorremediación de suelos contaminados

    Referencia:
    AGL2017-88381-R
    Entidad Financiadora:
    Agencia Estatal de Investigación
    Entidades Participantes:
    ICA-CSIC, Universidad de Zúrich (Suiza), CEAZA (Chile)
    Investigador Principal:
    José J. Pueyo y M. Mercedes Lucas
    Año inicio:
    2018
    Año fin:
    2021
    Resumen:
    La contaminación por metales pesados o su abundancia natural en los suelos constituye un grave problema agrícola y medioambiental. La simbiosis rizobio-leguminosa es considerada una herramienta con gran potencial en la fitorremediación de suelos contaminados gracias al carácter pionero de las leguminosas y al efecto beneficioso de las bacterias, las cuales, además de hacer posible la fijación biológica de nitrógeno, pueden tener mecanismos de detoxificación propios que favorecen el establecimiento de las plantas. Las leguminosas forrajeras como Medicago truncatula, de crecimiento rápido, alta biomasa y buena cobertura, cumplen los requisitos deseables en una planta efectiva en fitorremediación, siempre que se disponga de variedades con tolerancia al metal. Además de cultivarse en algunos países y ser autóctona en España, M. truncatula es una potente herramienta para estudios genómicos y transcriptómicos. En concreto, se dispone de la colección HapMap que cuenta con más de 300 haplotipos naturales secuenciados. Se propone el fenotipado de esta colección respecto a la tolerancia a cadmio y mercurio y un estudio de asociación del genoma completo (GWAS), que permitirá identificar variedades tolerantes y determinar qué genes potencialmente implicados en la tolerancia. Un estudio GWAS preliminar realizado con un número limitado de variedades y un experimento previo de transcriptómica que hemos llevado a cabo, han mostrado que la familia de las UDP-glicosiltransferasas (UGTs) está claramente implicada en la respuesta a estrés por Hg en M. truncatula. Las UGTs participan en la biosíntesis de flavonoides y antocianinas. Se realizará un estudio de expresión de genes de UGTs por qPCR, para confirmar los análisis transcriptómicos, y un análisis metabolómico de antocianinas y compuestos relacionados. Identificados los mejores genes UGTs candidatos, se sobreexpresarán en M. truncatula y se verificará su posible efecto en la tolerancia a Hg. Los rizobios tienen un papel fundamental en el establecimiento y la tolerancia de la leguminosa por lo que se realizará un estudio transcriptómico y proteómico para identificar componentes de la respuesta bacteriana al estrés por Hg. En bacterias el operón mer está relacionado con la detoxificación de HgNuestros datos preliminares indican que la tolerancia en Ensifer meliloti está asociada a la actividad mercurio reductasa y que merA, responsable de la misma, está presente, aunque en principio no parece que merB, responsable de la detoxificación de compuestos organomercuriales, lo esté. Se propone la identificación de genes mer y su análisis funcional en rizobios en vida libre y en simbiosis. Se estudiará la presencia de merB en nuestra colección de rizobios tolerantes a Hg y se llevará a cabo la transformación estable de E. meliloti para sobreexpresar merA y merB y evaluar su papel en la tolerancia. Se comprobará en suelos contaminados por Hg la eficiencia de las plantas y de las cepas de rizobios más tolerantes y de las plantas y rizobios genéticamente modificados. Se determinará la capacidad de detoxificación de los rizobios en vida libre y la de las leguminosas noduladas. Los resultados ampliarán nuestro conocimiento sobre la respuesta de la simbiosis rizobio-leguminosa a metales pesados y su potencial en la detoxificación de suelos contaminados.

  •     La biodiversidad edáfica como recurso esencial para el funcionamiento de los ecosistemas y el uso sostenible de los recursos naturales (ECOSOIL)

    Referencia:
    CGL2017-90635-REDT
    Entidad Financiadora:
    Ministerio de Economía y Competitividad (MINECO)
    Entidades Participantes:
    Asoc BC3 Basque Centre for Climate Change; INIA; UVIGO; UPM (ETSMFMN); CSIC (CIDE; ICA; CEBAS; MNCN; IPE; IPNA)
    Investigador Principal:
    Jorge Curiel Yuste (Red Temática)
    Año inicio:
    2018
    Año fin:
    2020
    Resumen:
    La red reune expertos en diversos campos de conocimiento - ecología, microbiología, edafología, zoología, botánica – para avanzar en la comprensión del sistema suelo, sus niveles de organización y su relación con el funcionamiento de los ecosistemas terrestres. Esta red pretende estimular la generacion de conocimiento de frontera a través de la búsqueda de un lenguaje común entre las diferentes disciplinas, la estimulacion de la colaboración entre grupos, la armonización de metodologías y el desarrollo de marcos conceptuales y nuevas ideas que promuevan nuevos marcos experimentales. La red persigue el desarrollo de una visión holistica del funcionamiento del sistema suelo, ya que en el convive un cuarto de la biodiversidad global y es responsable de la genesis, formacion y mantenimiento de la matriz edáfica que sostiene la vida en el planeta.

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