memoria 2012 - instituto de biología molecular y celular ... · consiguieran desentrañar las...

MEMORIA 2012 (Año de la Energía Sostenible para todos)

MEMORIA 2014

SCIENTIFIC REPORT 2014

Año Internacional de la Cristalografía

International Year of Crystallography

INSTITUTO DE BIOLOGÍA MOLECULAR Y CELULAR DE PLANTAS

“EDUARDO PRIMO YÚFERA”

MEMORIA 2014

IBMCP Ciudad de la Innovación C/ Ingeniero Fausto Elio, s/n Edif. 8-E, Acceso G 46022 Valencia Telf.: 96 387 78 56 Fax: 96 387 78 59 Web: www.ibmcp.upv.es Correo electrónico: [email protected]

1. Carta del Director

Letter of the Director…………………………………………..……………………….…… 5

2. Estructura y Personal

Structure and Staff ……………………..…………………………………………………… 9 Organigrama / Organizational chart 11 Dirección / Management 13 Junta de Instituto / Institute Board 13

Servicios Generales / General Services 14 Servicios Científicos – Técnicos / Scientific-Technical Services 18 Líneas y Sublíneas de Investigación / Research Group and Sub 21 3. Indicadores de Progreso IBMCP

Progress Indicators ………………………………………………………………………… 23 Personal / Staff 24 Publicaciones / Publications 25 Tésis / Theses 36 Estancias Internacionales / International Research Stays 38

Financiación / Financing Resources 38 Máster IBMCP / IBMCP Master 39 Seminarios IBMCP / IBMCP Seminars 40 4. Divulgación y Comunicación

Science Dissemination and Comunication ………………………………………… 43 Actividades de Divulgación / Outreach Activities 44 Comunicación – Notas de Prensa / Communication – Press Releases 46

5. Memoria Líneas y Grupos de Investigación……………………………………… 49 Desarrollo y Acción Hormonal en Plantas Hormonal Action and Development in Plants Desarrollo Reproductivo / Reproductive Development 50 Regulación de la Señalización y el Metabolismo de Hormonas / Regulation of Hormone Metabolism and Signaling 58

Biotecnología y Mejora Vegetal de Especies Cultivadas Plant Breeding and Biotechnology of Crop Species 74

Mecanismos de la Respuesta al Estrés en Plantas Mechanisms of Stress Responses in Plants Estrés Abiótico / Abiotic Stress 86 Señalización y Respuesta al Estrés Biótico / Signaling and Responses to Biotic Stress 102 Virología Molecular y Evolutiva de Plantas Plant Molecular and Evolutionary Virology 106

Memoria 2014

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2014, fue proclamado Año Internacional de la Cristalografía por la Asamblea General de Naciones Unidas

conmemorando el centenario de la entrega del Premio Nobel de Física de 1914 a Max von Laue por su “descubrimiento de la difracción de los rayos X por los cristales”. Pero lamentablemente también conmemoramos el centenario del inicio de la I Guerra mundial y los 70 años del desembarco de Normandía que sería el principio del fin de la II Guerra Mundial. De alguna u otra manera estos tres acontecimientos están indirectamente conectados dado que fueron precisamente los físicos estructuralistas los que, desencantados, de las aplicaciones bélicas de sus descubrimientos, consiguieran desentrañar las estructuras de las moléculas de la vida, moléculas que tienen un papel preponderante en las investigaciones que llevamos a cabo en el IBMCP. Es una agradable coincidencia que también se cumplan en el 2014 los 50 años de la presentación de la identificación preliminar de los 64 codones que completan el Código Genético por parte de Marshall Nirenberg en el meeting de la International Union of Biochemistry and Molecular Biology celebrado el 31 de julio de 1964 en Nueva York. También en este año celebramos los 75 años del CSIC y los 40 años de la primera promoción de Ingenieros Agrónomos de la Universidad Politécnica de Valencia, las dos instituciones que le dan el carácter mixto a nuestro Instituto.

Lamentablemente en 2014 sigue la continua pérdida de RRHH debida a la desinversión en este capítulo a

nivel nacional, especialmente entre los doctores de alta cualificación lo que les lleva a volver de nuevo a laboratorios extranjeros o en el peor de los casos a reorientar su futuro laboral en actividades muy distantes a su formación científica. En términos absolutos, a nivel de personal en el Instituto estamos ahora en cifras similares a los de hace más de una década. Sin duda un tremendo retraso del que nos costará mucho recuperarnos.

Afortunadamente, la pérdida de RRHH y la desinversión financiera no se han traducido todavía en pérdida de rendimiento Cientifico constatable dado que hemos superado por cuarto año consecutivo la cifra de 100 publicaciones SCI y un índice de impacto promedio superior al 5. Sin duda, esto se debe a que todavía estamos obteniendo los resultados de épocas inmediatamente precedentes mucho mejores. Muchos y muy buenos han sido por tanto los trabajos que se han realizado en el IBMCP durante 2014. Un equipo del IBMCP, junto con la Unidad de Investigación en Genómica Vegetal de Evry en Francia, ha abierto una nueva vía para aumentar la longevidad de las semillas de las plantas mediante ingeniería genética. Otro equipo, con la colaboración de la Universitat de València y la Universidad de Dublín ha descubierto un mecanismo que explica el proceso por el que los genes duplicados se conservan en los genomas y generan nuevas funciones en los individuos. También se ha participado en una investigación que ha permitido la obtención de naranjas en menos tiempo del habitual, de color amarillo intenso y con un mayor contenido en antioxidantes. Finalmente, un Grupo del IBMCP, en colaboración con la U. de Valencia, ha descifrado la topología de la interacción de la proteína de transporte del virus del mosaico del tabaco (TMV), un virus que se utiliza como sistema modelo, y que puede resultar clave para el control de la resistencia de las plantas a las infecciones.

En 2014 hemos recibido otras alegrías en forma de reconocimientos. El profesor de investigación del CSIC, José Pío Beltrán, ha sido elegido nuevo presidente de la European Plant Science Organisation (EPSO), una organización académica independiente que representa a más de 223 institutos de investigación, universidades y departamentos de 30 países. Por otra parte el equipo de Biologia Sintetica de la UPV, coordinado por el investigador del IBMCP Diego Orzaez ganó en el MIT una medalla de oro y el premio especial Best part Collection en el iGEM 2014 por su trabajo Sexy Plant. iGEM es la principal competición universitaria de Biología Sintética. En esta décima edición se han presentado 247 equipos de otras tantas Universidades de todo el mundo. El proyecto "Sexy Plant" presentado por el equipo de la UPV, ha sido realizado en colaboración con el IBMCP y ha recibido el apoyo del Vicerrectorado de Alumnado y Extensión Universitaria, de ambas escuelas y de la Cátedra Bayer Crop Science de la UPV. Finalmente, el prestigioso divulgador científico Carl Zimmer ha hecho un reportaje en la revista Time sobre el mundo del RNA en el que incluye entrevistas a los investigadores del IBMCP R. Flores y S. Elena tomando como punto de partida su reciente publicación en la que consideran a los viroides vestigios de un mundo RNA.

Siguiendo nuestro compromiso en la divulgación de la ciencia este año hemos acogido a 3 de los ganadores de la Olimpiadas Nacionales de Biología y han realizado una estancia de una semana familiarizándose con las técnicas punteras en Biotecnología Vegetal. También seguimos ofertando la iniciativa PLANTéatelo, la ciencia es divertida, para el fomento de vocaciones científicas entre estudiantes de Primaria y 1er ciclo de la ESO y las visitas guiadas que periódicamente organizamos que han permitido que más de 300 estudiantes de Secundaria conozcan nuestras investigaciones y cómo las hacemos.

Finalmente y recurriendo una vez mas a nuestro admirado D. Santiago Ramón y Cajal utilizamos una cita suya que sigue estando tan vigente como hace 100 años: “Al carro de la cultura española le falta la rueda de la ciencia”.

Vicente Pallas Director

Inmunolocalización de una proteína en los estambres del guisante mediante microscopía de fluorescencia. (Luis Antonio Cañas Clemente; coautoría María Dolores Gómez y José Pío Beltrán). Obra seleccionada por Fotociencia.

http://www.un.org/ga/search/view_doc.asp?symbol=A/RES/66/284

Scientific Report 2014

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2014 was announced as the International Year of Crystallography by the United Nations General Assembly to

commemorate the centenary of Max von Laue receiving the 1914 Nobel Prize in Physics for his “discovery of diffraction of X-rays in crystals”. Unfortunately in the same year, we also commemorated the centenary of World War I and the 70th anniversary of the Normandy Landings, which marked the beginning of the end of World War II. In one way or another, these three events are indirectly connected as it was precisely structuralistic-type physicists who, disillusioned by the way their discoveries were applied to war, managed to unravel the structures of life molecules. These molecules play a predominant role in investigations carried out here, at the IBMCP Centre. It is a pleasing coincidence that in 2014, 50 years have passed since the presentation of the preliminary identification of the 64 codons that completed the Genetic Code by Marshall Nirenberg during the International Union of Biochemistry and Molecular Biology Meeting held on 31 July 1964 in New York. In 2014, we also celebrated 75 years of the CSIC (Spanish Higher Council for Scientific research) and 40 years since the first Agronomists promotion of the Polytechnic University of Valencia, these being the two institutions that form our Mixed Research Centre.

Sadly the constant loss of human resources has continued in 2014 due to the disinvestment in this budget item

nationwide, especially among highly qualified doctors. This means they once again move to overseas laboratories or, as a last resort, redirect their occupational future to activities that vastly differ from their scientific training. In absolute and personnel terms, our Institute is currently managing similar figures to those it had a little over a decade ago. Evidently, the cost we will pay to overcome this setback will be very high.

Fortunately, loss of human resources and today’s financial disinvestment have still not entailed loss of observable scientific performance as we have exceeded the figure of 100 SCI publications for the fourth year running, and our average impact index was above 5. This is no doubt due to us still obtaining results from much better times. And so it is that the IBMCP has conducted many and good works in 2014. An IBMCP team, along with the Research Unit in Plant Genomics at Evry, France, has opened up a new way of prolonging the longevity of plant seeds by genetic engineering. Another IBMCP team, in collaboration with the University of Valencia and the University of Dublin, has discovered a mechanism that explains the process by which duplicated genes are conserved in genomes and generate new functions in individuals. It has also participated in a research work that has allowed oranges to be obtained in a shorter time than usual. These oranges are intensely yellow and have a higher antioxidants content. Finally, an IBMCP group, in collaboration with the University of Valencia, has deciphered the topology of the interaction of the transport protein of TMV (tobacco mosaic virus). This virus is used as a model system and can be key in controlling resistance of plants to infections.

In 2014 we experienced other joys that came as acknowledgements. José Pío Beltrán, professor of research of the CSIC, was elected the new Chair of the European Plant Science Organisation (EPSO), an independent academic organisation that represents more than 223 research institutes, universities and departments from 30 countries. The UPV’s Synthetic Biology Team, coordinated by IBMCP researcher Diego Orzaez, received a gold medal at the MIT and the Best Part Collection special iGEM 2014 award for its work Sexy Plant. iGEM is the main university-based Synthetic Biology competition. During its 10th edition, 247 teams from the same number of universities were present. The "Sexy Plant" project, presented by the UPV team, has collaborated with the IBMCP and been supported by the Vice-Rectorate for Student Affairs and Campus Life of both institutions, and also by the UPV’s Bayer Crop Science Chair. Finally Carl Zimmer, the prestigious science writer, wrote a report for Time magazine on the world of RNA, which included interviews with IBMCP researchers R. Flores and S. Elena, and began with their recent publication which considers viroids to be traces from an RNA world.

Given our commitment to diffuse science, we have this year hosted three National Biology Olympics winners, who have been on a 1-week stay to become familiar with the leading Plant Biotechnology techniques. We still continue with the PLANTéatelo science is fun initiative to promote scientific vocations among Primary Education pupils and Year-1 Secondary Education pupils, and also visited guides, which we periodically run, which have allowed more than 300 Secondary Education pupils to know about our research and how we investigate.

Finally, and once again resorting to our highly admired Santiago Ramón y Cajal, we end with his citation, which is as valid today as it was 100 years ago: “The Spanish cart of culture needs a wheel of science”.

Vicente Pallas Director

Immunolocalization of a protein in pea stamens by fluorescence microscopy. (Luis Antonio Canas Clemente, coauthored Maria Dolores Gomez and Jose Pio Beltran). Work selected by Fotociencia

http://www.un.org/ga/search/view_doc.asp?symbol=A/RES/66/284

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Memoria 2014

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ORGANIGRAMA / ORGANIZATIONAL CHART

Administración y Gerencia

Almacén

Biblioteca

Dirección

Vicedirección

Gerencia

Comisiones

Secuenciación de ADN y

Análisis de la expresión Génica

Proteómica

Microscopía

Metabolómica

Genómica

Bioinformática

Unidad de Servicios

Científico-Técnicos

Seguridad Radiológica,

Química y Biológica

Mantenimiento

Invernaderos

Lavado y Esterilizado

Junta de Instituto Claustro Científico

Servicios Generales

Desarrollo y Acción Hormonal en

Plantas

Biotecnología y Mejora Vegetal

de Especies Cultivadas

Mecanismos de la Respuesta al

Estrés en Plantas

Virología Molecular y Evolutiva de

Plantas

Departamentos

Vicedirección Adjunta

Cultura Científica

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DIRECCIÓN / MANAGEMENT

JUNTA DE INSTITUTO / INSTITUTE BOARD

DIRECTOR / DIRECTOR: Vicente Pallás Benet VICEDIRECTOR / VICE-DIRECTOR: Lynne Yenush VICEDIRECTOR ADJUNTO/VICE-DIRECTOR - SCIENTIFIC OUTREACH PROGRAMS: Luis A. Cañas Clemente SECRETARIO ADJUNTO / SECRETARY: Juan Ramón Galdeano Richart JEFES DE DEPARTAMENTO / DEPARTMENT HEADS: Francisco Madueño Albí Antonio Granell Richart Carmen Hernández Fort Ramón Serrano Salom REPRESENTANTE DE PERSONAL CIENTÍFICO/REPRESENTATIVE OF SCIENTIFIC STAFF: María Pilar López Gresa REPRESENTANTE RESTO DE PERSONAL/REPRESENTATIVE OF THE REMAINDER STAFF: María Victoria Palau Vich

DIRECTOR/DIRECTOR : Vicente Pallás Benet VICEDIRECCIÓN/VICE-DIRECTOR: Lynne Yenush

GERENCIA/MANAGER: Juan Ramón Galdeano Richart

VICEDIRECCIÓN ADJUNTA/VICE-DIRECTOR - SCIENTIFIC OUTREACH PROGRAMS: Luis A. Cañas Clemente

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SERVICIOS GENERALES / GENERAL SERVICES

ADMINISTRACIÓN / Administration

La Administración del Instituto está estructurada en tres áreas funcionales:

ÁREA DE GESTIÓN ECONÓMICO-FINANCIERA Y PRESUPUESTARIA. Funciones:

o Gestión presupuestaria. o Gestión contable o Gestión de tesorería. o Pagaduría. o Gestión de viajes y dietas.

ÁREA DE GESTIÓN DE PROYECTOS, COMPRAS Y PATRIMONIO. Funciones:

o Justificación de proyectos y contratos de investigación

o Gestión de cuentas internas. o Adquisición centralizada de

bienes. o Gestión de contratos de obras,

suministros, servicios y consultoría.

o Supervisión de compras. o Patrimonio. Inventario de bienes.

ÁREA DE RECURSOS HUMANOS. Funciones:

o Contrataciones temporales ( Becas, Contratos por Obra o Servicio).

o Vacaciones, permisos y licencias. o Asistencia en la elaboración de

informes.

Responsable de gestión CSIC / Head of management service CSIC Consuelo Martínez Bosch Habilitado pagador / Paymaster Auxiliadora Canavese Casesnoves Responsable de gestión UPV / Head of management service UPV Pilar Carbonell Patricia Casas Font Técnicos de Servicios Comunes / Tecnical Assistans common services Cristina Rozalen García Responsible de Recursos Humanos / Head of human resources service Ana María Mira Martínez Secretaria de Dirección / Secretary to Managing director

María Ortiz Huedo

The administration of the Institute is divided into three functional areas: • ECONOMIC AND FINANCIAL MANAGEMENT Functions: o Budget management o Accounting o Paymaster o Management of travel expenses

• PROJECT MANAGEMENT, PROCUREMENT AND HERITAGE. Functions: o Preparation of financial

documentation for Fianl Reports of Research Grants and Contracts

o Management of internal accounts o Supervision of centralized

purchases of common supplies and equipment

o Management of subcontracts for services and consulting

o Inventory of products and equipment

• AREA HUMAN RESOURCES. Functions: o Preparation of paperwork related

to contracts and fellowships for temporary employees (Pre- and post-doctoral fellows, technicians).

o Preparation of petitions for vacation time or leave of absence

o Assistance in annual and final report preparation


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ALMACEN / Warehouse

Responsable / Head of service

Juni Brines

BIBLIOTECA / Library

Responsable / Head of service Ramón Nogales

INFORMÁTICA / Computing Service

Responsable / Head of Service Alexis González Ramón Nogales

El Almacén del IBMCP, es el servicio responsable de la gestión y recepción centralizada de pedidos y compras del Instituto. Las funciones principales realizadas por este servicio, son:

Información y asesoramiento al personal investigador

Mantenimiento base de datos de material

Realización de pedidos

Recepción de material.

Gestión de albaranes.

La Biblioteca especializada del Instituto forma parte de la Red de Bibliotecas del CSIC. Sus catálogos de libros y revistas están disponibles dentro de Catálogos del CSIC. La Biblioteca del IBMCP tiene como objetivo prioritario ofrecer un apoyo eficaz en las necesidades bibliográficas y documentales de sus investigadores.

El Servicio de Informática del IBMCP se encarga de la gestión y administración de los más de 130 equipos informáticos (entre ordenadores personales, servidores Windows y UNIX, impresoras y otros periféricos) existentes en el centro, los cuales son utilizados por cerca de 200 usuarios.

The IBMCP Warehouse is the service responsible for the centralized management of purchases (ordering and reception/distribution of packages) made by the investigators of the Institute. The main functions performed by this service are: Information and advice to research

staff regarding the purchase of research products

Maintaining a database of purchases

Ordering Receiving and distributing material Management of delivery notes

The specialized library of the Institute is part of the CSIC Library Network. Catalogs of books and magazines are available in catalogs of CSIC. The primary goal of the IBMCP Library is to provide effective support regarding literature and documentary needs of its researchers.

The Computing Service of IBMCP is responsible for the management and administration of over 130 computers (including personal computers, Windows and UNIX servers, printers and other peripheral computing equipment).

http://bibliotecas.csic.es/

http://bibliotecas.csic.es/

http://aleph.csic.es/

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INVERNADERO / Greenhouse

Responsable / Head of Service Maria Victoria Palau Vich

Técnicos / Tecnical Assistans Rafael Martínez Pardo Antonio Villar Orozco Carmen Benito Agut Primitivo Murias Muñoz

LAVADO Y ESTERILIZADO / Labware Cleaning and sterilization Service

Responsable / Head of service Mª Angeles Pinto Sánchez

El IBMCP posee dos Fincas Experimentales. La más reciente tiene una superficie de 3.000 m2, y es una de las instalaciones más avanzadas tecnológicamente de España para el cultivo de plantas transgénicas. Consta de una superficie de 1.500m2 de invernadero totalmente automatizada, en la cual todos los parámetros climáticos están controlados para asegurar las mejores condiciones de cultivo para las plantas que crecen en su interior. El resto de superficie está ocupada por una serie de cámaras de crecimiento controlado (fitotrones) y otras instalaciones destinadas a la preparación de cultivos en maceta (preparación y recogida de semillas, esterilizado y lavado, etc.) o al análisis de fenotipos de plantas (laboratorio de fotografía). El Invernadero está compartimentado en cabinas independientes y automatizado para el control climático (equipado con sistemas de calefacción, aire acondicionado, iluminación artificial, pantalla de sombreo exterior etc.). En la nave adosada se encuentran la sala de fitotrones y la zona de trabajo y servicios (lavado, esterilizado, garaje, almacén-taller, despacho, vestuarios-aseos).

El Servicio de Esterilizado y Lavado del IBMCP es un servicio centralizado encargado de prestar soporte a los laboratorios del centro en el ámbito del esterilizado y lavado de material como de medios, ajustando la programación en función de los diferentes tipos de procesos dependiendo de las necesidades. Funciones: Gestión de recogida y entrega de

material y medios Esterilización (sólidos / líquidos) Lavado material de laboratorio

The IBMCP has two Experimental Greenhouses. The large greenhouse covers an area of 3,000 m2, and is one of the most technologically-advanced facilities in Spain for the cultivation of transgenic plants. It has a 1500m2 fully-automated greenhouse, in which all parameters are climate controlled to ensure the best growth conditions. The remaining area is occupied by a series of growth chambers and other facilities for the preparation of material (seed preparation and collection, sterilization and labware washing equipment, etc..) and the analysis of plant phenotypes (photo lab). The second Greenhouse contains several separate areas, which are independently climate-controlled (equipped with heating, air conditioning, artificial lighting, exterior shading etc..). The second greenhouse also contains a series of smaller growth chamber and a work area and additional services (labware washing equipment, sterilization, garage, warehouse, workshop, office, lockers, and restrooms).

The service Sterilized and IBMCP Wash is a centralized service responsible for providing support to the laboratories of the institute related to sterilization of media and washing of laboratory material, adjusting the schedule of these services depending on the needs of the investigators. Functions: Collection, processing and

delivery of materials and media Sterilization (solid / liquid)

Wash labware


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MANTENIMIENTO / Maintenance

Responsable / Head of service Carlos Darío Hernández López Técnicos / Tecnical Assistans Jose Luis Pérez Gramaje David Peláez Guirado

SEGURIDAD RADIOLÓGICA, QUÍMICA Y BIOLÓGICA / Radiation Safety and Biological Chemistry

Responsable / Head of service

Rafael Blay

El Servicio de Protección Radiológica, Química y Biológica (ServiProtec) realiza funciones de control, asesoramiento y coordinación relativas a las normas a que obliga la Legislación vigente sobre Seguridad Radiológica, Biológica y Química

El Servicio de Mantenimiento del IBMCP, es el responsable del mantenimiento reparación y conservación del equipamiento científico así como de las infraestructuras del Instituto. Las funciones principales del servicio se pueden resumir en las siguientes: Mantenimiento preventivo de

infraestructuras, instalaciones y equipamiento científico

Reparación de averías en infraestructuras, instalaciones y equipamiento científico

Diseño y ejecución de nuevas instalaciones

Supervisión y control de las actuaciones realizadas por subcontratas, sobre infraestructuras y equipamiento

Puesta en marcha y control del funcionamiento de instalaciones y equipos

Programación y control de automatismos y sistemas electrónicos

Supervisión flota de vehículos Asesoramiento técnico

The IBMCP Maintenance Service is responsible for the repair and maintenance of scientific equipment and infrastructure of the Institute. The main functions of the service can be summarized as follows: Preventive maintenance of

infrastructure, facilities and scientific equipment

Troubleshooting problems related to infrastructure, facilities and scientific equipment

Design and construction of new facilities

Supervision and control of the actions performed by subcontractors related to infrastructure and equipment

Implementing and supervising the operation control systems and equipment

Programming and supervision of electronic control systems

Maintenance of institute vehicles

Technical advice

The Radiation Protection Service, and Biological Chemistry (ServiProtec) is responsible for the control and coordination regarding the implementation of the existing legislation on Radiation, Biological and Chemical Safety.

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SERVICIOS CIENTÍFICOS – TÉCNICOS / SCIENTIFIC-TECHNICAL SERVICES

BIOINFORMÁTICA / Bioinformatics

Responsable / Head of Service Javier Forment Millet

El Servicio de Bioinformática proporciona la infraestructura de hardware, las herramientas computacionales, y la experiencia en el campo necesarios para la moderna investigación biológica. Ello incluye la planificación de experimentos, el desarrollo de bases de datos específicas, el tratamiento y almacenamiento adecuados de datos de genotipos, secuencias y estructura de ácidos nucleicos y proteínas, sobre todo en lo referente a los grandes conjuntos de datos obtenidos mediante las modernas técnicas de alto rendimiento, así como el desarrollo de páginas web y la ayuda en el planteamiento de actividades bioinformáticas en la solicitud de financiación de proyectos.

Bioinformatics Service provides hardware infrastructure, computational tools, and expertise in needed for modern biological research. This includes the planning of experiments, the development of specific databases, analysis and storage of genotyping data, sequences and structure of nucleic acids and proteins, especially in relation to large data sets using modern high-throughput techniques, as well as website development and technical support for the proposal of bioinformatics techniques and approaches in grant applications.


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GENÓMICA / Genomics

Responsable / Head of Service Lorena Latorre García

METABOLÓMICA / Metabolomics

Responsable / Head of Service Vicente Guardiola Técnicos / Tecnical Assistans Teresa Caballero Vizcaino

MICROSCOPÍA / Microscopy

Responsable / Head of Service Marisol Gascón

El Servicio de Genómica proporciona a los investigadores de este centro el acceso a un servicio completo de microarrays. Este servicio incluye el asesoramiento en la elección de la plataforma tecnológica y el diseño experimental, la fabricación de microarrays, el marcaje e hibridación de los mismos, así como el análisis de las imagenes y los datos obtenidos y la interpretación de los resultados.

El Servicio de Metabolómica dispone del equipamiento necesario para el abordaje de distintos análisis metabolómicos a partir de distintos materiales vegetales mediante técnicas de XC-MS:

Análisis de Compuestos Volátiles mediante GC-Q-MS

Análisis de Metabolitos Secundarios mediante UPLC-Q-Tof-MS

Análisis de Metabolitos Primarios mediante GC-GC-Tof-MS

Análisis de Etileno mediante GC-FID

Análisis de SA (Ácido Salicílico) mediante HPLC-Fluorescencia

The Genomics service provides researchers access to a full microarray service. This service includes advice on the choice of technology platform and the experimental design, manufacture of microarrays, labeling and hybridization, as well as image analysis and interpretation of results.

The Metabolomics Service has the equipment necessary to carry out different metabolomic analyses of different plant materials using XC-MS techniques: Analysis of Volatile Compounds by

GC-Q-MS Analysis of Secondary Metabolites by

UPLC-Q-Tof-MS Analysis of Primary Metabolites by

GC- GC-Tof- MS Analysis of Ethylene by GC-FID Analysis of SA (Salicylic Acid) by

HPLC-Fluorescence

El laboratorio de microscopía ofrece la infraestructura necesaria para el procesado de muestras vegetales y su posterior análisis y estudio a nivel óptico. Así mismo, el laboratorio dispone de los protocolos necesarios para la manipulación de las muestras desde su recogida de la planta hasta su fotografía digital, pasando por la aplicación de diversas técnicas. Se utilizan varias técnicas microscópicas y diferentes tipos de procesado de muestras: fijación y embebido de tejidos en parafina o resina, inmunolocalización de proteínas en tejidos incluídos en parafina o resina, hibridación in situ de mRNA, detección de GUS o GFP, tinciones específicas de componentes (orgánulos) celulares, microscopía confocal, ensayos de bioluminescencia, captura de células mediante microdisección con laser, etc.

The microscopy laboratory provides the necessary equipment for processing and subsequent optical analysis of plant samples. The laboratory has the necessary protocols for handling samples starting from the collection and preparation of the plant material to its digital photography. Several different kinds of microscopic and specimen processing techniques are used, including tissue fixation and embedding in paraffin or resin, immunolocalization of proteins in paraffin or resin-embedded samples, mRNA in situ hybridisation, detection of GUS or GFP, specific staining of cellular components (organelles), confocal microscopy, bioluminescence assays, capture of cells by laser microdissection, etc.

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PROTEÓMICA / Proteomics

Responsable / Head of Service Susana Tárraga

SECUENCIACIÓN DE DNA Y ANÁLISIS DE LA EXPRESIÓN GÉNICA / Dna Sequencing and Gene Expression Analysis

Responsable / Head of Service Eugenio Grau Técnicos / Tecnical Assistans Ana Marín Sanchis

El Servicio de Proteómica del IBMCP tiene por objeto ofrecer apoyo tecnológico a los grupos de investigación del IBMCP, de los Institutos de la UPV y de otros que lo requieran que precisen de las nuevas herramientas de la Proteómica. El laboratorio de Proteómica cuenta con el equipamiento necesario para ofrecer dos prestaciones principales. Por un lado, se puede llevar a cabo la separación de mezclas proteicas, simples o complejas, mediante electroforesis bidimensional (2D), pudiéndose aplicar la tecnología 2D-DIGE (two-dimensional difference gel electrophoresis), para el estudio de expresión diferencial entre distintas muestras. Por otro lado, el servicio cuenta con un FPLC para la separación de proteínas mediante cromatografía líquida.

The service IBMCP Proteomics aims to provide technological support to research groups of the Institute and others in Valencia. The Proteomics lab has the equipment necessary to provide three main services: Protein separation from simple or complex mixtures by two-dimensional electrophoresis (2D) 2D-DIGE (two-dimensional difference gel electrophoresis) technology to study differential expression between different samples. FPLC for protein separation by liquid chromatography

Desde su creación en el año 1996, el Servicio de Secuenciación de DNA satisface las necesidades de secuenciación de muestras de DNA que la actividad investigadora de los diversos grupos de este centro y otros de la Comunidad Valenciana genera. Dispone de un amplio y moderno equipamiento que posibilita además diversos abordajes en el análisis de la expresión génica.

Since its inception in 1996, the DNA Sequencing Service meets the needs of sequencing DNA samples for research activities of the various groups of the Institute and others investigators in Valencia. It also houses modern equipment used for different approaches in the analysis of gene expression.

http://www.ibmcp.csic.es/

http://www.ibmcp.csic.es/


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LÍNEAS Y SUBLÍNEAS DE INVESTIGACIÓN / RESEARCH GROUP AND SUB

1. DESARROLLO Y ACCIÓN HORMONAL EN PLANTAS / HORMONAL ACTION AND DEVELOPMENT IN PLANTS

1.1 DESARROLLO REPRODUCTIVO / REPRODUCTIVE DEVELOPMENT Dr. José Pío Beltrán Profesor de Investigación CSIC / Research Professor-CSIC Dr. Luis Cañas Investigador Científico CSIC / Scientific Investigator-CSIC Dra. Cristina Ferrandiz Científico Titular CSIC / Research Scientific-CSIC Dr. Francisco Madueño Científico Titular CSIC / Research Scientific-CSIC 1.2 REGULACIÓN DE LA SEÑALIZACIÓN Y EL METABOLISMO DE HORMONAS / REGULATION OF HORMONE METABOLISM AND SIGNALING Dr. Jose Luis García Profesor de Investigación CSIC / Research Professor-CSIC Dr. Juan Carbonell Profesor de Investigación CSIC / Research Professor-CSIC Dr. José León Investigador Científico CSIC / Scientific Investigator-CSIC Dr. Alejandro Ferrando Científico Titular CSIC / Research Scientific-CSIC Dr. David Alabadí Científico Titular CSIC / Research Scientific-CSIC Dra. Isabel López Científico Titular CSIC / Research Scientific-CSIC Dra. Mª Dolores Gómez Científico Titular CSIC / Research Scientific-CSIC Dr. Miguel Ángel Blázquez Investigador Científico CSIC / Scientific Investigator-CSIC Dr. Miguel A. Pérez Científico Titular CSIC / Research Scientific-CSIC Dr. Pedro L. Rodríguez Investigador Científico CSIC / Scientific Investigator-CSIC Dr. Pablo Tornero Científico Titular CSIC / Research Scientific-CSIC 2. BIOTECNOLOGÍA Y MEJORA VEGETAL DE ESPECIES CULTIVADAS / PLANT BREEDING AND BIOTECHNOLOGY OF CROP SPECIES

Prof. Vicente Moreno Catedrático UPV / Full Professor-UPV Dr. Pablo Vera Profesor de Investigación CSIC / Research Professor-CSIC Dr. Antonio Granell Profesor de Investigación CSIC / Research Professor-CSIC Dr. Diego Orzaez Científico Titular CSIC / Research Scientific-CSIC Dr. Antonio Monforte Científico Titular CSIC / Research Scientific-CSIC Prof. Alejandro Atarés Profesor Contratado Doctor UPV / Associate Professor-UPV Dr. Leandro Peña Investigador Contratado FUNDECITRUS / Contracted Researcher by FUNDECITRUS

3. MECANISMOS DE LA RESPUESTA DE LAS PLANTAS AL ESTRÉS ABIÓTICO / MECHANISMS OF STRESS RESPONSES IN PLANTS 3.1 ESTRÉS ABIÓTICO / ABIOTIC STRESS Prof. Ramón Serrano Catedrático UPV / Full Professor-UPV Dr. Francisco Culiañez Investigador Científico CSIC / Scientific Investigator-CSIC Prof. Oscar Vicente Catedrático UPV / Full Professor-UPV Dr. Markus Proft Científico Titular CSIC / Research Scientific-CSIC Prof. Amparo Pascual-Ahuir Profesor Titular UPV / Research Professor-UPV Prof. José Gadea Profesor Titular UPV / Research Professor-UPV Prof. Jose M. Mulet Profesor Contratado Doctor UPV / Associate Professor-UPV Prof. Jose R. Murguía Profesor Titular UPV / Research Professor-UPV Prof. Lynne Yenush Profesor Contratado Doctor UPV / Associate Professor-UPV Dr. Mario Fares Científico Titular CSIC / Research Scientific-CSIC 3.2 SEÑALIZACIÓN Y RESPUESTA AL ESTRÉS BIÓTICO / SIGNALING AND RESPONSES TO BIOTIC STRESS Prof. Vicente Conejero Catedrático UPV / Full Professor-UPV Prof. Ismael Rodrigo Profesor Titular UPV / Research Professor-UPV Prof. Jose M. Belles Profesor Titular UPV / Research Professor-UPV Prof. Purificación Lisón Profesor Contratado Doctor UPV / Associate Professor-UPV

VIROLOGÍA MOLECULAR Y EVOLUTIVA DE PLANTAS / PLANT MOLECULAR AND EVOLUTIONARY VIROLOGY Dr. Ricardo Flores Profesor de Investigación CSIC / Research Professor-CSIC Dr. Marcos De la Peña Científico Titular CSIC / Research Scientific-CSIC Dr. Vicente Pallás Profesor de Investigación CSIC / Research Professor-CSIC Dr. Santiago Elena Profesor de Investigación CSIC / Research Professor-CSIC Dr. Jesús A. Sánchez Científico Titular CSIC / Research Scientific-CSIC Dra. Carmen Hernández Científico Titular CSIC / Research Scientific-CSIC Dr. José A. Darós Científico Titular CSIC / Research Scientific-CSIC Dr. Gustavo Gómez Científico Titular CSIC / Research Scientific-CSIC

Memoria 2014

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Memoria 2014

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PERSONAL / STAFF

Personal Perteneciente al IBMCP en el año 2014 / IBMCP personnel in 2014

Evolución Personal Adscrito en el IBMCP / Evolution IBMCP Personnel


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DISTRIBUCIÓN INVESTIGADORES / RESEARCHER DISTRIBUTION

PUBLICACIONES / PUBLICATIONS

Índice Impacto Medio Annual / Annual Impact Factor Index

Memoria 2014

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Revistas en las que aparecen las Publicaciones del Personal Investigador del IBMCP en el Año 2014 / Journals in wich the IBMCP publications appear in 2014

REVISTA NºARTICULOS REVISTA NºARTICULOS REVISTA NºARTICULOS

Advances in Microbial Physiology

1

European Journal of Plant Pathology

2 Metabolic Engineering

1

Advances in Virus Research

1

Evolution: international journal of organic evolution

1 Molecular Biology and Evolution

3

Agrociencia 1 Frontiers in Plant Sience

3 Molecular Breeding

2

Annals of Botany

2 Genetic Resources and Crop Evolution

1 Molecular Cell 1

Annual Review of Microbiology

1 Genetics 1 Molecular Plant 1

AoB Plants 1 Genome Biology and Evolution

1 Molecular Plant Pathology

2

Archives of Virology

2 Genome Research

1 Molecular Plant-Microbe Interactions

1

Biochemical Society Transactions

1 Journal of agricultural and food chemistry

2 New Forests 1

Biochimie 1 Journal of Experimental Botany

12 New Phytologist 1

Bioinformatics 1 Journal of General Virology

1

Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca

1

Bio-protocol 2 Journal of Molecular Evolution

1 Nucleic Acids Research

1

BMC Plant Biology

2 Journal of Plant Pathology

1 Nutrients 1

BMC Systems Biology

1 Journal of Plant Physiology

1 Physiologia Plantarum

1

British Journal of Nutrition

1 Journal of the Royal Society Interface

1 Phytopathology 1

Current opinion in virology

1 Journal of Virology

6 Plant and Soil 1


27

REVISTA Nº PAGINAS REVISTA Nº PAGINAS REVISTA Nº PAGINAS

Plant Cell

4 Plant Physiology

4

PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA

3

Plant Cell, Tissue and Organ Culture

1 Plant Physiology and Biochemistry

1 Scientific Reports

1

Plant Disease 1 Plant Science 1 Structure 1

Plant Genetic Resources: Characterisation and Utilisation

1 Planta 1 Proteomics 1

Plant Journal 6 Plos Genetics 1 Trends in Plant Science

1

Plant Molecular Biology

1 PLoS ONE 6 Virus Research 1

Memoria 2014

28

Evolución del número de Publicaciones ISI del IBMCP / Evolution of the ISI IBMCP Publications

Número de Publicaciones por Investigador / Number of Publications /Researcher

CSIC Media Areas 1,33


29

Publicaciones ISI 2014 IBMCP / IBMCP ISI Publictions 2014

AHOU, A.; MARTIGNAGO, D.; ALABDALLAH, O.; TAVAZZA, R.; STANO, P.; MACONE, A.; PIVATO, M.; MASI, A.;

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under Saline Conditions of Three Plantago Species with Different Levels of Stress Tolerance. Notulae Botanicae Horti Agrobotanici, 42(1): 180-186

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TORRALBA, L.; MENDOZA-POUDEREUX, I.; SEGURA, J.; CERVERA, M.T. (2014) Selection of haploid cell lines from megagametophyte cultures of maritime pine as a DNA source for massive sequencing of the species. Plant Cell, Tissue and Organ Culture, 65(4): 1193-1203

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Memoria 2014

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N.; VICENTE-CONDE, J; SOUSA-CORREIA, C; PEARCE, S; BASSEL, GW; HAMALI, B; TALLOJI, P; TOMÉ, DFA; COEGO, A; BEYNON, J; ALABADÍ, D.; BACHMAIR, A; LEÓN, J.; GRAY, JE; THEODOULOU, FL; HOLDSWORTH, MJ (2014) Nitric oxide sensing in plants is mediated by proteolytic control of group VII ERF transcription factors. Molecular Cell 53: 369-379

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Memoria 2014

34

PEIRO, A.; IZQUIERDO-GARCIA, A.C.; SANCHEZ-NAVARRO, J.A.; PALLAS, V.; MULET, J.M.; APARICIO, F. (2014) Patellins 3 and 6, two members of the Plant Patellin family, interact with the movement protein of Alfalfa mosaic virus and interfere with viral movement. Molecular Plant Pathology, 15(9):881-891 PEÑA, E.J.; FERRIOL, I.; SAMBADE, A.; BUSCHMANN, H.; NIEHL, A.,;ELENA, S.F.; RUBIO, L.; HEINLEIN, M. (2014) Experimental virus evolution reveals a role of plant microtubule dynamics and TORTIFOLIA1/SPIRAL2 in RNA trafficking. PLoS ONE, 9(8): e105364 PLANES, MD; NIÑOLES, R.; RUBIO, L.; BISSOLI, G.; BUESO, E.; GARCÍA-SANCHEZ, MJ; ALEJANDRO, S.; GONZALEZ- GUZMÁN, M.; HEDRICH, R.; RODRIGUEZ, PL; FERNÁNDEZ, JA; SERRANO, R. (2014) A mechanism of growth inhibition by abscisic acid in germinating seeds of Arabidopsis thaliana based on inhibition of plasma membrane H+-ATPase and decreased cytosolic pH, K+ and anions. Journal of Experimental Botany, 66(3):813-825 PORRI, A.; TORTI, S.; MATEOS, J.; ROMERA-BRANCHAT, M.; GARCÍA-MARTÍNEZ, J.L.; FORNARA, F.; GREGIS, V.; KATER, M.M.; COUPLAND, G. (2014) SHORT VEGETATIVE PHASE reduces gibberellin biosynthesis at the Arabidopsis shoot apex to regulate the floral transition Fernando Andrés1. PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA, 111(26): E2760-E2769 PONS, C.; MARTÍ, C.; FORMENT, J.; CRISOSTO, CH; DANDEKAR, A.; GRANELL, A (2014) A bulk segregant gene expression analysis of a peach population reveals components of the underlying mechanism of the fruit cold response. PlosONE, 9(3) RAMBLA, JL; TIKUNOV, YM; MONFORTE, AJ; BOVY, AG; GRANELL, A. (2014) The expanded tomato fruit volatile landscape. Journal of Experimental Botany, 65(16): 4613-4623 RAMBLA, JL; GONZALEZ-MAS, MC; BERNET, G.; ASINS, MJ; GRANELL, A. (2014) The fruit volatile profile of two Citrus hybrids is dramatically different from their parents. J Agr Food Chemistry, 62(46), 11312- 11322 RODRIGO, G.; JARAMILLO, A. (2014) RiboMaker: computational design of conformation-based riboregulation. Bioinformatics, 30(17): 2508-2510 RODRIGO, G.; ZWART, M.P.; ELENA, S.F. (2014) Onset of virus systemic infection in plants is determined by speed of cell-to-cell movement and number of primary infection foci. Journal of Royal Society Interface, 11(98): 20140555 RODRÍGUEZ, A.; SHIMADA, T.; CERVERA, M.; ALQUÉZAR, B.; GADEA, J.; GÓMEZ-CADENAS, A.; DE OLLAS, CJ; RODRIGO, MJ; ZACARÍAS, L.; PEÑA, L. (2014) Terpene Downregulation Triggers Defense-responses in Transgenic Oranges leading to resistance against fungal pathogens. PLANT PHYSIOLOGY, 164, 321-339 RODRIGUEZ, L.; GONZALEZ-GUZMAN, M.; DIAZ, M.; RODRIGUES, A.; PEIRATS-LLOBET, M.; IZQUIERDO-GARCIA, A.C.; ANTONI, R.; MARQUEZ, J.A.; MULET, J.M.; ALBERT, A.; RODRIGUEZ P.L. (2014) C2-domain abscisic acid-related proteins mediate the interaction of PYR/PYL/RCAR abscisic acid receptors with the plasma membrane. Plant Cell, 26(12), 4802-4820 ROMEU, JF; MONFORTE, AJ; SANCHEZ, G.; GRANELL, A.; GARCIA-BRUNTON, J, BADENES, ML, RIOS, G (2014) Quantitative trait loci affecting reproductive phenology in peach. Bmc Plant Biology, 14: 52 ROS, R.; MUÑOZ-BERTOMEU, J.; KRUEGER, S. (2014) Serine in plants: Biosynthesis, metabolism, and functions. Trends in Plant Science, 19(9): 564-569 SANCHEZ, G.; MARTINEZ, J.; ROMEU, J.; GARCIA, J.; MONFORTE, AJ; BADENES, ML; GRANELL, A. (2014) The peach volatil modularity is reflected at the genetic and environmental response levels in a QTL mapping population. Bmc Plant Biology, 14: 137 SARDANYÉS, J.; SIMÓ, C.; MARTÍNEZ, R.; SOLÉ, R.V.; ELENA, S.F. (2014) Variability in mutational fitness effects prevents full lethal transitions in large quasispecies populations. Scientific Reports, 4(4): 4625 SERRA, P.; BANI HASHEMIAN, S.M.; FAGOAGA, C.; ROMERO, J.; RUIZ-RUIZ, S.; GORRIS, M.T.; BERTOLINI, E.; DURAN-VILA, N. (2014) Virus-viroid interactions: Citrus tristeza virus enhances the accumulation of citrus dwarfing viroid in mexican lime via virus-encoded silencing suppressors. Journal of Virology, 88(2): 1394-1397


35

SERRA - SORIANO, M.; PALLAS, V.; NAVARRO, J.A. (2014) A model for transport of a viral membrane protein through the early secretory pathway: minimal sequence and endoplasmic reticulum lateral mobility requirements. Plant Journal, 77(6): 863-879 SERWATOWSKA, J;, ROQUE, E.; GÓMEZ-MENA, C.; CONSTANTIN, G; WEN, J.; MYSORE, K.S.; LUND, O.; JOHANSEN, E.; BELTRÁN, J.P.; CAÑAS, L.A. (2014) Two euAGAMOUS genes control C-function in Medicago truncatula. PLoS ONE, 9(8): e103770 SEYMOUR, G.B.; GRANELL, A. (2014) Fruit development and ripening. Journal of Experimental Botany, 65(16): 4489-4490 SORIANO, P.; MORUNO, F.; BOSCAIU, M.; VICENTE, O.; HURTADO, A.; LLINARES, J.V.; ESTRELLES, E. (2014). Is salinity the main ecologic factor that shapes the distribution of two endemic Mediterranean plant species of the genus Gypsophila? Plant Soil 384, 363–379.

TAIBI, K.; DEL CAMPO, A.D.; MULET, J.M.; FLORS, J.; AGUADO, A. (2014) Testing Aleppo pine seed sources response to climate change by using trial sites reflecting future conditions. New Forests, 5(45): 603- 621 TROMAS, N.; ZWART, M.P.; FORMENT, J.; ELENA, S.F. (2014) Shrinkage of genome size in a plant RNA virus upon transfer of an essential gene into the host genome. Genome Biology and Evolution, 6(3): 538- 550 TROMAS, N.; ZWART, M.P.; LAFFORGUE, G.; ELENA, S.F. (2014) Within- host spatiotemporal dynamics of plant virus infection at the cellular level. PLoS Genetics, 10(2): e1004186 TROMAS, N.; ZWART, M.P.; POULAIN, M.; ELENA, S.F. (2014) Estimatión of the in vivo recombination rate for a plant RNA virus. Journal of General Virology. 95(3):724-732 WALIA, J.J.; WILLEMSEN, A.; ELCI, E.; CAGLAYAN, K.; FALK, B.W.; RUBIO, L. (2014) Genetic variation and possible mechanisms driving the evolution of worldwide fig mosaic virus isolates. Phytopathology, 104(1): 108-114 YAHIA, Y.; HANNACHI, H.; MONFORTE, AJ; COCKRAM, J.; LOUMEREM, M.; ZAROURI, B.; FERCHICHI, A. (2014) Genetic diversity in Vicia faba L. populations cultivated in Tunisia revealed by simple sequence repeat analysis. Plant Genetic Resources-Characterization and Utilization, 12(3): 278-285 ZWART, M.P.,; WILLEMSEN, A.; DARÒS, J.A.; ELENA, S.F. (2014) Experimental evolution of pseudogenization and gene loss in a plant RNA virus. Molecular Biology and Evolution, 31(1): 121- 134

Memoria 2014

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TESIS / THESES

Tésis leídas en el 2014 / Theses in 2014

NOMBRE /NAME

TITULO TESIS / THESIS TITLE

DIRECTOR / SUPERVISOR

FECHA / DATE

UNIVERSIDAD / UNIVERSITY

Alejandro Sarrión Perdigonés

Design and development of modular DNA assembly tools for multigene engineering and Synthetic Biology in Plants

Diego Orzaez / Antonio Granell

21/01/2014

Universidad Politécnica de Valencia

Ana Peiró Morell

Proteínas de movimiento de la familia 30K:interacción con membranas biológicas y factores proteicos y su implicación en el transporte viral

Vicente Pallás / Jesus Angel Sánchez

04/12/2014


Borja Belda Palazón

Hipusinación del factor de traducción eIF5A dependiente de poliaminas

Alejandro Ferrando

03/12/2014


Enric Sayas Montañana

Mecanismos de toxicidad de poliaminas: inhibición del recambio de proteínas

Alejandro Ferrando

27/05/2014


Fernando Martínez García

Análisis de la dinámica de replicación de un virus de RNA de plantas y del uso de microRNAs artificiales como estrategia antiviral

Santiago Elena / Jose Antonio Darós

24/01/2014


Juan Vegas Renedo

Estudio genético de la maduración del fruto en melón en la línea isogénica SC3-5-1

José Antonio Monforte / Jordi García Más

28/04/2014

Universidad Autónoma de Barcelona

Juan Camilo Alvarez Mahecha

Control de la diferenciación del xilema por giberelinas a través de la interacción DELLA-AJAX3

David Alabadí / Miguel Angel Blázquez

17/10/2014


Khaled Taibi

Integrated approach for addressing assisted population migration programs in forest management to climate change: out-planting performance, genotype by environment interactions, physiological and molecular response

Jose Miguel Mulet / Antonio del Campo García

27/11/2014



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NOMBRE /NAME

TITULO TESIS / THESIS TITLE

DIRECTOR / SUPERVISOR

FECHA / DATE

UNIVERSIDAD / UNIVERSITY

Laura Campos Beneyto

Metabolitos secundarios de naturaleza fenólica: Papel en la respuesta defensiva de plantas de tomate

Ismael Rodrigo / Purificación Lisón

31/10/2014


Mohamad Abbas

The control of auxin homeostasis through the regulation of IAMT1 by DELLA proteins

Miguel Angel Blázquez / David Alabadí

23/07/2014


Noelia Dos Santos Carrillo

Caracterización de la calidad del fruto asociada al carácter clmimatérico en líneas casi-isogénicas de melón

Antonio Monforte

04/04/2014

Universidad Politécnica de Cartagena

Nora Marín de la Rosa

DELLAs proteins as hubs in signaling networks in plants

Miguel Angel Blázquez / David Alabadí

08/04/2014


Paloma Juarez Ortega

Production of recombinant immunoglobulin A in Plants for Passive Immunotherapy

Antonio Granell / Diego Orzaez

28/03/2014


Pilar Rojas García

Identificación de genes que regulan el desarrollo del ovario y el cuajado del fruto de tomate (Solanum Lycopersicum l.)

José Pío Beltrán / Concepción Gómez

16/10/2014


Rafael Aparicio Sanchís

Evaluating fundamental life-history traits for Tobacco etch potyvirus

Ramón Serrano / Jose Ramón Murguía

14/02/2014


Roberto Mondejar Canet

Micropropagación de Leontopodium alpinum Cass. (Edelweiss) e inducción de la floración en condiciones de invernadero

José Pío Beltrán / Luis A. Cañas

24/03/2014


Walter Barrantes Santa María

Desarrollo de una genoteca de líneas de introgresión entre Solanum Lycopersicum y Solanum Pimpinellifolium utilizando herramientas genómicas de alto rendimiento y detección de QTLS implicados en calidad de fruto

Antonio Granell / Antonio José Monforte

11/07/2014


Memoria 2014

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ESTANCIAS INTERNACIONALES / INTERNATIONAL RESEACH STAYS

Estancias Internacionales del Personal Investigador en el IBMCP en 2014 /

International research staff stays in IBMCP in 2014

TOTAL: 37 ESTANCIAS / 37 STAYS; 5 MESES MEDIA / 5 MONTHS MEDIA

FINANCIACIÓN / FINANCING RESOURCES

MICINN GV EUROPEOS CONTRATOS PRIVADOS


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MASTER IBMCP / IBMCP MASTER

NOMBRE / NAME UNIVERSIDAD DE PROCEDENCIA / UNIVERSITY OF ORIGEN

Briones Moreno, Asier Universidad Politécnica de Valencia

Cabezas Fuster, Adrián Universidad Miguel Hernández de Elche

Camps Ramón, Gracián Universidad Politécnica de Valencia

Dios Rios, Ailin Universidad Politécnica de Valencia

Estévez Gallardo, Pablo Universidad de Vigo

Franco Castillo, Isable Universidad de Zaragoza

García Acero, Pablo Universidad de Valencia

Ortiz Beltrán, Kristty Stephanie Universidad Bucaramanga

Sanz Jiménez, Pablo Universidad de León

Pazmiño Celi, Rosa Elena Universidad de Ecuador

Sanz Rodríguez, Andrés Universidad de Vigo

Serra Picó, Marcos Universidad de Valencia

MÁSTER UNIVERSITARIO EN BIOTECNOLOGÍA MOLECULAR Y CELULAR DE PLANTAS

Las plantas constituyen una fuente valiosísima de productos y utilizaciones de interés muy diverso, (agroalimentario, farmacológico, industrial, ornamental y ecológico). La explotación al máximo de sus capacidades productivas, el diseño y desarrollo de nuevas capacidades de los cultivos existentes haciéndolo de un modo sostenible exige, cada día más, una mayor preparación en las técnicas más novedosas en biotecnología. Con este fin, nuestro Máster, enmarcado en el programa de posgrado de biotecnología de la UPV, aporta un plan de estudios en el que el alumno estudiará en profundidad las técnicas y aplicaciones más punteras en el campo de la biotecnología vegetal, aportando también una perspectiva empresarial.

Créditos: 90 ECTS

MASTER IN PLANT MOLECULAR AND CELLULAR BIOTECNOLOGY Plants are a valuable source of products with diverse applications in an increasing number of fields of interest (agrifood, medicinal products, ornamental and ecological applications). The full exploitation of their productive capacity and the design and development of new attributes which add value to existing crops using sustainable methodologies requires high-quality training in state-of-the-art biotechnology. To this end, this Master Degree, part of the Biotechnology graduate program at the UPV, provides a course structure in which the student will study in depth the most advanced techniques and applications in the field of experimental plant biotechnology, while also acquiring a business perspective.

Credits: 90 ECTS

Datos de Contacto: Telf.: +34 96 387 78 76 [email protected] www.ibmcp.upv.es

http://www.ibmcp.upv.es/

Memoria 2014

40

SEMINARIOS IBMCP / IBMCP Seminars

NOMBRE /NAME TITULO / TITLE

FECHA / DATE

PROCEDENCIA / ORIGIN

Francisco Tomás-Barberán

Interacciones de los polifenoles de las plantas con la microbiota del aparato digestivo. Papel en la salud humana

21/02/2014

CEBAS (CSIC) Murcia

Héctor Candela Antón

Identificación de nuevos genes implicados en el desarrollo foliar

28/02/2014

Universidad Miguel Hernández (Alcante)

Miguel González

From Arabidopsis to tomato: The PYR/PYL/RCAR ABA receptors case

07/03/2014

IBMCP (Valencia)

François Parcy

Structure, function and evolution of the LEAFY master floral regulator

28/03/2014

Institut de Recherches en Technologies et Sciences pour le Vivant. Grenoble, France

Jeffrey Leung

Natural polyamines with anti-abscisic acid properties

04/04/2014

Institute des Sciences duVegetal (CNRS) Gif-sur-Yvette France

Eduardo Bueso

Genética directa del envejecimiento en semillas, nuevos genes y mecanismos

11/04/2014


Eduardo Rodríguez Bejarano

Los geminivirus: unos maestros reprogramando y redirigiendo los procesos celulares en plantas

16/05/2014

Universidad de Málaga

Guillermo Rodrigo

Design principles for RNA-based re wiring gene regulatory networks

23/05/2014

IBMCP (Valencia)

Harro J. Bouwmeester

Above and belowground isoprenoid signalling between plants and other organisms

13/06/2014

Wageningen University, Laboratory of Plant Physiology.The Netherlands

José Miguel Mulet Salort

Ciencia y redes sociales ¿Para qué sirve un blog?

27/06/2014

IBMCP (Valencia)


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NOMBRE /NAME TITULO / TITLE

FECHA / DATE

PROCEDENCIA / ORIGIN

Donato Gallitelli

Something new to look at: replicatio n of plant viruses in filamentous fungi

18/07/2014

Universidad de Bari (Italia)

Rishikesh P. Bhalerao

The role of secretory traffi cking in differential growt

22/07/2014

Umea Plant Science Centre (UPSC). Umea University. Sweden

Arcady Mushegian

Minimal and ancestral genomes

23/07/2014

Arcady Mushegian, NSF Genetic Mechanisms Program Director (USA)

Michiel Vandenbussche

Surprises from Grandmothers' balcony: Genetic analysis of Petunia floral development reveals limitations of the 'universal' floral ABC model

19/09/2014

Laboratoire de Reproduction et Développement de s Plantes, ENS de Lyon (France)

Juan Francisco Jiménez Bremont

Descubriendo la función de AtGRDP1, una proteína con un dominio rico en glicinas, involucrada en la respuesta al estrés en Arabidopsis

08/10/2014

Instituto Potosino de Investigaciones Científicas y Tecnol ógicas (IPICyT), San Luis de Potosí, México

David Alabadí

Factores que determinan la multiplicidad de funciones de las hormonas giberelinas

17/10/2014

IBMCP (Valencia)

Alan B. Bennett

An indigenous landrace of maize supports a functional nitrogen-fixing microbiome

31/10/2014

Plant Sciences. University of California, Davis, USA

Elsa Pons

Incremento del contenido en β-caroteno de la naranja mediante ingeniería metabólica Departamento de Biotecnología y Mejora de Especies Cultivadas

07/11/2014

IBMCP (Valencia)

Stephan Pollmann

New insights into jasmonate-auxin crosstalk and its influence on lignification and seed development PLANT HORMONAL REGULATORY NETWORKS

28/11/2014

Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas (UPM – INIA) Madrid

Ramón Serrano

La homeostasis de iones como un mecanismo no transcripcional de hormonas y estreses vegetales

05/12/2014

IBMCP (Valencia)

Memoria 2014

42

Memoria 2014

44

ACTIVIDADES DE DIVULGACIÓN

La Comisión de Divulgación ha participado durante el año 2014 en diversas actividades de Cultura Científica: Ciclo de visitas guiadas al IBMCP para estudiantes de bachillerato

- 8 Visitas guiadas para 240 alumnos de 2º de Bachiller - 1 visita de 30 alumnos de Master de Biotecnología de la Univ. de Murcia - 1 visita de 20 alumnos y 3 profesores de la Escuela de Viticultura de Requena 3ª Edición del Programa PLANTéatelo: La Ciencia es divertida. Talleres de prácticas para

profesores cofinanciados por la Federación Española de Biotecnólogos. 3 de Abril de 2014

- 91 Profesores de Enseñanza primaria y secundaria inscritos, 30 seleccionados - Demostraciones de 12 prácticas de Laboratorio in situ - Entrega a los profesores de material didáctico: . Manual y kit de prácticas . USB con videos de las prácticas - Descargas videos en YouTube: 37.834

Organización de las Jornadas Científicas del IBMCP 2014 (17-18 Diciembre)

Participación en el Día Internacional de la Fascinación por las Plantas, iniciativa de EPSO a nivel

europeo. 9 mayo del 2014 Coordinador en España: José Pío Beltrán Participación en actividades organizadas por el IBMCP: 30 profesores de Enseñanza Secundaria

Olimpiadas Nacionales de Biología del CSIC: Estancia de 5 días de tres de los ganadores participando en actividades de investigación. 7-11 de julio del 2014

Gabriel Gomis Cobos Daniel Aguilar Figueroa Oscar García Blay Participación en la Expociencia 2014. 24 de mayo 2014

Parque Tecnológico de la Universidad de Valencia (Burjassot) con un stand denominado MICROPLANT

Luis Cañas Juan Carbonell Mª Dolores Gómez Isabel López Concha Gómez-Mena

Edición de 5 número del Newsletter del IBMCP


45

OUTREACH ACTIVITIES

The IBMCP participated during 2014 in different outreach activities organized by our Outreach Commission: Guided visits to our installations and scientific services for scholars

- 8 Guided visits of 240 high school scholars - 1 visit of 30 scholars of a Master on Biotechnology from the University of Murcia - 1 visit of 20 scholars and 3 professors from the School of Viticulture of Requena Project PLANTéatelo 2014: Science is fun. Plant Biology lab practices for high school professors.

Granted by the Spanish Federation of Biotechnologists. 3 April, 2014 - Participants: 30 high school professors - In situ demonstrations of 12 lab practices - Outreach material: .Practices manual . Kit with lab materials . USB with demo videos Downloaded videos in YouTube: 37.834 Organization of the Scientific Conference IBMCP – 2014 (17-18 December) Participation in the International Fascination of Plants Day, an EPSO outreach initiative in

Europe. Coordinator in Spain: José Pío Beltrán Participants in the activities organized by the IBMCP: 30 high school professors.

National Olympics of Biology (CSIC): Stage of five days of 3 winners participating

in research activities. 7 – 11 july, 2014

Gabriel Gomis Cobos Daniel Aguilar Figueroa Oscar García Blay

Participation the Expociencia 2014. 24 may, 2014

Parc Technologic at the Valencia University (Burjassot) with a stand named MICROPLANT

Luis Cañas Juan Carbonell Mª Dolores Gómez Isabel López Concha Gómez-Mena

Edition of 5 numbers of the IBMCP Newsletter

Memoria 2014

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COMUNICACIÓN – NOTAS DE PRENSA

Valencia, 26 de febrero de 2014 Descubren un nuevo modelo de transporte de virus clave para controlar la resistencia de las plantas a las infecciones - Investigadores del CSIC y la Universitat de València, han determinado la topología de la proteína de transporte del virus del mosaico del tabaco, que puede resultar clave para el control de la resistencia de las plantas a las infecciones. - El trabajo, publicado en la resvista Journal of Virology, ha sido desarrollado en el marco del VLC/CAMPUS, Valencia International Campus of Excellence

Valencia, 26 de febrero de 2014 Investigadores valencianos obtienen naranjas más ricas en antioxidantes. - Investigadores del CSIC han colaborado en una investigación que ha permitido la obtención de naranjas en menos tiempo del habitual, de color amarillo intenso y con un mayor contenido de antioxidantes. - El trabajo, publicando en la revista Plant Biotechnology Journal, ha sido desarrollado íntegramente en Valencia.


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COMMUNICATION – PRESS RELEASES

José Mulet y José M. López-Nicolás: «Si

eres alternativo, antisistema o de la

izquierda feng-shui, tienes que comer

ecológico»

Publicado por Ángel L. Fernández Recuero y Francesc Monrabal

José Mulet es profesor titular de Biotecnología en la Universidad Politécnica de

Valencia, director del Máster de Biotecnología Molecular y Celular de Plantas e

investigador en el Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas. También es

autor del blog Tomates con genes. José Manuel López-Nicolás es profesor titular del

Departamento de Bioquímica y Biología Molecular en la Universidad de Murcia donde

desarrolla su actividad docente e investigadora dentro del Grupo de Excelencia

Bioquímica y Biotecnología enzimática. También es autor del blog Scentia. Nos citamos

con ambos en el puerto de Alicante para charlar sobre ciencia, salud y alimentación y

acabamos comiéndonos unas Blacks Labels Burguers en una famosa cadena fast food.

Ya saben, tanto hablar de comida da hambre.

Robustez mutacional [21/10/2014] Investigadores del Instituto de Biología Molecular y Celular de las Plantas (UPV-CSIC) descubren por qué los genes duplicados se conservan en los genomas

Viroids: Survivors from the RNA World? Ricardo Flores, Selma Gago-Zachert, Pedro Serra, Rafael Sanjuan and Santiago F. Elena

Robustez mutacional

Investigadores del Instituto de Biología Molecular y

Celular de las Plantas (UPV-CSIC) descubren por qué

los genes duplicados se conservan en los genomas [ 21/10/2014 ]

Memoria 2014

48

50

Esta línea de investigación se centra en el estudio de las rutas genéticas y de señalización que controlan el

desarrollo de los órganos reproductivos de las plantas. Los objetivos generales de esta línea de investigación son:

Entender en detalle las redes genéticas que controlan el desarrollo de las inflorescencias, las flores y los frutos.

Desarrollar modelos que expliquen cómo actúan esas redes, y entender de que manera han evolucionado en diferentes especies para generar diversidad.

Identificar dianas moleculares para la manipulación de caracteres de interés agronómico.

Generar herramientas biotecnológicas para mejorar caracteres relacionados con el desarrollo reproductivo (floración, producción de flores y frutos) en las especies de cultivo.

Un objetivo estratégico de nuestra investigación es el de aplicar nuestros conocimientos básicos más recientes sobre el desarrollo vegetal a la modificación de características agronómicamente importantes en especies cultivadas. Esto se hace posible tanto por los problemas biológicos que estudiamos como por la utilización en nuestra investigación no sólo de las especies modelo clásicas sino también de especies de cultivo. Grupos de Investigación:

Arquitectura de la Inflorescencia (Madueño, F)

Biología y Biotecnología del Desarrollo Reproductivo (Beltrán, JP / Cañas, LA / Gómez-Mena, C)

Genética Molecular del Desarrollo de Carpelos y Frutos (Ferrándiz, C)

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This research line addresses the signalling and genetic pathways controlling patterning in several aspects of

plant development. Our general aims are:

To detail the molecular-genetic networks directing inflorescence, flower and fruit development.

To model how such networks act and to ask how different species have evolved variations to generate diversity.

To identify molecular targets for the manipulation of agronomically-important traits.

To generate biotechnological tools for improving flowering in horticultural and crop species. One strategic aim of our research is to apply our new-found basic knowledge on plant development to the modification of agronomical important traits in crops. This is made possible by both our choices of biological problems to be studied, and by using experimental crop plants beyond the classical plant model species. Research groups:

Inflorescence Architecture (Madueño, F)

Biology and Biotechnology of Reproductive Development (Beltrán, JP / Cañas, LA / Gómez-Mena, C)

Developmental Genetics of Carpel and Fruit Morphogenesis (Ferrándiz, C)

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Investigadores de Plantilla / Contracted Researchers Francisco Madueño Albi (Científico Titular CSIC / Research Scientific CSIC) Investigadores Post-doctorales / Post-Doctoral Researchers Ana Berbel Tornero Investigadores Pre-doctorales / Pre-Doctoral Researchers Marina Silvestre Vañó Mariana Krüger Gholamreza Gohari Stefanie Moura Técnicos Superiores Especializados / Senior Technical Specialis María José Domenech Mir

Proyecto Fin de Máster Max Torellas Marco

Fig. 1. PHANTASTICA actúa en el meristemo apical del tallo de Medicago truncatula (A), regulando el desarrollo de sus hojas compuestas. Ge et al., (2014), Plant Phys 164: 216. Fig.1. PHANTASTICA acts in the shoot apical meristem of Medicago truncatula (A), regulating development of its compound

leaves. Ge et al., (2014), Plant Phys 164: 216

DESARROLLO REPRODUCTIVO

ARQUITECTURA DE LA INFLORESCENCIA

Nuestro laboratorio está interesado en entender el desarrollo de la inflorescencia, la región de la planta donde se forman las flores, las redes genéticas que lo regulan y de qué manera éstas han evolucionado en diferentes especies para generar la enorme diversidad de arquitecturas presentes en la naturaleza. Una división importante es entre inflorescencias indeterminadas, en las que el meristemo apical del tallo tiene una capacidad de crecimiento ilimitada, y determinadas, en las que el meristemo apical forma una flor terminal. Otra división importante es entre inflorescencias simples, en las que las flores derivan directamente del meristemo apical del tallo, es decir, se forman directamente en el tallo principal de la inflorescencia, e inflorescencias compuestas, en las que el tallo principal no produce las flores sino que produce tallos secundarios, o de orden superior, donde se forman las flores. La posición donde se forman las flores depende de la identidad de los meristemos de la inflorescencia, de si el meristemo apical se mantiene como inflorescente o se convierte en floral, o de si el meristemo inflorescente principal produce meristemos florales o inflorescentes secundarios. Nosotros estudiamos la red de genes que confieren la identidad a los meristemos de la inflorescencia. Por un lado, trabajamos con Arabidopsis thaliana, con una inflorescencia simple indeterminada. El crecimiento indeterminado de la inflorescencia de Arabidopsis se debe al gen TERMINAL FLOWER1 (TFL1), que evita que el meristemo inflorescente se convierta en floral. Para ello, TFL1 se expresa en el meristemo inflorescente (Fig. 1), impidiendo la expresión en el mismo de los genes de identidad floral LFY y AP1. Nosotros estudiamos cómo se establece la expresión de TFL1 en el meristemo inflorescente, qué genes regulan su expresión y cómo éstos controlan la arquitectura de la inflorescencia. También trabajamos con las leguminosas guisante y Medicago truncatula, que tienen una inflorescencia compuesta. Además de los homólogos a TFL1, LFY y AP1, en la red genética que controla la identidad de los meristemos en leguminosas también participan nuevos genes responsables de la formación de las inflorescencias secundarias. Nosotros trabajamos en la identificación y caracterización de esos nuevos genes, para entender cómo la red genética en las leguminosas ha evolucionado para originar las inflorescencias compuestas.

53

Publicaciones Publications

PU

GE, L.; PENG, J.; BERBEL, A.; MADUEÑO, F.; CHEN, R. (2014) Regulation of compound leaf development by PHANTASTICA in medicago truncatula. Plant Physilogy, 164, 216-228

FERNÁNDEZ-NOHALES, P.; DOMENECH, MJ; MARTÍNEZ DE ALBA, AE;

MICOL, JL; PONCE, MR; MADUEÑO, F. (2014) AGO1 controls inflorescence architecture possibly by regulating tfl1 expression. Annals of Botany, 114, 1471-1481

COEGO, A.; BRIZUELA, E.; CASTILLEJO, P.; RUÍZ, S.; KONCZ, C.; DEL

POZO, C.; PINEIRO, M.; JARILLO, JA; PAZ-ARES, J.; LEON, J.; MADUEÑO, F. Y EL RESTO DE CONSORCIO TRANSPLANTA (2014) The TRANSPLANTA collection of Arabidopsis lines: A resource for functional analysis of transcription factors based on their conditional overexpression. Plant Journal, 77, 994-953

Cursos Courses

PU

Madueño, F. ‘Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ IBMCP-UPV 10 Horas

Proyectos Projects

PU

‘LEGumes for the Agriculture of TOmorrow (LEGATO)’ FP7- KBBE-2013-7-613551 Duración: 01/01/2014 – 31/12/2014 IP: Francisco Madueño ‘Control de la Floracion: Los Factores de Transcripcion Voz como nuevos Reguladores Transversales de la Red Genetica’ BFU2012-38929 Duración: 01/01/2013 – 31/12/2015 IP: Franciso Madueño

INFLORESCENCE ARCHITECTURE

Our lab is interested in understanding the development of the inflorescence, the part of the plant that subtend the flowers, how are the genetic networks controlling its formation and how they have evolved to generate the huge diversity of architectures that are found in nature. A main division is between indeterminate inflorescences, where the shoot apical meristem (SAM) has an unlimited growth capacity, and determinate inflorescences, where the SAM gets converted into a terminal flower. Another classification differentiates between simple inflorescences, where flowers directly derive from the SAM, i.e., they are formed at the main inflorescence axis, and compound inflorescences, where flowers are formed at secondary or even higher order axis. The position where flowers are formed depends on the identity of the meristems at the inflorescence apex, whether the SAM stays as an inflorescence meristem or becomes a floral meristem, or whether the primary inflorescence meristem produces floral meristems or secondary inflorescence meristems. We study the genetic network which specify meristem identity at the inflorescence apex. On the one hand, we work with Arabidopsis thaliana, with a simple indeterminate inflorescence. The indeterminate growth of the Arabidopsis inflorescence depends on the TERMINAL FLOWER1 (TFL1) gene, which prevents the inflorescence meristem to become floral. TFL1 is expressed in the inflorescence meristem, restricting the expression of the floral identity genes LFY and AP1 to the flanks of the SAM (Fig. 1). We study how TFL1 expression pattern is established, which genes regulate its expression and how they control inflorescence architecture. We also work with the legumes species pea and Medicago truncatula, which have compound inflorescences. In addition to TFL1, LFY and AP1 homologues, other novel genes participate in the legume inflorescence genetic network to direct the formation the secondary inflorescences. We work on the identification and characterization of these genes, aiming to understand how the genetic network has evolved to generate the legume compound inflorescence.

REPRODUCTIVE DEVELOPMENT

Patentes Patents

PU

‘Method for increasing the production of flowers and fruits in monocarpic plants by reducing the activity of the gene FRUITFULL or its orthologs or increased APETALA2 activity, its orthologs and genes of the same subfamily in the apical meristem of the stem’ Ferrándiz, C.; Balanzà, V.; Martínez-Fernández, I.; Madueño, F.; Berbel, A.; Fourquin, C.; Serrano, A. Nº Solicitud: EP14382126

Fig. 2. El análisis del mutante moss revela un nuevo papel de AGO1 en el control de la arquitectura de la inflorescencia de Arabidopsis. AGO1 limita la producción de coflorescencias reprimiendo la expresión de TFL1. Fernández-Nohales et al., (2014), Ann Bot 114: 1471. Fig 2. Analysis of the moss mutant reveals a novel role of AGO1 in the control of inflorescence architecture in Arabidopsis. AGO1 limits the number of coflorescences by repressing TFL1 expression. Fernández-Nohales et al.,

(2014), Ann Bot 114: 1471.

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Investigadores de Plantilla / Contracted Researchers José Pío Beltrán Porter (Profesor de Investigación CSIC / Research Professor-CSIC) Luis Antonio Cañas Clemente (Investigador Científico CSIC / Scientific Investigator-CSIC ) Investigadores Post-doctorales / Post-Doctoral Researchers Concha Gómez Mena Investigadores Pre-doctorales / Pre-Doctoral Researchers Abdalla Abdelazeem Sandra Fresquet Corrales Rim Hamza Tit. Superior Act. Técnicas y Profesionales/ Senior Technical Specialist Edelín Roque Mesa Técnico Superior de Laboratorio / Senior Technicians Laboratory Mª Cruz Rochina Peñalver Visitantes / Visitors Pilar Rojas Gracia


BIOLOGÍA Y BIOTECNOLOGÍA DEL DESARROLLO REPRODUCTIVO El objetivo general del grupo de Biología y Biotecnología del Desarrollo Reproductivo se dirige hacia el estudio de genes implicados en el proceso de floración (transición, inducción, morfogénesis y desarrollo de flores y frutos) con vistas a su utilización biotecnológica en la producción de plantas modificadas genéticamente con interés agronómico (leguminosas, tomate, etc.). Estudiamos los genes reguladores implicados en el proceso de floración (familia MADS-box) de las leguminosas utilizando Medicago truncatula como modelo experimental, su proceso evolutivo, así como algunos de sus genes diana con expresión específica en estambres. Utilizamos las regiones promotoras de esos genes para expresar en las anteras de la flor genes citotóxicos que produzcan esterilidad masculina de gran aplicación en la obtención de líneas híbridas y en la eliminación del polen en determinadas plantas. Otras aplicaciones biotecnológicas actualmente en curso permiten adelantar, retrasar o suprimir el proceso de floración en alfalfa (Medicago sativa), así como la síntesis de novo en la planta de antocianinas y proantocianidinas (taninos condensados) para impedir el meteorismo en el ganado o la producción de forraje con menos lignina. También estudiamos los procesos relacionados con la inducción mediante androesterilidad generada por ingeniería genética de frutos partenocárpicos en tomate (Solanum lycopersicum), identificando genes relacionados con este proceso y vías de señalización. Recientemente hemos desarrollado protocolos para la propagación y regeneración in vitro de plantas de Edelweis, una especie alpina amenazada por el cambio climático y con interesantes propiedades farmacológicas.

Fig. 1. Patrón de expresión de los genes MtAGa, MtAGb y MtSHP durante el desarrollo floral temprano. Localización por hibridación in situ de transcritos de MtAGa (A-E), MtAGb (F-J) y MtSHP (K-N) en yemas de flores silvestres de Medicago truncatula. Serwatowska

et al. 2014. PLoS One 9 (8) e103770.

Fig. 1. Expression pattern of MtAGa, MtAGb and MtSHP genes during early floral development. In situ localization of MtAGa (A-E), MtAGb (F-J) and MtSHP (K-N) transcripts in Medicago truncatula wild-type flower buds. Serwatowska et al. 2014. PLoS One 9 (8)

e103770.

SlDOF

RNAi-SlDOF 35S::SlDOFSilvestre

0

50

100

150

200

250

Floema externo

Xilema Floemainterno

Nú

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35S::SlDOFRNAi- SlDOFwt

A B

Fig. 2. A. Expresión del gen SlDOF en el tejido vascular del ovario (flecha) detectada mediante hibridación in situ. B. El fenotipo de las plantas transgénicas silenciadas (RNAi-SlDOF) y que sobrexpresan este gen (35S::SlDOF) indica que SlDOF participa en el desarrollo del sistema vascular del ovario en tomate. Fig. 2. A. Expression pattern of the SlDOF gene in the vascular bundles of the tomato ovary (arrow) detected by in situ hybridization. B. The phenotype of silenced transgenic plants (RNAi-SlDOF) and the overexpression of this gene (35S::SlDOF) indicate that SlDOF participates in the development of the vascular system of the ovary.

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BIOLOGY AND BIOTECHNOLOGY OF REPRODUCTIVE DEVELOPMENT

The general objective of the group of Biology and Biotechnology of Reproductive Development is the study of those genes involved in the flowering process (transition, induction, morphogenesis and flower / fruit development), with a view to its biotechnological use in the production of transgenic plants with agronomic interest (legumes, tomato, etc.). We study the regulatory genes involved in the flowering process (MADS-box family) in legumes using Medicago truncatula as model system, their evolutionary fate and someone of their target genes with specific expression in reproductive organs, especially anther or pollen-specific genes. We use the promoter regions of these genes fused to cytotoxic genes to produce engineered male-sterile plants with great interest in the production of hybrid lines and to avoid pollen release in allergenic plants. Other biotechnological applications allow to produce early flowering plants or to suppress the flowering process in alfalfa (Medicago sativa), to induce the production of anthocyanin and proanthocyanidins (condensed tannins) to avoid pasture bloat in cows or the production of low lignin forage legumes. We also study the processes related to the production of parthenocarpic fruits in tomato (Solanum lycopersicum), induced by engineered male-sterility, identifying genes and signalling pathways related with such process. Recently, we have developed protocols for the in vitro micropropagation and regeneration of Edelweiss plants, an alpine species endangered by climate change and with interesting pharmacological properties.


PU

SERWATOWSKA, J;, ROQUE, E.; GÓMEZ - MENA, C.; CONSTANTIN, G; WEN, J.; MYSORE, K.S.; LUND, O.; JOHANSEN, E.; BELTRÁN, J.P.; CAÑAS, L.A. (2014) Two euAGAMOUS genes control C-function in Medicago truncatula. PLoS ONE, 9(8): e103770

Cursos Courses

PU

CAÑAS, L.A. ‘Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ IBMCP-UPV 50 Horas

BELTRÁN, J.P. ‘Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ IBMCP-UPV 50 Horas

Proyectos Projects

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‘Aislamiento y caracterización de genes que controlan caracteres de interés agronómico en la alfalfa (Medicago sativa L.). Desarrollo de herramientas biotecnológicas’ BIO2012-39849-CO2-01 Duración: 01/01/2013 – 31/12/2015 IP: L. Cañas ‘Caracterización de nuevos genes que controlan la fructificación en tomate: desarrollo de aplicaciones biotecnológicas enfocadas a la mejora’ BIO2013-40747-R Duración: 01/01/2014 – 31/12/2016 IP: J.P. Beltrán


Tesis Doctorales Doctoral Theses

PU

A B C

D E F

Fig. 3. Fenotipo del mutante partenocárpico de tomate hydra (hyd). A – C: Fenotipo silvestre. D – F: Fenotipo mutante hydra. Las flores de la plantas mutantes muestran estambres filamentosos sin polen (D) y frutos sin semillas (E). Las flores en antesis presentan óvulos poco desarrollados por lo que los ovarios de estas plantas no son funcionales. Fig. 3. Phenotype of the parthenocarpic tomato mutant hydra (hyd). A – C: WT phenotype. D – F: Phenotype of the hydra mutant. The mutant flowers show philamentous stamens without pollen grains (D) and seedless fruits (E). The

flowers in anthesis show undeveloped ovules and non-functional ovaries.

Figura 4. Fenotipos florales de los mutantes AGAMOUS mtagb y mtaga de M. truncatula y de plantas MtAGab-VIGS silenciadas. (A) Flor silvestre diseccionada de M. truncatula mostrando los cuatro verticilos florales (W1 a W4). Los fenotipos florales son similares en los mutantes mtaga (B) y mtagb (C). (D) Flor MtAGab-VIGS mostrando transformaciones homeóticas severas de los estambres en pétalos y de los carpelos en estructuras sepaloides (flechas). Las barras indican 1 mm. Serwatowska et al. 2014. PLoS One 9 (8) e103770

Figure 4. Floral phenotypes of M. truncatula mtagb and mtaga AGAMOUS mutants and MtAGab-VIGS silenced plants. (A) Dissected wild-type M. truncatula flower showing the four floral whorls (W1 to W4). Floral phenotypes are similar in mtaga. (B) and mtagb (C) mutants. (D) MtAGab-VIGS flower with severe homeotic transformation of stamens into petals and carpels into sepaloid structures (arrows). Bars indicate 1 mm. Serwatowska et al. 2014. PLoS One 9 (8) e103770

Roberto Mondéjar Canet ‘Micropropagación de Leontopodium alpinum Cass. (Edelweiss) e inducción de la floración en condiciones de invernadero’ Directores: L. Cañas y J.P. Beltrán

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Investigadores de Plantilla / Contracted Researchers Cristina Ferrandiz (Científico Titular CSIC / Research Scientist-CSIC) Investigadores Post-doctorales / Post-Doctoral Researchers Victor Zúñiga Mayo Investigadores Pre-doctorales / Pre-Doctoral Researhcers Irene Martínez Fernández Patricia Ballester Fuentes África Gomaríz Fernández Técnicos Superiores Especializados / Senior Technical Specialist Mª Angeles Martínez Godoy Estudiante Trabajo Fin de Máster y Proyecto fin de Grado / Master’s Thesis Students and Final year Undergraduate Project Miguel Simón Moya Elena Perpiñan Más Ana Monteagudo Estudiantes de Prácticas en Empresa / Student Traineeships Verónica Sánchez Gerschon Visitantes / Visitors Priscilla de Barros Rossetto Humberto Herrera Ubaldo

GENÉTICA MOLECULAR DEL DESARROLLO DE CARPELOS Y FRUTOS

Las plantas con flores o Angiospermas son el

grupo de plantas que ha alcanzado un mayor éxito evolutivo. Gran parte de este éxito reside en los frutos, una adquisición evolutiva clave de este grupo, cuya función es proteger a las semillas en desarrollo y servir como mecanismo de dispersión, para lo que han adoptado una inmensa diversidad morfológica y funcional. Los frutos también tienen un valor económico muy importante, ya que representan la parte comestible de muchos cultivos, y también son clave para la producción de semillas, aceites y otros productos no comestibles. El rendimiento y la calidad de los frutos son, por tanto, de gran importancia para la producción agrícola. Por tanto, la mejora de estos aspectos, claves para un agricultura cada vez más eficiente, es fundamental y va a depender de un conocimiento cada vez más profundo de los mecanismos que controlan el desarrollo de diferentes aspectos relacionados con la calidad del fruto, como forma, textura o tamaño.

Nuestro objetivo a largo plazo es entender cómo

se dirige la morfogénesis y diferenciación de carpelos (los órganos femeninos de la flor) y frutos, y cuáles son las bases genéticas de su diversidad morfológica y funcional en las Angiospermas. Nos interesa conocer qué genes son los reguladores principales de los procesos que dirigen la formación de sus distintos tejidos y que confieren la forma final a los frutos y cómo las redes genéticas en las que se integran han evolucionado en distintas especies para dar lugar a la increíble diversidad que encontramos en la Naturaleza.

Actualmente estamos desarrollando este trabajo

en varias lineas:

Estudio de las bases genéticas de la morfogénesis del gineceo en la planta modelo Arabidopsis thaliana

Bases moleculares de la diversidad morfológica de los frutos en Angiospermas, trabajando con varias especies de ranunculáceas, leguminosas y solanales

Redes genéticas que controlan el mantenimiento de los meristemos reproductivos y la producción de frutos en Arabidopsis y otras especies cultivadas


Fig 1. La función en la especificación del estilo y el estigma de los genes NGA está conservada en dicotiledóneas. Fourquin y Ferrandiz, 2014, New Phytologist 202: 1001-13. Fig 1. The function of NGA genes in the specification of style and stigma is conserved across dicot species. Fourquin and Ferrandiz, 2014, New Phytologist 202: 1001-13.

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PU

MARTÍNEZ - FERNÁNDEZ, I.; SANCHÍS, S.; MARINI, N.; BALANZÁ, V.; BALLESTER, P.; NAVARRETE-GÓMEZ, M.; OLIVEIRA, A.; COLOMBO, L.; FERRÁNDIZ, C. (2014) The effect of NGATHA altered activity on auxin signaling pathways within the Arabidopsis gynoecium. Frontiers in Plant Science, 5, 210

FOURQUIN, C.; FERRÁNDIZ, C (2014) The essential role of NGATHA genes

in style and stigma specification is widely conserved across eudicots. New Phytologist, 202, 1001-1013

COEGO, A.; BRIZUELA, E.; CASTILLEJO, P.; RUÍZ, S.; KONCZ, C.; DEL POZO, C.; PINEIRO, M.; JARILLO, JA; PAZ-ARES, J.; LEON, J.; FERRANDIZ, C. Y EL RESTO DE CONSORCIO TRANSPLANTA (2014) The TRANSPLANTA collection of Arabidopsis lines: A resource for functional analysis of transcription factors based on their conditional overexpression. Plant Journal, 77, 994-953 FERRÁNDIZ, C.; FOURQUIN, C. (2014) Role of the FUL-SHP network in the

evolution of fruit morphology and function. Journal of Experimental Botany, 65, 4505-4513

BALANZÀ, V.; MARTÍNEZ-FERNÁNDEZ, I.; FERRÁNDIZ, C. (2014)

Sequential action of FRUITFULL as modulator of the activity of the floral regulators SVP and SOC1. Journal of Experimental Botany, 65(4): 1193-1203

WELLMER, F.; BOWMAN, JL; DAVIES, B.; FERRANDIZ, C.; FLETCHER, JC;

FRANKS, RG; GRACIET, E.; GREGIS, V.; ITO, T.; JACK, TP; JIAO, Y.; KATER, MM; MA, H.; MEYEROWITZ, EM; PRUNET, N.; RIECHMANN, JL. (2014) Flower development: open questions and future directions. Methods in Molecular Biology. Flower Development: Methods and Protocols, 1110, 103-124

BALANZÀ, V.; BALLESTER, P.; COLOMBO, M.; FOURQUIN, C.; MARTÍNEZ-

FERNÁNDEZ, I.; AND FERRÁNDIZ, C. (2014) Genetic and Phenotypic Analyses of Carpel Development in Arabidopsis. Methods in Molecular Biology. Flower Development: Methods and Protocols. 1110, 231-249

Proyectos Projects

PU

‘Un código combinatorial de Complejos Transcripcionales que regulan la Morfología del gineceo y el fruto’ BIO2012-32902 Duración: 01/01/2013 – 31/12/2015 IP: Cristina Ferrandiz ‘The physiology and genetics of fruit formation: from genes to networks (FRUITLOOK)’ FP7-PEOPLE-2013-612640-IRSES Duración: 01/01/2014 – 31/12/2017 IP: Cristina Ferrandiz

Cursos Courses

PU

Ferrandiz, C. ‘Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ IBMCP-UPV 20 Horas

GENÉTICA MOLECULAR DEL DESARROLLO DE CARPELOS Y FRUTOS

Fruits are a major evolutionary acquisition of

Angiosperms. Fruits likely evolved to protect the developing seeds and to ensure seed dispersal, and for that, they have adopted a huge morphological and functional diversity, greatly responsible for the evolutive success of flowering plants. In addition, fruits are of major economic importance, representing the edible part of many crops as well as being a source for production of seed, oil and other compounds. The yield and quality factors associated with fruits are thus of key importance to agricultural production and therefore, significant future improvements of fruit characteristics will depend on deep knowledge of the mechanisms that control fruit development.

Fruit patterning depends in great extent from carpel patterning, the process of specification, differentiation and spatial arrangement of different functional compartments in the carpels, the ovule-bearing floral organs organized into a the female reproductive structure of the flower, or gynoecium. Our long-term goal is to understand how fruit patterning is established, and what is the molecular basis of the morphological and functional diversity found between species.

In this context, we are currently focused on three major research lines:

The study of the genetic basis of carpel development in the model plant Arabidopsis thaliana

The study of the molecular basis for morphological and functional diversity of Angiosperm fruits, working with species across flowering plants (poppies, solanaceae, legumes, etc)

The genetic networks controlling life span and fruit production in monocarpic plants such as Arabidopsis and other crops



PU

MARSCH-MARTÍNEZ, N.; ZÚÑIGA-MAYO, V.; HERRERA-UBALDO, H.; B. F OUWERKERK, P.; PABLO-VILLA, J.; LOZANO-SOTOMAYOR, P.; GRECO, R.; BALLESTER, P.; BALANZÁ, V.; KUIJT, S.; MEIJER, A.; PEREIRA, A.; FERRÁNDIZ, C.; DE FOLTER, S (2014) The NTT transcription factor promotes replum development in Arabidopsis fruits. Plant Journal, 80, 69-81

FOURQUIN, C.; PRIMO, A.; MARTÍNEZ-FERNÁNDEZ, I.; HUET-

TRUJILLO, E.; FERRÁNDIZ, C (2014) The CRC ortholog from Pisum sativum shows conserved functions in carpel morphogenesis and vascular development. Annals of Botany, 114, 1535-1544

Patente Patent

PU

‘Method for increasing the production of flowers and fruits in monocarpic plants by reducing the activity of the gene FRUITFULL or its orthologs or increased APETALA2 activity, its orthologs and genes of the same subfamily in the apical meristem of the stem’ Ferrándiz, C.; Balanzà, V.; Martínez Fernández, I.; Madueño, F.; Berbel, A.; Fourquin, C.; Serrano, A. Nº Referencia: EP14382126

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Las hormonas regulan prácticamente todos los aspectos de la vida de una planta, incluyendo su desarrollo y

las respuestas al estrés biótico y abiótico. En esta línea de investigación nos centramos en entender cómo el entorno regula el metabolismo hormonal, y cómo el entorno y otras rutas endógenas de señalización interaccionan con la acción hormonal. La mayor parte de nuestro trabajo se dedica a desentrañar los mecanismos moleculares que gobiernan estos procesos, para lo que utilizamos Arabidopsis como objeto de estudio. Además extendemos nuestra atención a la modificación biotecnológica de aspectos importantes del crecimiento en cultivos relevantes desde el punto de vista agronómico, como el control del tamaño de las plantas ornamentales, la modificación de la producción de frutos de tomate, y la tolerancia a la sequía en cebada. Grupos de investigación:

Resistencia Inducida en Arabidopsis (Tornero, P)

Regulación Hormonal de la Fructificación y el Desarrollo del Fruto (López-Díaz, I / Carrera, E)

Señalización del Ácido Abscísico (Rodríguez, PL)

Señalización Hormonal y Plasticidad Vegetal (Alabadí, D / Blázquez MA)

Señalización Hormonal del Desarrollo de Órganos Reproductivos" (Gómez, MD / Pérez-Amador, MA)

Mecanismos Moleculares de la Función de las Poliaminas en plantas (Carbonell, J / Ferrando, A)

Regulación Hormonal de la Interacción entre Defensa y Desarrollo (León, J)

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Hormones regulate almost every aspect of a plant's life, including development and the responses to biotic

and abiotic stress. In this research area, we are focused in understanding how hormone metabolism is regulated by the environment, and how the environment and other endogenous signaling pathways interact with hormone signaling. Most of our work is devoted to unraveling the still unknown molecular mechanisms that govern these processes, for which we use Arabidopsis as a study subject. We also extend our research to the biotechnological modification of important growth habits in agronomically relevant crops, such as the control of plant stature in ornamental plants, the modification of fruit production in tomato, and the tolerance to drought in barley. Research groups:

Induced Resistance in Arabidopsis (Tornero, P)

Hormonal Regulation of Fruit Set and Development (López-Díaz, I / Carrera, E)

ABA Signaling (Rodríguez, PL)

Hormone Signaling and Plant Plasticity (Alabadí, D / Blázquez, MA)

Hormonal Signaling of Reproductive Organ Development (Gómez, MD / Pérez-Amador, MA)

Molecular Mechanisms of Polyamine Function in Plants (Carbonell, J / Ferrando, A)

Hormonal Regulation of the Interaction between Defense and Development (León, J)

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REGULACIÓN DE LA SEÑALIZACIÓN Y EL METABOLISMO DE HORMONAS

RESISTENCIA INDUCIDA EN ARABIDOPSIS

En la resistencia basal de Arabidopsis thaliana (Arabidopsis) frente a patógenos biotrofos hay una señal fundamental: el ácido salicílico (SA). A partir de un rastreo genético en Arabidopsis, hemos identificado catorce grupos de complementación que no son capaces de responder al SA. NPR1 es uno de estos genes, y el estudio de la serie alélica de NPR1 nos ha llevado a estudiar las funciones en defensa de sus parálogos. Otro gen descrito es NRB4, el cual es el parálogo de una subunidad del complejo "Mediator" que regula la transcripción. Los alelos nulos de NRB4 están severamente afectados en el desarrollo, por lo que, o bien la percepción del SA es esencial para el desarrollo, o NRB4 tiene funciones adicionales.

Nuestro primer objetivo es estudiar el papel de la familia de NPRs. Además de NPR1, el resto de parálogos tienen una función pequeña, pero significativa, en la percepción del SA.

El segundo objetivo es caracterizar las funciones de NRB4 y describir las proteínas reguladas por o que interaccionan con NRB4. En base a su homología, NRB4 probablemente regula la transcripción sin unirse al DNA. A partir de genotipos con diferentes versiones de NRB4 y utilizando inmunoprecipitación de cromatina, datos transcriptómicos, y otras técnicas, definiremos los genes que están regulados directamente por NRB4.

El tercer objetivo es continuar en la caracterización y clonación del resto de mutaciones (doce grupos de complementación). Hemos secuenciado poblaciones de mapeo de todos los grupos de complementación, y también de alelos adicionales de dos de los mutantes. Además de clonar y estudiar los genes responsables de las mutaciones, caracterizaremos el comportamiento de los mutantes en defensa y en respuesta a SA. La selección de los mutantes se ha efectuado en base al menor crecimiento que produce la respuesta al SA en plantas silvestres, por lo que cabe la posibilidad que alguno de los mutantes crezca de forma normal en presencia de SA pero produzca defensas en respuesta al SA. Un genotipo que se comportase así tendría un alto valor biotecnológico

Investigadores de Plantilla / Contracted Researchers Pablo Tornero (Científico Titular CSIC / Research Scientific-CSIC) Técnico Superior de Laboratorio / Senior Technical Laboratory Laura Medina Puche

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REGULATION OF HORMONE METABOLISM AND SIGNALING

INDUCED RESISTANCE IN ARABIDOPSIS Salicylic acid (SA) is an essential signal in the resistance of Arabidopsis thaliana (Arabidopsis) against biotrophic pathogens. From a genetic screening in Arabidopsis, we have identified fourteen complementation groups that do not respond to SA. NPR1 is one of these genes, and the study of the NPR1 allelic series has leaded us to study the roles in defense of its paralogs. Other gene described is NRB4, which is the paralog of a subunit of the Mediator complex that regulates transcription. Null alleles of NRB4 are severely affected in development, so either SA perception is essential for development, or NRB4 has additional roles. The first objective of this proposal is to study the role of the NPR family. Besides NPR1, the rest of paralogs have a small, but significant role in SA perception. The second objective is to characterize NRB4 function and to describe the proteins regulated by or that interact with NRB4. Based in its homology, NRB4 probably regulates transcription without binding to DNA. With different genotypes, and using chromatin immunoprecipitation, transcriptomics, and other techniques, we will define the genes directly regulated by NRB4. The third objective is to continue the characterization and cloning of the rest of mutations (twelve complementation groups). We have sequenced mapping populations of these complementation groups, as well as additional alleles from two groups. Besides cloning and studying the genes responsible of the mutations, we will characterize the behavior of the mutants in defense and in response to SA. The selection of mutants was done by the reduction of growth that the SA response causes, so some of the mutants could still respond to SA in terms of defense. If that plant were to exist, it would have a high biotechnological value.

Proyectos Projects

PU

‘Respuesta al Acido Salicilico en Arabidopsis Thaliana’ BIO2013-45444-P Duración: 01/01/2014 al 31/12/2016 IP: P. Tornero ‘Aplicación de la inmunidad inducida por Pamp en cultivos’ PCIN-2013-005-C02-01 Duración: 01/04/2014 al 30/03/2017 IP: P. Tornero

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Investigadores de Plantilla / Contracted Researchers Isabel López-Díaz (Científico Titular CSIC / Research Scientific-CSIC) Investigadores Post-doctorales / Post-Doctoral Researchers Esther Carrera Bergua Investigadores Pre-doctorales / Pre-Doctoral Researchers Miriam Gallego García Liliam Martinez Bello Ayudantes de Investigación / Research Assistants Teresa Sabater Gimeno

Estudiantes de Prácticas de empresa / Student Traineeships Eva Segarra Martín

REGULACIÓN HORMONAL DE LA FRUCTIFICACIÓN Y EL DESARROLLO DEL FRUTO

El objetivo general de nuestra investigación es comprender el papel de las hormonas vegetales en la regulación del desarrollo reproductivo de las plantas. Principalmente estudiamos el papel de las giberelinas (GAs) y su interacción con otras hormonas en el control del desarrollo de plantas de tomate. El tomate (LYCOPERSICON ESCULENTUM Mill.) es una especie de gran interés económico que necesita ser tratado con hormonas para evitar problemas de cuajado en determinadas condiciones medioambientales (p. Ej. altas y bajas temperaturas). Además de disponerse de la secuencia de su genoma, se han desarrollado una gran cantidad de herramientas biotecnológicas que permiten estudiar cualquier proceso de desarrollo a nivel fisiológico, bioquímico y molecular. En nuestra investigación utilizamos el cultivar de tomate Micro-Tom como sistema experimental, debido a su pequeño tamaño, rapidez de crecimiento, facilidad de transformación y disponibilidad de una colección de líneas casi-isogénicas con mutaciones hormonales (gracias a la colaboración con el Dr. L. Peres, Universidad de Sao Paulo, Brasil). Durante el año 2014, la actividad del grupo se ha centrado en el estudio del papel de las giberelinas (GAs) en la regulación del desarrollo partenocárpico del fruto y en un proceso de desarrollo vegetativo como es el desarrollo de la ramas laterales. Estos estudios han tenido como principal resultado el establecimiento de un nuevo papel para las GAs en la regulación de los procesos de ramificación de tomate. El grupo además ha iniciado diversas colaboraciones científicas con grupos de otros países, que ahora están empezando a dar sus frutos, en relación al papel del metabolismo hormonal en distintos procesos de desarrollo o en respuestas al estrés. Entre ellos están los grupos de:

George Coupland, Max Planck Institute for Plant Breeding Research, Cologne, Alemania (una publicacion)

Juan F. Jiménez Bremont, San Luis Potosi, Mejico. Intercambio de investigadores.

Patrick Achard, IBMP-CNRS, Strasbourg. Francia (Resultados enviados a publicar)

Dentro del territorio nacional tambien hemos iniciado una colaboracion sobre el efecto que las alteraciones del metabolismo hormonal tienen sobre las respuestas al estrés, con el grupo de los Drs. E. Olmo y Nieves Fernandez del CEBAS, Murcia

MT pro

B

1cm

MT pro

BB

1cm

Autopolinated ovaries of tomato MT cultivar and the parthenocarpic procera mutant

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HORMONAL REGULATION OF FRUIT SET AND DEVELOPMENT The overall objective of our research is to understand the role of plant hormones in the reproductive development. We are using tomato (Lycopersicon esculentum), cultivar Micro-Tom, as an experimental system due to its small size, short life cycle and easy genetic transformation, in addition to the agronomic value of this species. During 2014, the group's activity has focused on studying the regulation of parthenocarpic fruit development and vegetative development processes as branching by gibberellins (GAs). These studies have had as main result the establishment of a new role for GAs in the regulation of the lateral branches development in tomato. The group has also initiated a number of scientific collaborations with groups in other countries, which are now beginning to bear fruit, in relation to the role of hormone metabolism in different developmental processes or in response to stress. Among them are the groups: - George Coupland, Max Planck Institute for Plant Breeding Research, Cologne, Germany (a publication) - John F. Jimenez Bremont, San Luis Potosi, Mexico. (Exchange of researchers). - Patrick Achard, IBMP-CNRS, Strasbourg. France (Results sent to publish) Within Spain, we have also begun a collaboration to study the effect of altering the hormone metabolism on stress responses, with the group of Drs. E. Nieves Fernandez del Olmo and CEBAS, Murcia


PU

ANDRÉS, F.; PORRI, A.; TORTI, S.; MATEOS, J.; ROMERA-BRANCHAT, M.; GARCÍA-MARTÍNEZ, JL; FORNARA, F.; GREGIS, V.; KATER, MM; COUPLAND, G. (2014) Short vegetative phase reduces gibberellin biosynthesis at the arabidopsis shoot apex to regulate the floral transition. Proc Natl Acad Sci U S A, 111(26), 2760-2769


PU

Liliam Martínez Bello ‘Estudio del papel de los enzimas de catabolismo GA 2-oxidasas en el desarrollo de tomate (Solanum lycopersicum L.)’ Director: I. López

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9,5e+2ABA JA IAA

ABA JA IAA

Fig. 2. Hormonal quantification of tomato ovaries. Quiescent and growing ovaries of Microtom line and parthenocarpic procera mutant . Congress of Phytohormones, Murcia, 9-11 April 2014

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Fig. 1. Mejora de la tolerancia a sequía en cebada mediante generación de mutaciones en receptores PYR/PYL Fig. 1. Enhanced drought tolerance in barley plants that express mutated

PYR/PYL receptors


Investigadores de Plantilla / Contracted Researchers Pedro Luis Rodriguez Egea (Investigador Científico CSIC / Scientific Investigator-CSIC) Investigadores Post-doctorales / Post-Doctoral Researchers Miguel González-Guzmán Investigadores Pre-doctorales / Pre-Doctoral Researchers Lesia Rodriguez Solovey Marta Peirats Llobet Técnicos Especialistas Laboratorio / Laboratory Technicians Mª Angeles Fernández

SEÑALIZACIÓN DE ESTRÉS HÍDRICO MEDIADA POR LA HORMONA ABA

La hormona ácido abscísico (ABA) desempeña un papel crucial en la respuesta de la planta ante situaciones de sequía, así como en la regulación del crecimiento y desarrollo vegetal. Su ruta de señalización esta conservada en todas las plantas terrestres y representa el mecanismo adaptativo clave para sobrevivir al estrés hídrico, por lo que los avances en este campo podrían tener una gran aplicación en la biotecnología agrícola. Desde su descubrimiento hace casi 50 años, numerosos trabajos han sido realizados para elucidar el mecanismo de acción de la hormona. Nuestro grupo ha participado en descubrimientos clave para entender cómo se percibe el ABA por parte de la célula vegetal, por ejemplo el descubrimiento de los receptores PYR/PYL en Arabidopsis. Estos receptores representan un mecanismo esencial para orquestar la respuesta a sequía en plantas de cosecha y nuestro grupo tiene un gran interés en su utilización biotecnológica mediante identificación de agonistas o bien ingeniería genética.

Con el fin de combatir la inseguridad alimentaria derivada de las pérdidas por estrés abiótico, particularmente sequía, tenemos intención de explotar los mecanismos moleculares de la respuesta al estrés mediados por la hormona ABA. Para ello aprovecharemos los recientes avances del grupo en este terreno, como la elucidación de la estructura tridimensional de los receptores de la hormona. Estos receptores inhiben de modo dependiente de ABA la función de proteínas fosfatasa tipo 2C (PP2Cs), las cuales son reguladores negativos clave de la ruta de ABA. Su inhibición permite la activación de las quinasas tipo SnRK2, las cuales regulan la apertura de estomas (y por tanto la pérdida de agua) y la respuesta transcripcional necesaria para la adaptación al estrés hídrico. Para trasladar el conocimiento desarrollado en Arabidopsis utilizaremos receptores PYR/PYL de plantas de cosecha: Solanum lycopersicum (tomate), Hordeum vulgare (cebada) and Citrus sinensis (naranjo). Hemos desarrollado receptores que muestran una mayor eficacia en la inhibición de las PP2Cs a bajas concentraciones de ABA y resultados preliminares en cebada indican que confieren uan mayor tolerancia a sequía. Estos abordajes se complementarán con estudios para identificar nuevas proteínas reguladoras de los receptores de ABA.


PU

IRIGOYEN, M.L.; INIESTO, E.; RODRIGUEZ, L.; PUGA, M.I.; YANAGAWA, Y.; PICK, E.; STRICKLAND, E.; PAZ-ARES, J.; WEI, N.; DE JAEGER, G.; RODRIGUEZ, P.L.; DENG, X.W.; RUBIO, V. (2014) Targeted degradation of abscisic acid receptors is mediated by the ubiquitin ligase substrate adaptor DDA1 in Arabidopsis. Plant Cell, 26, 712-728

BUESO, E.; IBAÑEZ, C.; SAYAS, E.; MUÑOZ-BERTOMEU, J.; GONZALEZ- GUZMÁN, M.; RODRIGUEZ, P.L.; SERRANO, R. (2014) A forward genetic approach in Arabidopsis thaliana identifies a RING-type ubiquitin ligase as a novel determinant of seed longevity. Plant Science, 215, 110-116

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ABA SIGNALING

ABA plays a crucial role for plant response to abiotic stress and regulation of plant growth and development. For instance, drought increases ABA levels and plant response to ABA is a key adaptive mechanism to resist drought stress. Thus, elucidating the ABA signaling pathway holds enormous promise for biotechnological application in agriculture. Key details of the pathway have been elucidated recently, such as the discovery of the 14-member PYR/PYL/RCAR family of ABA-receptors. These ABA-receptors inhibit in an ABA-dependent manner the clade A phosphatases type-2C (PP2Cs), which are key negative regulators of the ABA pathway. Inhibition of PP2Cs leads to activation of sucrose non-fermenting 1-related subfamily 2 (SnRK2) kinases, which regulate stomatal aperture and transcriptional response to ABA. Thus, a core signaling network for ABA has emerged from these findings and crystallographic models are available for ABA receptors, receptor-ABA-phosphatase or phosphatase-kinase complexes. We intend to exploit knowledge on the molecular mechanisms of plant stress response through ABA receptors to develop innovative tools to combat yield insecurities of crops due to abiotic stress, e.g. drought. Our aims build on both the recent mechanistic insights into ABA action and major discoveries of the group in this field. We will take advantage of the detailed structural and functional knowledge on ABA signaling to synthesize and identify small molecules that act as ABA agonists or antagonists for the PYR/PYL ABA-receptors and modulate the ABA-pathway. Structural studies using either Arabidopsis or crop receptors will be performed. In order to bridge the gap between basic research and crop improvement, we will focus on major crops recently sequenced, Solanum lycopersicum (tomato), Hordeum vulgare (barley) and Citrus sinensis orange). We will characterize the function of the tomato PYR/PYL receptors, in order to specifically target the relevant ones for fruit and vegetative responses to ABA. Genetic engineering of tomato and Arabidopsis PYR/PYL receptors, either wt or mutagenized versions leading to enhanced sensitivity to ABA, will be performed to improve plant drought resistance. These studies will be complemented by efforts to identify new regulatory proteins of PYR/PYL receptors of Arabidopsis, which could be relevant for plant biotechnology and patent protection


PU

BUESO, E.; RODRIGUEZ, L.; LORENZO-ORTS, L.; GONZALEZ-GUZMAN, M.; SAYAS, E.; MUÑOZ-BERTOMEU, J.; IBAÑEZ, C.; SERRANO, R.; RODRIGUEZ, P.L. (2014) The single-subunit RING-type E3 ubiquitin ligase RSL1 targets PYL4 and PYR1 ABA receptors in plasma membrane to modulate abscisic acid signaling. Plant Journal, 80, 1057-1071

BAO, Y.; AGGARWAL, P.; ROBBINS II, N.E.; STURROCK, C . J. ;

THOMPSON, M.C.; TAN, H.Q.; THAM, C.; DUAN, L.; RODRIGUEZ, P.L.; VERNOUX, T.; MOONEY, S.J.; BENNETT, M.J.; DINNENY, J.R. (2014) Plant roots use a patterning mechanism to position lateral root branches toward available water. PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA, 111, 9319-9324

PLANES, MD; NIÑOLES, R; RUBIO, L; BISSOLI, G; BUESO, E; GARCÍA-

SÁNCHEZ, MJ; ALEJANDRO, S; GONZALEZ-GUZMÁN, M; HEDRICH, R,; RODRIGUEZ, PL; FERNÁNDEZ, JA; SERRANO, R. (2014) A mechanism of growth inhibition by abscisic acid in germinating seeds of Arabidopsis thaliana based on inhibition of plasma membrane H+-ATPase and decreased cytosolic pH, K+, and anions. Journal of Experimental Botany, 66(3), 813-825

RODRIGUEZ, L.; GONZALEZ - GUZMAN, M.; DIAZ, M.; RODRIGUES, A.;

PEIRATS-LLOBET, M.; IZQUIERDO-GARCIA, A.C.; ANTONI, R.; MARQUEZ, J.A.; MULET, J.M.; ALBERT, A.; RODRIGUEZ P.L. (2014) C2-domain abscisic acid-related proteins mediate the interaction of PYR/PYL/RCAR abscisic acid receptors with the plasma membrane. Plant Cell, 26(12), 4802-4820

Capítulos de Libro Book Chapters

PU

RODRIGUEZ, P.L.; GONZALEZ-GUZMAN, M; RODRIGUEZ, L.; PEIRATS-LLOBET, M.; FERNANDEZ, M.A.; LORENZO-ORTS, L. (2014) The multigene family of PYR/PYL/RCAR abscisic acid receptors plays a pivotal role for ABA signaling IN ‘Fitohormonas: Metabolismo y modo de acción’ Pag. 45-56

Cursos Courses

PU

P.L. Rodriguez ‘Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ UPV-CSIC 4 Horas

Proyectos Projects

PU

‘Señalización de ABA mediada por los receptores PYR/PYL y su conexión con los mecanismos de resistencia a sequía’ MICINN BIO2011-23446 Del 01/01/2012 al 31/12/2014 I.P.: P.L. Rodriguez ‘The role of CIPKs and PP2Cs as convergence points interconnecting Ca2+ and ABA-dependent signaling.’ MICINN PRI-AIBDE-2011-1104 Del 01/01/2012 al 31/12/2014 I.P.: P.L. Rodriguez / J. Kudula


PU

GONZALEZ - GUZMAN, M.; RODRIGUEZ, L.; LORENZO - ORTS, L.; PONS, C.; SARRION-PERDIGONES, A.; FERNANDEZ, M.A.; PEIRATS-LLOBET, M.; FORMENT, J.; MORENO-ALVERO, M.; CUTLER, S.R.; ALBERT, A.; GRANELL, A.; RODRIGUEZ, P.L. (2014) Tomato PYR/PYL/RCAR abscisic acid receptors show high expression in root, differential sensitivity to the abscisic acid agonist quinabactin, and the capability to enhance plant drought resistance. Journal of Experimental Botany, 65, 4451-4464

Patentes Patents

PU

P.L. Rodriguez ‘TRANSGENIC PLANTS. Method for manipulation of the ABA signaling pathway and transgenic plants with improved stress resistance’ Ref.: EP13382177.7/ PCT/EP2014/059772

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Investigadores de Plantilla / Contracted Researchers Miguel Ángel Blázquez (Investigador Científico CSIC / Scientific Investigator-CSIC) David Alabadí (Científico Titular CSIC-Research Scientific-CSIC) Investigadores Post-doctorales / Post-Doctoral Researchers Antonella Locascio Eugenio Gómez Minguet Investigadores Pre-doctorales / Pre-Doctoral Researchers Nora Marín de la Rosa Amelia Felipo Benavent Mohamad Abbas Juan Camilo Alvarez Mahecha Federico Grau Engüix Cristina Marí Carmona Estudiantes de Máster y Final de Carrera / Master and Final year undergraduate students Noel Blanco Touriñán Jorge Hernández García Visitantes / Visitors Dr. Martin Cerny Dra. Hanka Cerna Dr. Amir Hossain Ana Castro

SEÑALIZACIÓN HORMONAL Y PLASTICIDAD VEGETAL

Nuestro laboratorio se centra en el estudio de los mecanismos que confieren plasticidad al desarrollo vegetal. El tipo de preguntas que nos planteamos es: ¿Cómo intefra la planta las señales ambientales (luz, temperatura, etc) y las endógenas (edad, estado nutricional, etc) para ejecutar el programa de desarrollo más conveniente en cada momento? ¿Cómo distinguen las plantas entre 'ruido' y 'señal' en este contexto? ¿Cuál es el valor adaptativo de las rutas de señalización hormonal que conocemos? Estos circuitos reguladores que determinan el crecimiento, ¿cómo han evolucionado hasta su forma actual? Nuestra hipótesis es que la plasticidad es una propiedad inherente a la propia arquitectura de las redes de señalización: lo que confiere robustez y flexibilidad al desarrollo vegetal es precisamente la elevada conectividad entre las rutas de señalización hormonales y ambientales. Casi todo nuestro trabajo actual está orientado al estudio de las auxinas, las giberelinas y los brasinosteroides en Arabidopsis, usando una combinación de abordajes de bioquímica, genética molecular, y genómica. Un resultado reciente de nuestra investigación es el mecanismo por el que las proteínas DELLA actúan como 'conectores' moleculares en las redes de señalización que controlan las respuestas de las plantas al entorno. Hemos encontrado que los niveles de las proteínas DELLA son el resultado de las condiciones ambientales, además de la oscilación diaria impuesta por el reloj circadiano. Y las DELLA, por su parte, transmiten esta información ambiental a las células mediante su interacción física con un número muy elevado de factores de transcripción y chaperonas como la prefoldina, coordinando de esta manera la ejecución de múltiples respuestas celulares. Más información: http://www.ibmcp.upv.es/BlazquezAlabadiLab/


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Interactoma nuclear de la prefoldina (nodos rojos) en Arabidopsis basado en predicciones. La mayoría de los interactores tienen una función en la remodelación de cromatina (naranja) o en la transcripción (azul) Predicted nuclear interactome of prefoldin (red nodes) in Arabidopsis. Most of the interactors have roles in the control of chromatin remodelling (orange) or transcription (blue)

HORMONE SIGNALING AND PLANT PLASTICITY

Our laboratory is focused in the mechanism that underlies the high degree of plasticity of plant development. The kind of questions that drive our research are: How does the plant integrate all the environmental cues (light, temperature, etc) and endogenous signals (age, nutritional state, etc) to trigger the most appropriate developmental program in a given stage? How do plants distinguish between signals and noise? What is the adaptive value of the hormone signaling pathways that we know? These regulatory circuits that direct growth, how have they evolved? Our hypothesis is that plasticity is inherent to the very architecture of the signaling networks: the extended connectivity between hormone and environmental signaling pathways provides robustness and flexibility to plant development. Almost all our current work is devoted to the study of gibberellins, auxins and brassinosteroids in Arabidopsis, and we use a combination of molecular genetic, biochemical, and genomic approaches. A recent milestone in our research line has been the elucidation of the mechanism by which DELLA proteins act as molecular 'hubs' in the signaling networks that control plant responses to the environment. We have found that DELLA levels are the result of environmental conditions (light, temperature) in addition to the daily oscilation imposed by the circadian clock. And DELLAs, in turn, relay environmental information to the cell by interacting physically with a large number of transcription factors and chaperones like prefoldin, thereby coordinating multiple cell responses. More information: http://www.ibmcp.upv.es/BlazquezAlabadiLab/


PU

PAQUE, S.; MOUILLE, G.; GRANDONT, L.; ALABADI, D.; GAERTNER, C.; GOYALLON, A.,; MULLER, P.; PRIMARD-BRISSET, C.; SORMANI, R.; BLAZQUEZ, M.A.; PERROT-RECHENMANN, C. (2014) AUXIN BINDING PROTEIN1 links cell wall remodelling, auxin signalling and cell expansion in Arabidopsis. Plant Cell, 26, 280-291

COEGO, A., BRIZUELA, E., CASTILLEJO, P., RU’Z, S., KONCZ, C., DEL POZO,

J.C., PI–EIRO, M., JARILLO, J.A., PAZ-ARES, J., LE—N, J. AND THE TRANSPLANTA CONSORTIUM (2014) The TRANSPLANTA collection of Arabidopsis lines: a resource for functional analysis of transcription factors based on their conditional overexpression. Plant Journal, 77, 944-953

MARÍN-DE LA ROSA, N.A.; SOTILLO, B.; MILSKOLCZI, P.; GIBBS, D.J.;

CARBONERO, P.; OÑATE-SÁNCHEZ, L.; HOLDSWORTH, M.J.; BHALERAO, R.P.; ALABADÍ, D.; BLÁZQUEZ, M.A. (2014) Large-scale identification of gibberellin-related transcription factors defines Group VII ERFs as functional DELLA partners. Plant Physiology, 166, 1022-1032

Patente Patent

PU

Abbas, M.; Alabadí, D.; Blázquez, M.A. ‘Método para incrementar la fertilidad de las plantas’ Nº Ref.: P201431459

Proyectos Projects

PU

‘Papel de la prefoldina en el núcleo dependiente de DELLAs en Arabidopsis [PRENUC]’ BIO2013-43184-P Duración: 01/01/2014 al 31/12/2016 IP: MA Blázquez / D. Alabadí ‘Búsqueda y evaluación molecular de nuevos compuestos en Agricultura sostenible’ RTC-2014-2876-2 Duración: 03/02/2014 al 31/12/2017 IP: MA Blázquez

Capítulos de Libro Book Chapters

PU

MINGUET, E.G.; BLÁZQUEZ, M.A.; ALABADÍ, D. (2014) Gibberellin implication in growth and stress responses IN ‘Phytohormones: A Window to Metabolism, Signaling and Biotechnological Applications’ Pag. 119-162


PU

Nora A. Marín de la Rosa ‘DELLAs as hubs in signaling networks in plants’ Directores: MA Blázquez / D. Alabadí Mohamad Abbas ‘The control of auxin homeostasis through the regulation of IAMT1 by DELLA proteins’ Directores: MA Blázquez / D. Alabadí Juan Camilo Álvarez Mahecha ‘Regulación de la diferenciación del xilema por la interacción DELLA-AJAX3’ Directores: MA Blázquez / D. Alabadí

Cursos Courses

PU

D. Alabadí ‘Máster em Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ IBMCP-UPV 12 Horas M.A. Blázquez ‘Máster em Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ IBMCP-UPV 14 Horas

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Investigadores de Plantilla / Contracted Researchers Miguel Angel Pérez-Amador (Científico Titular CSIC / Research Scientific-CSIC) Maria Dolores Gómez (Científico Titular CSIC / Research Scienfic-CSIC)

Investigadores Post-doctorales / Post-Doctoral Researchers Francisco Vera Sirera

Investigadores Pre-doctorales / Pre-Doctorals Researchers Raquel Sacristán Tarrazo

Técnicos Especialistas Laboratorio / Laboratory Technicians Clara Fuster Almunia Estudiante Máster / Master Student Daniel Ventimilla Llora Mª Teresa Saura Sánchez

SEÑALIZACIÓN HORMONAL DEL DESARROLLO DE ORGANOS REPRODUCTIVOS

Introducción La actividad investigadora del grupo se centra en conocer los procesos que dirigen el correcto desarrollo del fruto, principalmente en sus fases tempranas, y su control por diferentes hormonas, fundamentalmente giberelinas (GAs), auxinas y etileno. Conocer las bases moleculares implicadas en estos procesos es el primer paso para poder diseñar aplicaciones biotecnológicas. Actualmente se utiliza como sistema experimental Arabidopsis thaliana. Líneas de investigación El proyecto actualmente en ejecución tiene como objetivo estudiar el mecanismo molecular por el cual las GAs coordinan el crecimiento y diferenciación que sufren los diferentes tejidos que constituyen el pistilo durante su transformación a fruto. En particular estamos interesados en averiguar qué elementos de la señalización por GAs participan en la valva y cuales en los óvulos para controlar el crecimiento del pistilo. Para responder esta pregunta utilizamos una combinación de aproximaciones genético-moleculares y genómicas en Arabidopsis para diseccionar la acción de las GAs en los diferentes tejidos que constituyen un fruto en desarrollo. Las principales líneas de trabajo del proyecto son: - El estudio del mapa de expresión de los diferentes elementos de la señalización por GAs (GID1s, y DELLAs) en el pistilo, para identificar los elementos concretos que son relevantes para la fructificación. - El análisis genético y morfológico de los alelos mutantes de los genes DELLA y GID1s, para determinar la función de estos genes en el proceso de fructificación. - La manipulación de la expresión espacial y temporal de los genes DELLA en el pistilo, para determinar en qué tejidos específicos es necesaria la señalización por GAs para que se produzca el crecimiento coordinado del fruto y de las semillas. -Determinar cuáles son los genes diana regulados (directa o indirectamente) por las proteínas DELLA en óvulos y pistilos, para establecer en qué procesos particulares de desarrollo están implicadas las GAs. - Establecer herramientas biotecnológicas que se apoyen en el conocimiento generado en las líneas descritas anteriormente.


Fig. 1 . Mutaciones en los genes DELLA dan lugar a frutos con menor número de semillas. Fig. 1. DELLA mutations result in fruits with fewer seeds

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HORMONAL SIGNALING OF REPRODUCTIVE ORGAN DEVELOPMENT Introduction The research activity of our group is focused on understanding the processes that drive the proper fruit development, especially during the early stages, and the control by plant hormones, especially gibberellins (GAs), auxin and ethylene. Understanding the molecular basis involved in these processes is the first step to design biotechnological applications. We currently use Arabidopsis thaliana as experimental system. Research projects The project currently underway aims to study the molecular mechanisms by which GAs coordinate growth and differentiation in the different tissues that form the pistil. In particular we are interested in finding out the elements of GAs signaling are involved in the valve and in the ovule to control the pistil growth. To answer this question we use a combination of molecular genetics and genomics in Arabidopsis to dissect the GA action in different tissues that constitute a developing fruit. The main projects are: - The study of the expression map of the different elements of GA signaling (GID1s and DELLAs) in the pistil to identify the elements that are relevant for fruit set. - Genetic and morphological analysis of the mutant alleles of genes GID1s and DELLA to determine the role of these genes in fruit set. - Manipulation of the spatial and temporal expression of the DELLA genes in the pistil to determine in which specific tissues the GAs signaling is required for the coordinated growth and development of fruits and seeds. - Identifying GA target genes regulated by DELLA proteins in ovules and pistils to establish the development controlled by GAs. - Establish biotechnological tools that build on the knowledge generated in the lines described above.


PU

GÓMEZ, MD; VERA-SIRERA, F.; PEREZ-AMADOR, MA; (2014) Molecular program of senescence in dry and fleshy fruit. Journal of Experimental Botany 65: 4515-4526. GALLEGO-GIRALDO, C.; HU,, J.; URBEZ, C.; GÓMEZ, MD; SUN, TP; PEREZ-AMADOR, MA; (2014) Role of the gibberellin receptors GID1 during fruit-set in Arabidopsis. The Plant Journal 79: 1020-1032. BAND, LR; WELLS, DM; FOZARD, JA; GHETIU, T; FRENCH, AP; POUND, MP; WILSON, MH; YU, L; L.I, W.; HIJAZI, HI; OH, J.; PEARCE, SP; PEREZ-AMADOR, MA; YUN, J.; KRAMER, E.; ALONSO, JM; GODIN, C.; VERNOUX, T.; HODGMAN, TC; PRIDMORE, TP; SWARUP, R.; KING, JR; BENNETT, MJ; (2014) Systems analysis of auxin transport in the Arabidopsis root apex. Plant Cell 26: 862-875.

Cursos Courses

PU

M.D. Gómez ‘Máster em Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ IBMCP-UPV 18 Horas M.D. Gómez Talleres ‘Plantéatelo, la Ciencia es Divertida 2ª Edición’ IBMCP-UPV 4 Horas

Proyectos Projects

PU

‘Análisis de los mecanismos moleculares de la señalización por giberelinas en la fructificación de Arabidopsis’ MICINN BIO2011-26302 Del 01/01/2012 – 31/12/2014 IP: M.A. Pérez-Amador

Fig.2. Estudio del patrón espacial de la expresión de los genes DELLA (GAI, RGA, RGL1 y RGL2) en pistilos de Arabidopsis Fig. 2. Spatial expression patterns of DELLA genes (GAI, RGA, RGL1 and RGL2) in Arabidopsis pistils.

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Investigadores de Plantilla / Contracted Researchers Juan Carbonell Gisbert (Profesor Investigación CSIC / Research Professor-CSIC) Alejandro Ferrando Monleon (Científico Titular CSIC / Research Scientific-CSIC)

Investigadores Pre-doctorales / Pre-Doctorals Research Borja Belda Palazón Titulados Superiores Especializados / Specialized Graduates Cristina Urbez Lagunas

Ayudante Diplomado / Graduate Assistant Mª Angeles Argomániz Lizondo Visitantes / Visitors Israel Maruri López Itzell Hernández Sánchez

MECANISMOS MOLECULARES DE ACCIÓN DE LAS POLIAMINAS EN PLANTAS

El interés de nuestro grupo de investigación se

centra en el estudio de los mecanismos moleculares de acción de las poliaminas. Actualmente tratamos de elucidar la función de las poliaminas termoespermina y espermidina como reguladores de la traducción, con las siguientes líneas de investigación: Acción de la termoespermina en el proceso de

diferenciación del xilema. Esta línea surge de estudios previos que han permitido conocer las funciones de la actividad termoespermina sintasa de ACL5 en relación con la maduración del xilema. La falta de termoespermina en el mutante acl5 da lugar a un proceso de muerte celular prematura alterando la correcta diferenciación del xilema y generando un fenotipo de enanismo. La función de la termoespermina consiste en aliviar la inhibición traduccional ocasionada por una pequeña pauta abierta de lectura presente en la región 5’ líder de los factores de transcripción AJAX aunque se desconoce el mecanismo molecular. Además del interés en el modo de actuación de la termoespermina en relación con el control traduccional de los genes AJAX, se ha llevado a cabo la identificación de dianas transcripcionales de estos factores de transcripción, así como la búsqueda de sus interactores por doble híbrido. Otro aspecto de interés es la evaluación del uso de la termoespermina y los genes AJAX como posibles herramientas biotecnológicas para modificar propiedades del xilema en especies leñosas.

El eje espermidina-eIF5A y la traducción de poli-

prolinas. El objetivo de esta línea es profundizar en las funciones del factor de traducción eIF5A cuya activación post-traduccional exclusiva denominada ‘hipusinación’ depende de la espermidina. Se ha demostrado que su actividad esencial en el ribosoma es aliviar el estancamiento que ocasiona la presencia de prolinas consecutivas. Una de las dianas clave de proteínas con poli-prolinas son las forminas, proteínas implicadas en la organización del citoesqueleto de actina. Hemos demostrado dicha actividad durante la reproducción sexual de la levadura S.cerevisiae, y en la actualidad estudiamos su participación en los procesos dependientes del citoesqueleto en plantas como son el crecimiento del tubo polínico y los pelos radiculares. También hemos caracterizado bioquímicamente la modificación por hipusinación en Arabidopsis, y estamos interesados en elucidar a nivel global el translatoma dependiente de eIF5A mediante técnicas como perfiles de polisomas y perfil de huella ribosomal.

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MOLECULAR MECHANISMS OF POLYAMINE FUNCTION IN PLANTS

Our broad research interest aims at the characterization of the molecular mechanisms of polyamine function. We focus in the function of thermospermine and spermidine as translational regulators with the following research lines: Function of thermospermine during xylem

formation. This research line stems from previous work of the group showing the involvement of ACL5 encoded thermospermine synthase during xylem differentiation. The lack of thermospermine in the acl5 mutant leads to premature cell death during xylem development and dwarf phenotype. The main function of thermospermine is to alleviate the uORF-dependent translational repression of AJAX transcription factors, although the molecular mechanism remains to be elucidated. In addition to our interest to unveil the molecular details of the thermospermine function during AJAX translation, we are also working in the identification of downstream AJAX targets involved in xylem formation and in the isolation of AJAX interacting partners by two-hybrid. Our experimental approaches extend also to find strategies to alter xylem properties with potential biotechnological applications in forest biology.

The spermidine-eIF5A axis and the translation

of poly-prolines. This research line aims at the characterization of an exclusive spermidine-dependent post-translational activation of the translation factor eIF5A named hypusination. It has been shown that one essential function for eIF5A is to alleviate ribosome stalling upon translation of consecutive prolines. One key target protein carrying poly-prolines is formin, protein involved in the organization of the actin cytoskeleton. We have shown this activity in S.cerevisiae during the mating process, and we are currently characterizing similar processes in plants such as pollen tube and root hair growth. We have also biochemically characterized the hypusination process in Arabidopsis and we are interested in the global characterization of the eIF5A-dependent translatome by means of polysome profiles and ribosome footprinting profiling.


PU

BELDA-PALAZÓN, B.; NOHALES, M.A.; RAMBLA, J.L.; ACEÑA, J.L.; DELGADO, O.; FUSTERO, S.; MARTÍNEZ, M.C.; GRANELL, A.; CARBONELL, J.;, FERRANDO, A. (2014) Biochemical quantitation of the eIF5A hypusination in Arabidopsis thaliana uncovers ABA-dependent regulation. Frontiers in Plant Science, 5

LI, T.; BELDA-PALAZÓN, B.; FERRANDO, A.; ALEPUZ, P. (2014)

Fertility and polarized cell growth depends on eIF5A for translation of polyproline-rich formins in S.cerevisiae. Genetics, 197, 1191-1200


PU Enric Sayas Montañana ‘Mecanismos de toxicidad de poliaminas: inhibición del recambio de proteínas’ Directores: R. Serrano / A. Ferrando Borja Belda Palazón ‘Hipusinación del factor de traducción eIF5A dependiente de poliaminas’ Directores: A. Ferrando / R. Serrano

Proyectos Projects

PU

‘Control de la diferenciación del xilema por los factores de transcripción ajax’ MICINN BIO2011-23828 Del 01/01/2012 al 31/12/2014 IP: J. CARBONELL

La desactivación génica de la enzima de hipusinación DHS produce alteraciones en el citoesqueleto de actina. La visualización del citoesqueleto de actina por microscopía confocal se realizó en células del extremo de raíces secundarias de líneas siDHS-M GFP-mTalin tras 18 días de crecimiento in vitro con o sin dexametasona. Barra de escala 50 µm. Conditional inactivation of the hypusination enzyme DHS leads to alterations in the actin-cytoskeleton. Visualization of the actin-cytoskeleton by confocal microscopy was done in the tip of secondary roots in 18 days old transgenic lines siDHS-M GFP-mTalin grown in vitro with or without dexamethasone. Scale bars 50 µm.

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Fig. 1. Efecto del NO sobre la elongación de hipocotilos de mutantes de la ruta de proteolisis dirigida por la secuencia N-terminal Fig. 1. Effect of NO on hypocotyl elongation of N-end rule pathway mutants


Investigadores de Plantilla / Contracted Researchers Jose León Ramos (Investigador Científico CSIC / Scientific Investigator-CSIC) Investigadores Post-Doctorales / Post-Doctoral Researchers Mª Cruz Castillo López de Toro

Estudiante Máster / Master Student Álvaro Costa Broseta

REGULACIÓN HORMONAL DE LA INTERACCIÓN ENTRE DEFENSA Y DESARROLLO

Nuestro grupo hace uso de aproximaciones experimentales que incluyen técnicas bioquímicas, genéticas, de biología molecular y celular, genómicas y proteómicas en el sistema modelo Arabidopsis thaliana. Estamos interesados en analizar los mecanismos que regulan la interacción entre programas de desarrollo y respuestas a estrés en plantas. En los últimos años hemos puesto el foco sobre la acción reguladora coordinada del óxido nítrico (NO) y numerosas fitohormonas que incluyen giberelinas y los ácidos abscísico, salicílico y jásmónico. Estamos abordando la interacción funcional entre el óxido nítrico y las fitohormonas analizando los efectos sobre la producción, percepción y señalización de las mismas, así como estudiando la propia producción y percepción del NO y su modo de acción. En este sentido, estamos especialmente interesados en el estudio del papel del NO como modificador de proteínas induciendo, directamente o a través de intermediarios como el peroxinitrito, modificaciones postraduccionales tales como la S-nitrosilación de residuos de cisteína o la nitración de residuos de tirosina. También estamos analizando la relación de las modificaciones postraduccionales dependientes de NO con otras como la poliubiquitinación de residuos de lisina que controlan su posterior degradación proteolítica.

LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN

Biosíntesis y modo de acción del óxido nítrico. Interacción con ABA and giberelinas.

Interacción funcional entre el óxido nítrico y los factores de transcripción AP2/ERF del grupo VII a través de la degradación proteolítica dirigida por su secuencia N-terminal.

Proteómica de modificaciones postraduccionales basadas en la nitración de tirosinas y la nitrosilación de cisteínas, así como la ubiquitinación de lisinas.

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Fig. 2. Producción de NO detectada mediante DAF-FM DA en plantas silvestres pero no en plantas nia1nia2noa1-2 Fig. 2. Wound-induced production of NO was detected with DAF-FM DA in wild type plants but not in nia1nia2noa1-2 plants

HORMONAL REGULATION OF THE INTERACTION BETWEEN DEFENSE AND DEVELOPMENT

Our group use biochemical, genetic, molecular and celular, genomic and proteomic approaches in plant the model system Arabidopsis thaliana to analyze the functional interaction between development and responses to stress. We have focused lately in the coordinated regulatory action exerted by nitric oxide (NO) in conjunction with several phytohormones including gibberellins and abscisic, salicylic and jasmonic acids. Our approaches to address the regulatory functions exerted by NO include the analyses of hormones production, perception and signaling, as well as the self-regulation of NO production and its mode of action. Regarding this, we are very keen on the study of NO as a modifier of proteins by inducing, directly or through intermediates such as peroxynitrite, posttranslational modifications that include S-nitrosylation of cysteine residues or nitration of tyrosine residues. We are also analyzing the relation of NO-induced posttranslational modifications with others like lysine polyubiquitination controlling the fate of the target protein through subsequent proteolytic degradation.

RESEARCH LINES

Biosynthesis and mode of action of nitric oxide.

Interactions with ABA and gibberellins. Functional interaction between nitric oxide and

the group VII of AP2/ERF transcription factors through their N-end rule directed proteolysis.

Proteomics of post-translational modifications based on Y-nitration, C-S-nitrosylation and K-ubiquitination.


PU GIBBS, DJ; ISA, NM; MOHAVEDI, M; LOZANO-JUSTE, J; MENDIONDO, GM; BERCKHAM, S; MARÍN-DELA ROSA, N.; VICENTE-CONDE, J; SOUSA-CORREIA, C; PEARCE, S; BASSEL, GW; HAMALI, B; TALLOJI, P; TOMÉ, DFA; COEGO, A; BEYNON, J; ALABADÍ, D.; BACHMAIR, A; LEÓN, J.; GRAY, JE; THEODOULOU, FL; HOLDSWORTH, MJ (2014) Nitric oxide sensing in plants is mediated by proteolytic control of group VII ERF transcription factors. Molecular Cell 53: 369-379 MIR, R.; LEÓN, J. (2014) Pathogen and Circadian Controlled 1 (PCC1)

Protein Is Anchored to the Plasma Membrane and Interacts with Subunit 5 of COP9 Signalosome in Arabidopsis. PLoS One 9(1):e87216.

LEÓN, J.; CASTILLO, MC; COEGO, A.; LOZANO-JUSTE, J.; MIR, R. (2014) Diverse functional interactions between nitric oxide and abscisic acid in plant development and responses to stress. J. Exp. Bot. 65:907-921. COEGO, A.; BRIZUELA, E.; CASTILLEJO, P.; RUÍZ, S.; KONCZ, C.; DEL POZO, JC; PIÑEIRO, M.; JARILLO, JA; PAZ-ARES, J.; LEÓN, J.; THE TRANSPLANTA CONSORTIUM (2014) The TRANSPLANTA Collection of Arabidopsis Lines: A resource for Functional Analysis of Transcription Factors based on their conditional overexpression. Plant J. 77: 944–953. Proyectos Projects

PU

‘El óxido nítrico como modulador de la señalización mediada por ABA y giberelinas en Arabidopsis’ MICINN BIO2011-27526 Del 01/01/2012 al 31/12/2014 IP: J. León

Col-0 nia1nia2noa1-2

Wo

un

ded

U

nw

ou

nd

ed

- Fe

Col-0 nia1,2noa1-2

Fig. 3. La homeostasis del hierro está alterada en plantas nia1nia2noa1-2 deficientes en NO Fig. 3. Altered iron homeostasis in NO-deficient nia1nia2noa1-2 seedlings

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Esta sublínea de investigación está compuesta por investigadores que

utilizan un abordaje multidisciplinar para identificar, y generar conocimiento sobre, genes o regiones génicas que controlan características agronómicamente importantes en especies cultivadas, y así producir un material biológico susceptible de ser utilizado en mejora vegetal para producir variedades con características agronómicas superiores, incluyendo una mejor calidad nutricional/nutracéutica, o una mejor adaptación al entorno, que permitan aumentar la eficiencia de las plantas y el volumen de las cosechas. Grupos de Investigación:

Mecanismos de Adaptación de las Plantas. Biotecnología de Cultivos Energéticos (P. Vera)

Cultivo In Vitro y mejora vegetal (V. Moreno/ A. Atarés)

Genómica y Biotecnología del fruto (A.Granell / D. Orzaez)

Genómica en Mejora Vegetal (A.J. Monforte)

Biotecnología de Cítricos (L. Peña)

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This research subline is integrated by researchers that use a multidiscipinary approach in order to identify and generate new knowledge about genes and gene regions relevant for important fruit tratis in a cultivated species of strategic interest. Within our goals is the generation of materials that can be used by plant breeders to produce new varieties with superior agronomical charateristics. Among those traits we focuse in the nutritiona/nutraceutical quality, adaptation to the environmental conditions or improved productivity and plant efficiency . Research Groups:

Mechanisms of plant adaptation. Biotechnology of Plants for Energy (P. Vera)

In vitro culture and plant improvement (V. Moreno/ A. Atarés)

Plant Genomics and Biotechnology (A.Granell / D. Orzaez)

Genomics and Plant Breeding (A.J. Monforte)

Citrus Biotechnology (L. Peña)

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Investigador de Plantilla / Contracted Researchers Pablo Vera (Profesor de Investigación CSIC / Research Professor-CSIC) Investigaodres Post-doctorales / Post-Doctoral Researchers Lourdes Castelblanque Soriano Vicente Ramírez García

Investigadores Pre-doctorales / Pre-Doctoral Researchers Carlos Angulo Sánchez Javier García-Andrade Serrano Beatriz Gonzalez García Técnico Superior de Laboratorio / Senior Technical Laboratory Juan José Rodriguez Blasco

Ayudante Investigación / Research Assistants Begoña Balaguer Zamora

MECANISMOS DE ADAPTACIÓN DE LAS PLANTAS. BIOTECNOLOGÍA DE CULTIOVS ENERGÉTICOS Nuestra investigación orbita alrededor de dos temáticas fundamentales. Una de ellas hace referencia al entendimiento de los mecanismos moleculares y la identificación de genes que median en el establecimiento de respuestas adaptativas de las plantas a los cambios del entorno en el que crecen. Constituye un eje fundamental dentro de esta temática el entender los mecanismos de resistencia y susceptibilidad de las plantas a las agresiones patogénicas. Para tal fin utilizamos el sistema modelo de Arabidopsis como sistema experimental, con el consiguiente traslado y aplicación del conocimiento científico obtenido a otras especies vegetales de mayor relevancia agronómica y también industrial. Para apoyar estos estudios hemos creado una plataforma de genética química que pretendemos instrumentalizar para identificar moléculas agonistas y antagonistas de procesos relacionados con la respuestas adaptativas de las plantas. La otra temática a la que también estamos dirigiendo recursos y esfuerzos de investigación está relacionada con la realización de aproximaciones genómicas y genéticas de alto calado en cultivos energéticos de referencia. Con ello pretendemos maximizar la producción de moléculas de alto valor añadido para el sector de las energías renovables, en particular en el de la Bioenergía, con el fin de contribuir a la producción de biocombustibles de segunda y tercera generación a partir de materia prima vegetal. En particular estamos desarrollando una aproximación de mejora genética acelerada del cultivo de Euphrobia lathyris L. así como una aproximación genético molecular para el mejor entendiendo las bases moleculares y celulares de la diferenciación de células laticíferas que actúan como despensa energética de esta especie y son las portadora de los "energy carriers" de esta especie.

BIOTECNOLOGÍA Y MEJORA VEGETAL DE ESPECIES CULTIVADAS

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PLANT BREEDING AND BIOTECHNOLOGY OF CROP SPECIES

MECHANISMS OF PLANT ADAPTATION. BIOTECHNOLOGY OF PLANTS FOR ENERGY Our research is centered on two fundamental issues. One referes to the understanding of the molecular mechanisms mediating plant´s adaptive responses to the changing environment in which they grow. Of relevance to us is the understanding of the mechanisms mediating disease resistance and susceptibility of plants to pathogens. Towards this end we use Arabidopsis as the experimental modern system, with the consequent transfer and application of the scientific knowledge gained to other plant species of higher agronomical relevance. To give further support to these studies, we have recently created a platform for chemical genetics that we are employing for identifying agonists and antagonists molecules related to specific processes of plant´s adaptive responses to environmental stress. The other issue to which we are also allocating resources and efforts relates to a variety of genomic and genetic approaches to improve specific energy crops. Our aim is to maximize the production of molecules with high added value for the renewable energy sector, and more in particular for Bioenergy. Our goal is to contribute to the development of second and third generation biofuels from plant raw material derived from dedicated energy crops. In particular, we are developing approaches for accelerated breeding of the crop Euphrobia lathyris L. More in particular, we are performing molecular and genetic approaches for better understanding the molecular and cellular basis mediating differentiation of laticifer cells and which function as a cell factory of a diverse set of "energy carriers" synthesized by the plant and which are ultimately responsible of the high energy added value of this plant species.


PU

FRANCO-ZORRILLA, J.M.; LÓPEZ-VIDRIERO, I.; CARRASCO, J.L.; GODOY, M.; VERA

P.; SOLANO, R. (2014) DNA-binding specificities of

plant transcription factors and its potential to define target genes. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 111, 2367–2372, doi: 10.1073/pnas.1316278111

CARRASCO, JL.; CASTELLÓ, MJ.; NAUMANN, K.; LASSOWSKAT, I.; NAVARRETE-GÓMEZ, M.; SCHEEL, D.; VERA, P. (2014). Arabidopsis protein phosphatase DBP1 nucleates a protein network with a role in regulating plant defense. PLoS ONE 9(3): e90734. doi:10.1371/journal.pone.0090734

Proyectos Projects

PU

‘Towards understanding of the mechanism controling resistance/susceptibility to pathogens in Arabidopsis’ BFU2012-32220 Del 01/01/2013 al 31/12/2015 IP: P. Vera ‘Potencial biotecnológico de las aproximaciones de genética química en plantas y su impacto en la activación de mecanismos de resistencia a patógenos’ PROMETEOII/ 2014/024 Del 01/01/2014 al 31/12/2014 IP: P. Vera

Arabidopsis thaliana DBP1 belongs to the plant-specific family of DNA-binding protein phosphatases. Although recently identified as a novel host factor mediating susceptibility to potyvirus, little is known about DBP1 targets and partners and the molecular mechanisms underlying its function. Analyzing changes in the phosphoproteome of a loss-of-function dbp1 mutant enabled the identification of 14-3-3l isoform (GRF6), a previously reported DBP1 interactor, and MAP kinase (MAPK) MPK11 as components of a small protein network nucleated by DBP1, in which GRF6 stability is modulated by MPK11 through phosphorylation, while DBP1 in turn negatively regulates MPK11 activity. Interestingly, grf6 and mpk11 loss-offunction mutants showed altered response to infection by the potyvirus Plum pox virus (PPV), and the described molecular mechanism controlling GRF6 stability was recapitulated upon PPV infection. These results not only contribute to a better knowledge of the biology of DBP factors, but also of MAPK signalling in plants, with the identification of GRF6 as a likely MPK11 substrate and of DBP1 as a protein phosphatase regulating MPK11 activity, and unveils the implication of this protein module in the response to PPV infection in Arabidopsis.

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Investigadores de Plantilla / Contracted Researchers Vicente Moreno Ferrero (Catedrático de Universidad / Full-Professor University) Alejandro Atarés Huerta (Profesor Contratado Doctor / Professor) Investigadores Post-doctorales / Post-Doctoral Researchers Begoña García Sogo Benito Pinedo Chaza Investigadores Pre-doctorales / Pre-Doctoral Researchers Sibilla Sánchez Martín-Sauceda Jorge Sánchez López Carlos Ribelles Alfonso Marybel Jáquez Gutíerrez

Estudiante Trabajo Fin de Máster / Master’s Thesis Students Marina Leal Gavarrón Visitante / Visitor Andrés Medina Collado

CULTIVO IN VITRO Y MEJORA VEGETAL

Cultivo in vitro y mejora de especies hortícolas. Hemos desarrollado métodos para la obtención de haploides y doble-haploides, variantes somaclonales e híbridos interespecíficos (sexuales y somáticos). El desarrollo de estos métodos ha permitido abordar diversos objetivos en la mejora del tomate, sandía, melón y pepino. La colaboración con empresas del sector (e.g. RijK Zwaan y Enza Zaden) ha dado la oportunidad a nuestros doctores para encontrar trabajo en estas empresas.

Transformación y mejora de hortícolas. Hemos desarrollado métodos eficaces de transformación en melón, sandía y tomate (Theoretical and Applied Genetics, 2003 a, b). En colaboración con otros grupos, se ha realizado el análisis funcional de genes que controlan caracteres del desarrollo (Plant Journal, 2007; Plant Biotechnology Journal, 2009, 2012) y se han conseguido diversas aplicaciones prácticas (Molecular Breeding, 2004; patentes P200501603, OEPM200802207, OEPM200802289). Se ha demostrado también que la expresión de algunos genes conduce a mayor tolerancia a salinidad o sequía en melón, sandía y tomate (Transgenic Research, 1997; Plant Physiology, 2000; Plant Cell and Environment, 2001; Theoretical and Applied Genetics, 2003; Journal Experimental Botany, 2006; Physiologia Plantarum, 2008; Journal Plant Physiology, 2012; Physiologia Plantarum, 2014).

Cultivo in vitro, transformación y mejora de ornamentales. Nuestros trabajos con plantas ornamentales han generado artículos (PCTOC, 2010; Plant Cell Reports, 2010; BMC Plant Biology, 2012), proyectos con empresas (e.g. Viveros Molina, Biomiva, Riberhort), patentes (P200700618) y nuevas variedades (e.g. cultivar de Pelargonio registrado en UE).

Identificación de genes que controlan caracteres de interés agronómico. En un proyecto sobre mutagénesis insercional, que se realiza en colaboración con los Dres. Lozano (UAL) y Bolarín (CEBAS), nuestro grupo ha generado 4600 líneas T-DNA de tomate y 3200 de especies relacionadas (Solanum pimpinellifolium y S. cheesmaniae, S. pennellii). El material obtenido representa una oportunidad única para abordar la disección genética de caracteres del desarrollo relevantes a nivel agronómico en tomate, tales como el tamaño, forma, maduración, color del fruto, cuajado y partenocarpia (Plant Cell Physiology, 2010; PLoS ONE, 2010), así como de los mecanismos que determinan tolerancia a salinidad y sequía en especies relacionadas (Plant Cell Reports, 2012).

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TISSUE CULTURE AND PLANT BREEDING

Plant tissue culture and breeding of horticultural species. We have developed methods for obtaining haploids and double-haploids, somaclonal variants and sexual and somatic interspecific hybrids. The development of these methods has allowed us to address several objectives in the breeding of tomato, watermelon, melon and cucumber. Collaboration with seed companies (eg Rijk Zwaan and Enza Zaden) has given the opportunity for our doctors to find a job in these companies.

Genetic transformation and breeding of horticultural species. We have developed efficient methods for genetic transformation in melon, watermelon and tomato (Theoretical and Applied Genetics, 2003 a, b). In collaboration with other groups, we performed the functional analysis of genes controlling developmental traits (Plant Journal, 2007; Plant Biotechnology Journal, 2009, 2012) and achieved several practical applications (Molecular Breeding, 2004; patents P200501603, OEPM200802207, OEPM200802289). It has also been shown that the expression of some genes promoted a higher level of salinity and/or drought tolerance in melon, watermelon and tomato (Transgenic Research, 1997; Plant Physiology, 2000; Plant Cell and Environment, 2001; Theoretical & Applied Genetics, 2003; Journal Experimental Botany, 2006; Physiologia Plantarum, 2008; Journal Plant Physiology, 2012; Physiologia Plantarum, 2014).

In vitro culture, transformation and improvement of ornamental species. Our work with ornamental plants has generated papers (PCTOC, 2010, Plant Cell Reports, 2010, BMC Plant Biology, 2012), projects with private companies (eg Viveros Molina, Biomiva, Riberhort), patents (P200700618) and new varieties (eg cultivar of pelargonium registered in EU).

Identification and tagging of genes that control agronomic interesting traits. In a wide insertional mutagenesis project, carried out in collaboration with Dr. Lozano (UAL) and Dr. Bolarín (CEBAS), our group has generated 4600 T-DNA lines of tomato and 3200 of wild related species (Solanum pimpinellifolium, S. cheesmaniae, S. pennellii). The collection of T-DNA lines represents a unique opportunity to address the genetic dissection of developmental traits in tomato, such as size, shape, ripening, fruit color, fruit set and parthenocarpy (Plant Cell Physiology, 2010, PLoS ONE, 2010 ) as well as the mechanisms that determine salinity and drought tolerance in wild related species (Plant Cell Reports, 2012).


PU

GARCIA-ABELLAN, JO; EGEA, I; PINEDA, B; SANCHEZ-BEL, P; BELVER, A; GARCIA-SOGO, B; FLORES, FB; ATARES, A; MORENO, V; BOLARIN, MC (2014) Heterologous expression of the yeast HAL5 gene in tomato enhances salt tolerance by reducing shoot Na+ accumulation in the long term. PHYSIOLOGIA PLANTARUM, 152(4), 700-713

Cursos Courses

PU

A. ATARÉS “Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas” IBMCP-UPV 150 Horas Proyectos Projects

PU

‘Generation of tetraploids in watermelon and interspecific crosses by embryo rescue’ Proyecto con empresa Rijk Zwaan Breeding BV. The Netherlands. De Junio 2012 a Diciembre 2014 IP: V. Moreno ‘Identificación, etiquetado y análisis funcional de genes implicados en el cuajado del fruto de tomate y tolerancia a la salinidad en especies silvestres relacionadas’ AGL2012-40150-C03-01-AR Del 01/01/2013 al 31/12/2015 IP: V. Moreno

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GENÓMICA Y BIOTECNOLOGÍA DEL FRUTO Nuestro grupo está interesado en el diseño de productos agrícolas innovadores mediante el uso de herramientas genómicas, biotecnológicas y de Biología Sintética. Nuestro principal sistema experimental es el fruto de tomate, y nuestro objetivo consiste en aumentar su valor añadido confiriéndole nuevas formas, colores, aromas y sobre todo mejorando su composición para enriquecerlo en compuestos saludables. Para ello, rastreamos la variabilidad natural de parientes silvestres del tomate cultivado en busca de loci genéticos que confieran rasgos de calidad. Una vez identificados, los transferimos a los cultivares modernos mediante técnicas de mejora genética asistida por marcadores. Cuando los objetivos de mejora van más allá de los límites impuestos por la hibridación sexual, también utilizamos la ingeniería multigénica y la transformación genética para introducir nuevos caracteres de calidad en el genoma del tomate. En una segunda línea de investigación, nuestro grupo emplea los principios y las herramientas de la Biología Sintética para convertir las plantas en biofactorías de productos de alto valor añadido. En el grupo hemos desarrollado métodos que facilitan el ensamblaje de construcciones genéticas cada vez complejas a nivel de DNA. Nuestro objetivo es aprovechar esta capacidad para transferir instrucciones genéticas complejas al genoma de plantas solanáceas (tomate, tabaco y especialmente Nicotiana benthamiana) y así conseguir redirigir parte de su programa genético hacia la síntesis de compuestos de valor añadido. Usando Agrobacterium tumefaciens como lanzadera genética y en ocasiones con el concurso de vectores virales, aprendemos como producir grandes cantidades de anticuerpos, lectinas o antídotos frente a venenos de serpiente de forma rápida y eficiente.


PU

CORRALES, AR; GONZALEZ-NEBAUER, S.; CARRILLO, L.; FERNÁNDEZ, P.; MARQUÉS, J.; RENAU-MORATA, B.; GRANELL, A.; POLLMANN, S.; VICENTE-CARBAJOSA, J.; MOLINA, RV;MEDINA, J. (2014) Characterization of tomato Cycling Dof Factors reveals conserved and new functions in the control of flowering time and abiotic stress responses. Journal of Exp Botany, 65(4), 995-1012

SARRION-PERDIGONES, A.; PALACI, J.; GRANELL, A.; ORZAEZ, D. (2014)

Design and construction of multigenic constructs for plant biotechnology using the GoldenBraid cloning strategy. Methods Mol Biol. 1116:133-51

PONS, C.; MARTÍ, C.; FORMENT, J.; CRISOSTO, CH; DANDEKAR, A.;

GRANELL, A (2014) A bulk segregant gene expression analysis of a peach population reveals components of the underlying mechanism of the fruit cold response. PlosONE, 9(3)

RAMBLA, JL; TIKUNOV, Y.M.; MONFORTE, A.; GRANELL, A. (2014). The expanded tomato fruit volatile landscape. J Exp Bot 65: 4613-4624. ROMEU, J.F.; MONFORTE, A.; SANCHEZ, G.; GRANELL, A.; GARCÍA-BRUTÓN,

J.; BADENES, M.L.; RIOS, G.; (2014) Quantitative trait loci affecting reproductive phenology in peach (PCE-13-0501) BMC Plant Biol. 2014 Feb 22;14(1):52

Investigadores de Plantilla / Contracted Researchers

Antonio Granell (Profesor de Investigación CSIC) Diego Orzáez Calatayud (Científico Titular CSIC)

Investigadores Pre-doctorales / Pre-Doctorals Researchers Jose Luis Rambla Nebot Paloma Juárez Ortega Alejandro Sarrión Perdigones Marta Vazquez Vilar Estefanía Huet Trujillo Mª Florencia Cocaliadis

Técnicos Superiores de Laboratorio / Senior level Laboratory Technicians M. Asunción Fernández del Carmen Técnicos Medios de Laboratorio / Intermediate level Laboratory Technicians Jose Manuel Julve Parreño Técnicos de Laboratorio / Laboratory Technicians Silvia Presa Castro

Nuestro grupo tiene como objetivo el diseño de productos innovadores agronómicos y / o mejoradas , que comprende principalmente las frutas comestibles y sus derivados, utilizando la genómica y herramientas biotecnológicas . Our group aims at designing innovative and/or improved agronomic products, mainly comprising edible fruits and their derivatives, using genomics and biotechnology tools.

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PLANT GENOMICS AND BIOTECHNOLOGY

Our research group is interested in the design of innovative agricultural goods using genomics, biotechnology and synthetic biology tools. Our main experimental system is the tomato fruit, and our aim is to increase its added value with new shapes, colors, aromas and healthy properties. For this, we browse the natural variability of tomato-related wild species in order to identify loci conferring fruit quality traits. Once those loci are identified, we use marker-assisted breeding to transfer them to modern tomato cultivars. Moving beyond the limits imposed by sexual hybridization and natural variability, we also make use of biotechnology tools as multigene engineering and genetic transformation to bring new quality traits into the tomato genome. In a second line of research, we employ of Synthetic Biology tools and principles for engineering plant biofactories of added-value products. In our lab, we have learnt how to build increasingly complex genetic instructions at the DNA level. By introducing these instructions into the genome of solanaceae species as tomato, tobacco and especially Nicotiana benthamiana (a tobacco relative), our goal is to re-direct the genetic program of the plant towards the synthesis of added-value products. Assisted by Agrobacterium tumefaciens and sometimes by viral vectors, we learn how to produce high levels of fine chemicals as antibodies, lectins, or snake anti-venoms in a short period of time.

PU BELDA - PALAZÓN, B.; NOHALES, MA; RAMBLA, JL; ACEÑA, JL,;

DELGADO, O; FUSTERO, S.; MARTÍNEZ, MC; GRANELL, A.; CARBONELL, J.; FERRANDO, A. (2014) Biochemical quantitation of the eIF5A hypusination in Arabidopsis thaliana uncovers ABA-dependent regulation. Front. Plant Sci. 16(5) :202

BARRANTES, W.; FERNÁNDEZ-DEL-CARMEN, A.; LÓPEZ-CASADO, G.;

GONZÁLEZ-SÁNCHEZ, MA; FERNÁNDEZ-MUÑOZ, R.; GRANELL, A.; MONFORTE, A. (2014) Highly efficient genomics-assisted development of a Library of Introgression Lines of Solanum pimpinellifoliun. Molecular Breeding, 34(4), 1817-1831

JUÁREZ, P.; FERNÁNDEZ-DEL - CARMEN, A.; PRESA, S.; RAMBLA, JL.;

MICÓ, A.; GRANELL, A.; ORZAEZ, D. (2014) Evaluation of unintended effects in the composition of tomatoes expressing a human immunoglobulin A against Rotavirus. J Agr Food Chemistry, 62(32), 8158-8168

CORRALES, R.; CARRILLO, L.; NEBAUER, SG; RENAU - MORATA, B.;

SÁNCHEZ-PERALES, M.; FERNÁNDEZ-NOHALES, P.; MARQUÉS, J.; GRANELL, A.; POLLMANN, S.; VICENTE-CARBAJOSA, J.; MOLINA, RV; MEDINA, J. (2014) Salinity Assay in Arabidopsis. Bio-protocol Vol 4, Iss 16, 8/20/2014.

RUBIO - MORAGA, A.; RAMBLA, J.L.; FERNÁNDEZ – DE - CARMEN, A.;

TRAPERO, A.; AHRAZEM, O.; ORZAEZ, D.; GRANELL, A.; GÓMEZ-GÓMEZ, L. (2014) New target carotenoids for CCD4 enzymes are revealed with the characterization of a novel stress-induced carotenoid cleavage dioxygenase gene from Crocus sativus. Plant Mol Biol 86, 555-569

RAMBLA, JL; GONZALEZ-MAS, MC; BERNET, G.; ASINS, MJ; GRANELL, A.

(2014) The fruit volatile profile of two Citrus hybrids is dramatically different from their parents. J Agr Food Chemistry, 62(46), 11312-11322

Tesis Doctorales Doctoral Theses PU

PU COCALIADIS, MF; FERNANDEZ-MUÑOZ, R.; PONS, C.; ORZAEZ, D.; GRANELL, A. (2014) Increasing tomato fruit quality by enhancing fruit chloroplast function. A double-edged sword? J Exp Bot. 65: 4589-4598

SANCHEZ, G.; MARTINEZ, J.; ROMEU, J.; GARCIA, J.; MONFORTE, A.; BADENES, M.; GRANELL, A. (2014) The peach volatilome modularity is reflected at the genetic and environmental response level in a QTL mapping population. BMC Plant Biol 14:137

GONZALEZ-GUZMAN, M.; RODRIGUEZ, L.; LORENZO, L.; PONS, C.;

SARRION-PERDIGONES, A.; FORMENT, J.; PEIRATS, M.; FERNANDEZ, M.A.; MORENO, M.; ALBERT, A.; GRANELL, A.; RODRIGUEZ, PL (2014) Tomato PYR/PYL/RCAR ABA receptors show high expression in root, differential sensitivity to the ABA-agonist quinabactin and capability to enhance plant drought resistance. J Exp Bot pii: eru219. [Epub ahead of print] PMID: 24863435

RENAU - MORATA, B.; SÁNCHEZ, M.; MEDINA, J.; MOLINA, RV;

CORRALES, R.; CARRILLO, L.; FERNÁNDEZ-NOHALES, P.; MARQUÉS, J.; POLLMANN, S.;VICENTE, J.; GRANELL, A.; NEBAUER, SG (2014) Salinity Assay in Tomato. Bio-protocol Vol 4, Iss 16, 8/20/2014

Cursos Courses PU D. Orzez ‘Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ IBMCP-UPV 50 Horas

Alejandro Sarrión Perdigones ‘Design and development of modular DNA assembly tools for multigene engineering and Synthetic Biology in Plants’ Directores: D. Orzaez / A. Granell Paloma Juarez Ortega ‘Production of recombinant immunoglobulin A in Plants for Passive Immunotherapy’ Directores: D. Orzaez / A. Granell

Proyectos Projects

‘Green switches: Design of synthetic gene circuits for recombinant protein production and nutritional enhancement in Solanaceous plants’ BIO2013-42193 Duración: 01/01/2014 al 31/12/2016 IP: D. Orzaez / A. Granell ‘Producción de proteínas terapeúticas en biofactorias vegetales. Protebiov’ IPT-2011-0720-010000 Del 04/05/2011 al 31/12/2014 IP: D. Orzaez ‘Production of recombinant polyclonal antibodies in Nicotiana benthamiana plants in an experimental greenhouse’ SP20130174 Duración: 01/01/2014 al 01/10/2014 IP: D. Orzaez / A. Granell

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Figura 1. Frutos característicos de las líneas de introgresión (SP_x-x) de Solanum pimpinellifolium en el fondo genético “Moneymaker”, cuyo fruto típico también se muestra en la parte inferior de la figura.

Figure 1. Typical fruits from some Solanum pimpinellifolium intorgression lines (SP_x-x) in the “Moneymake” genetic background (on the lower of the figure)


Investigadores de Plantilla / Contracted Researchers Antonio J Monforte Gilabert (Científico Titular CSIC / Research Scientific CSIC) Investigadores Post-doctorales / Post-Doctorals Researchers Aurora Díaz Bermúdez

Investigadores Pre-doctorales / Pre-Doctorals Researchers Walter Barrantes Santamaría

Técnicos de Laboratorio / Laboratory Technicians Soledad Casal Ventura Estudiante Máster / Master Student Juan Luis Reig Valiente

GENÓMICA EN MEJORA GENÉTICA El principal objetivo es la aplicación de la genómica para la disección de genes o de QTLs implicados en caracteres de calidad de fruto en especies de interés agronómico, fundamentalmente hortícolas. Nuestro cuerpo teórico se entronca en la genética de poblaciones, genética cuantitativa, evolución y teoría de la mejora que integramos con la agronomía, biología molecular y genómica. Pretendemos generar conocimiento y herramientas que sean útiles para el desarrollo de nuevos cultivares que respondan a las necesidades actuales del sector, así como, conocimiento básico para comprender mejor las bases genéticas y, moleculares de la variación fenotípica de los caracteres de fruto. Utilizamos marcadores moleculares, genotipado de alto rendimiento, mapas genéticos, análisis de QTLs y desarrollo de líneas de introgresión o QTL-NILs, con un énfasis especial en el descubrimiento de nueva variabilidad genética a partir de especies silvestres o germoplasma no adaptado. Los proyectos concretos que estamos desarrollando son: (1) Caracterización de QTLs implicados en la morfología del fruto y en la domesticación de melón. A partir de varias poblaciones de mapeo, hemos localizado QTLs implicados en la forma del fruto y estamos caracterizándolos para comprender mejor las bases genéticas de éste carácter. También hemos localizado QTLs implicados en caracteres relacionados con la domesticación del cultivo que probablemente han sido los responsables del aumento de tamaño y contenido en pulpa comestible desde los melones silvestres a los cultivados. (2) Genética de la calidad del fruto de tomate. Hemos desarrollado una la colección de líneas de introgresión a partir del tomate silvestre Solanum pimpinellifolium, con la que diseccionamos genéticamente caracteres de calidad de fruto como morfología, color, contenido en azúcares, acidez y compuestos volátiles. (3) Estudio de las variedades tradicionales de tomate europeas dentro del proyecto TRADITOM

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GENOMICS IN PLANT BREEDING The principal scientific objective is the application of genomics to dissect genes or QTLs involved in fruit quality traits in horticultural species. Our theoretical framework has its roots in population genetics , quantitative genetics , evolution and breeding theory that we integrate with agronomy , molecular biology and genomics . We aim to generate knowledge and tools that are useful for the development of new cultivars that meet the current needs of the sector, as well as basic knowledge to better understand the molecular and genetic basis of fruit phenotypic variation. We use molecular markers , high throughput genotyping , genetic mapping , QTL analysis and development of introgression lines or QTL - NILs, with a special emphasis on the discovery of new genetic variation from wild or unadapted germplasm . The specific projects we are developing are: (1 ) Characterization of QTLs involved in fruit morphology and domestication of melon. From several mapping populations , we have located QTLs involved in fruit shape and are characterizing them to better understand the genetic basis of this character. We have also located QTLs involved in crop domestication, as the increase in size and content of edible flesh from wild to cultivated melons. ( 2) Genetics of tomato fruit quality . We have developed a collection of introgression lines from wild tomato Solanum pimpinellifolium , with which we are genetically dissecting fruit quality traits as morphology , color, sugar content , acidity and volatile compounds (3) Study of European tomato traditional cultivars for the TRADITOM project

MONFORTE, AJ; DIAZ, A.; CANO - DELGADO, A.; VAN DER KNAAP, E. (2014) The genetic basis of fruit morphology in horticultural crops: lessons from tomato and melón. Journal of Experimental Botany, 65(16): 4625-4637

RAMBLA, JL; TIKUNOV, YM; MONFORTE, AJ; BOVY, AG; GRANELL, A.

(2014) The expanded tomato fruit volatile landscape. Journal of Experimental Botany, 65(16): 4613-4623

ROMEU, JF; MONFORTE, AJ; SANCHEZ, G.; GRANELL, A.; GARCIA-

BRUNTON, J, BADENES, ML, RIOS, G (2014) Quantitative trait loci affecting reproductive phenology in peach. Bmc Plant Biology, 14: 52

SANCHEZ, G.; MARTINEZ, J.; ROMEU, J.; GARCIA, J.; MONFORTE, AJ;

BADENES, ML; GRANELL, A. (2014) The peach volatil modularity is reflected at the genetic and environmental response levels in a QTL mapping population. Bmc Plant Biology, 14: 137

YAHIA, Y.; HANNACHI, H.; MONFORTE, AJ; COCKRAM, J.; LOUMEREM,

M.; ZAROURI, B.; FERCHICHI, A. (2014) Genetic diversity in Vicia faba L. populations cultivated in Tunisia revealed by simple sequence repeat analysis. Plant Genetic Resources-Characterization and Utilization, 12(3): 278-285

MALIK, AA; VASHISHT VK; SINGH, K.; SHARMA, A.; SINGH, DK; SINGH,H.;

MONFORTE, AJ; MCCREIGHT, JD; DHILLON, NPS (2014) Diversity among melon (Cucumis melo L.) landraces from the Indo-Gangetic plains of India and their genetic relationship with USA melon cultivars. Genetic Resources and Crop Evolution, 61(6): 1189-1208

Cursos Courses

A. Monforte ‘Genetic Association Analysis’ Mediterranean Agronomic Institute of Chania, Chania, Grecia. 22 Horas A. Monforte ‘Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ IBMCP-UPV 10 Horas Tesis Doctorales Doctoral Theses

Noelia Dos Santos Carrillo ‘Caracterización de la calidad del fruot asociada al carácter clmimatérico en líneas casi-isogénicas de melón’ Directores: J.P. Fernández Trujillo / A.J. Monforte Juan Vegas Renedo ‘Estudio genético de la maduración del fruto en melón en la línea isogénica sc3-5-1’ Directores: A.J. Monforte / J. García Más Walter Barrantes Santamaría ‘Desarrollo de una genoteca de líneas de introgresión entre solanum lycopersicum y solanum pimpinellifolium utilizando herramientas genómicas de alto rendimiento y detección de qtls implicados en calidad de fruto’ Directores: A.J. Monforte / A. Granell

Proyectos Projects

‘Desarrollo de variedades de melón por intercruzamientos y aplicación de marcadores moleculares’ Ref. 20130302 Del 01/01/2013 al 31/12/2015 IP: A. Monforte ‘Descifrando la base genetica de la morfología del fruto y la domesticación de melón’ AGL2012-40130-C02-02 Del 01/01/2013 al 31/12/2015 IP: A. Monforte


BARRANTES, W.; FERNANDEZ-DEL-CARMEN, A.; LOPEZ-CASADO, G.; GONZALEZ-SANCHEZ, MA; FERNANDEZ-MUNOZ, R.; GRANELL, A.; MONFORTE, AJ (2014) Highly efficient genomics-assisted development of a library of introgression lines of Solanum pimpinellifolium. Molecular Breeding, 34(4): 1817-1831

DIAZ, A.; ZAROURI, B.; FERGANY, M.; EDUARDO, I.; ALVAREZ, JM;

PICO, B.; MONFORTE, AJ (2014) Mapping and Introgression of QTL Involved in Fruit Shape Transgressive Segregation into 'Piel de Sapo' Melon (Cucumis melo L.) Plos One, 9(8): e104188

GUIU-ARAGONES, C.; MONFORTE, AJ; SALADIE, M.; CORREA, RX;

GARCIA-MAS, J.; MARTIN-HERNANDEZ, AM (2014) The complex resistance to cucumber mosaic cucumovirus (CMV) in the melon accession PI161375 is governed by one gene and at least two quantitative trait loci. Molecular Breeding, 34(2): 351-362

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Investigadores Contratados Fuente: Fundación Fundecitrus / Contracted Researchers Source: Fundecitrus Fundation Leandro Peña García Investigadores Post-doctorales / Post-Doctorals Researchers Berta Alquézar García Ana Rodríguez Baixauli Elsa Pons Bayarri

Investigadores Pre-doctorales / Pre-Doctorals Researchers Josep Enric Peris Rodrigo

BIOTECNOLOGÍA DE CÍTRICOS

La actividad investigadora de nuestro grupo se centra en la utilización de la biotecnología para poder abordar importantes desafíos que interesan a la citricultura, como son la demanda incesante de productores e industria de obtener cítricos resistentes a enfermedades emergentes que están afectando gravemente a la citricultura mundial como son el Huanglongbing (HLB) o la mancha negra de los cítricos. Otra de las líneas de trabajo del grupo se basa en incrementar el contenido de los frutos cítricos en algún micronutriente o compuesto fitoquímico saludable, con la finalidad de mejorar sus propiedades nutri-funcionales. Pretendemos desarrollar así nuevas variedades que puedan responder a las necesidades actuales del sector citrícola, además de servir como herramientas que nos permitan ampliar nuestros conocimientos sobre el papel de los terpenos volátiles, flavonoides y carotenoides de los frutos cítricos en sus interacciones con el entorno biótico.

Las principales líneas de investigación del grupo de

biotecnología de cítricos son:

Obtención de variedades repelentes/resistentes a los principales insectos vectores y patógenos que afectan a los cítricos tales como Diaphorina citri (vector de la bacteria causante del HLB), Phyllosticta citricarpa (causante de la mancha negra de los cítricos) o Xanthomonas citri subsp. citri (causante de la cancrosis de los cítricos), entre otros.

Aportar valor añadido a los frutos cítricos mediante el aumento de la acumulación de compuestos saludables tales como carotenoides y antocianos, así como el clonaje y la caracterización de promotores de cítricos específicos de fruto para su uso biotecnológico.

Modulación del desarrollo vegetativo para la generación de portainjertos enanizantes. Inducción de floración/fructificación temprana en plantas juveniles como herramienta biotecnológica para análisis rápido de caracteres de mejora en flores y frutos.

Estudios sobre el consumo de frutos por animales, dispersión de semillas y posible naturalización de cítricos transgénicos en condiciones de campo.

A

BC

Fig. 1. Induction of early fruit production and increased β-carotene content in the fruit of a sweet orange variety by metabolic engineering. (A) T-DNA region of the HRP and control (CV) vectors used for plant transformation. 35Sp, CaMV 35S promoter; CHXi-AS and CHXi-S, antisense- and sense-oriented sequences, respectively, designed to silence the expression of the Csβ-CHX gene; PDK intron, pyruvate dehydrogenase kinase intron; OCSt, terminator region of octopine synthase gene; CsFT, FLOWERING LOCUS T from sweet orange; NPTII, neomycin phosphotransferase II selectable marker gene conferring kanamycin resistance; NOSt and NOSp, nopaline synthase terminator and promoter sequences, respectively. (B) Four selected HRP lines and one CV line, all carrying the CsFT transgene, exhibiting an early-flowering and fruiting phenotype compared with the WT control. (C) Golden phenotype of fruits from transgenic sweet orange plants carrying an intron-spliced hairpin β-CHX RNAi cassette (HRP, upper row), compared to control fruits (CV, lower row). All scale bars, 5 cm.

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CITRUS BIOTECHNOLOGY Our laboratory is focused on using biotechnology to address important challenges of interest for the citrus industry, including the incessant demand of the market to generate citrus types resistant to emerging diseases that are ravaging the world citrus industry such as Huanglongbing (HLB) or citrus black spot. Another research line of the group is based on increasing the content of specific micronutrients or healthy phytochemical compounds in citrus fruits, in order to improve their nutri-functional properties. We, therefore, intend to develop new varieties that meet the current needs of the citrus industry, in addition to serving as tools to broaden our understanding of the role of terpene volatiles, flavonoids and carotenoids from fruits in their interactions with the biotic environment. The main research lines of our group are:

Generating varieties repellent/resistant to major insect vectors and pathogens affecting citrus such as Diaphorina citri (vector of the bacterium that causes HLB), Phyllosticta citricarpa (which causes citrus black spot) or Xanthomonas citri subsp. citri (causing citrus canker), among others.

Bring an added value to citrus fruits by increasing their content in healthy compounds such as specific carotenoids and anthocyanins, as well as cloning and characterizing specific fruit promoters from citrus for biotechnological use.

Modulation of vegetative development of citrus varieties by using dwarfing rootstocks and induction of early flowering/fruiting in juvenile plants as a tool for rapid analysis of flower/fruit improvement traits.

Studies on the consumption of fruits by animals, seed dispersal and possible naturalization of transgenic citrus trees under field conditions.


PONS, E.; ALQUÉZAR, B.; RODRÍGUEZ, A.; MARTORELL, P.; GENOVÉS, S.; RAMÓN, D.; RODRIGO, MJ; ZACARÍAS, L.; PEÑA, L. (2014). Metabolic engineering of β-carotene in orange fruit increases its in vivo antioxidant properties. Plant Biotechnology Journal, 12: 17-27. RODRÍGUEZ, A.; SHIMADA, T.; CERVERA, M.; ALQUÉZAR, B.; GADEA, J.; GÓMEZ-CADENAS, A.; DE OLLAS, CJ; RODRIGO, MJ; ZACARÍAS, L.; PEÑA, L. (2014). Terpene downregulation triggers defense responses in transgenic oranges leading to resistance against fungal pathogens. Plant Physiology, 164: 321- 339. SHIMADA, T.; ENDO, T.; FUJII, H.; RODRÍGUEZ, A.; PEÑA, L.; OMURA, M. (2014). Characterization of three linalool synthase genes from Citrus unshiu Marc. and analysis of linalool-mediated resistance againstXanthomonas citri subsp. citri and Penicilium italicum in citrus leavesand fruits. Plant Science 229: 154–166.


Elsa Pons Bayarri. Towards application of genetic engineering in citriculture: 1) assessing dispersal, long-term stability and phenotypic impact of transgenes in citrus trees and 2) improving nutri-functional quality of orange fruit through metabolic engineering. UPV. Director tesis: Peña, L.

Proyectos Projects

‘Desarrollo de estrategias biotecnológicas en naranjo para generar repelencia al insecto Diaphorina Citri y resistencia a la Phylloctista Citricarpa’. Funded by: Fundo de Defesa da Citricultura. I.P: Peña, L.

Fig. 2 Increased defense against biotic stresses achieved by D-limonene downregulation in transgenic orange fruits (AS) compared to control oranges (EV) A, B: Representative total ion chromatograms of the volatile profile for orange fruit flavedo from EV (A) and AS transgenic plants (B). Peaks number one and IS correspond to limonene and the internal standard (2-octanol), respectively. C-J: Empty vector and antisense transgenic fruits challenged with medfly (C-F) in wind tunnel assays (C, D) and in the orchard (E, F), Penicillium digitatum (G, H) and Xanthomonas citri subsp. citri (I, J) infection. Rodríuez et al., 2011, 2014.

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La investigación en esta sublínea se centra en el conocimiento de los mecanismos moleculares subyacentes a la respuesta

celular ante una variedad de agresiones abióticas, concretamente ante los estreses iónico, osmótico, químico o por frío, así como a la escasez de nutrientes. Para ello se utiliza una combinación de metodologías bioquímicas, genéticas y genómicas para identificar los determinantes moleculares y circuitos reguladores que permiten la adaptación de las plantas a las condiciones adversas. El conocimiento de estos determinantes y sus interacciones reguladoras proporcionará las herramientas para mejorar la tolerancia de los cultivos a los estreses salino, osmótico, químico y de temperaturas extremas. El abordaje general de esta sublínea de investigación es el uso de la levadura Saccharomyces cerevisiae y la planta superior Arabidopsis thaliana como organismos modelos para definir la respuesta a los estreses abióticos a nivel molecular:

o Usando la levadura como modelo, se pretende identificar componentes de la compleja respuesta adaptativa a los estreses iónico e hiperosmótico, que implica cambios en la estructura de la cromatina y en la regulación transcripcional subsiguiente, en la modulación de la estabilidad y actividad de las proteínas de transporte, y en la regulación de las funciones mitocondriales. El sistema de la levadura es usado también para definir los circuitos reguladores subyacentes a la resistencia a drogas (estrés químico).

o En el sistema de Arabidopsis, los abordajes experimentales se centran en identificar los determinantes moleculares de la tolerancia a los estreses iónico, por frío y por sequía, y en caracterizar su funcion en la regulación génica, en el procesamiento del RNA mensajero, y en la capacidad de transporte específico de iones y la homeostasis iónica en general.

Como una aproximación complementaria, se están utilizando plantas resistentes al estrés de modo natural (tales como plantas halófilas o xerófilas) para investigar las respuestas al estrés abiótico bajo condiciones naturales, y para identificar determinantes de la tolerancia al estrés con posibles aplicaciones biotecnológicas. Grupos de Investigación:

Crecimiento Celular y Dianas Moleculares del Estrés Abiótico (Mulet, J.M.)

Mecanismos de tolerancia a estrés abiótico en plantas (Vicente, O.)

Circuitos Moleculares en Respuesta a Estrés Osmótico (Pascual-Ahuir; Proft, M.)

Homeostasis Iónica, Estrés Celular y Genómica (Serrano, R.)

Control de Nutrientes y Estabilidad Genómica (Murguía, J.R./ Gadea, J.)

Regulación de las Proteínas de Transporte de la Membrana Plasmática (Yenush, L.)

Biología Integrativa de Sistemas (Fares, M.)

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This part of the department investigates the molecular mechanisms of cellular responses to a

variety of abiotic stresses such as salt, osmotic, chemical, temperature or nutrient stress. The molecular determinants of the adaptive responses are investigated by biochemical, genetic and genomic approaches. Identification of the genes regulating stress responses will provide biotechnological tools to improve the tolerance of crops to abiotic stresses.

Two model systems are utilized: the yeast Saccharomyces cerevisiae and the plant Arabidopsis thaliana:

o With the yeast system changes in chromatin structure, transcriptional regulation, membrane transporters and mitochondrial functions are investigated

o With the Arabidopsis system gene regulation, mRNA processing and ion homeostasis are investigated

As a complementary approach, halophilic and xerofilic plants naturally resistant to abiotic stresses are also utilized.

Research groups

Cellular Growth and Molecular Targets of Abiotic Stress (Mulet, J.M.)

Mechanisms of tolerance to abiotic stress in plants (Vicente, O.)

Molecular Circuits in Response to Osmotic Stress (Pascual-Ahuir, A.; Proft. M.)

Ion homeostasis, Cellular Stress and Genomics (Serrano, R.)

Nutrient control and genomic stability (Murguía, J.R.; Gadea, J.)

Regulation of Transport Proteins from Plasma Membrane (Yenush, L.)

Integrative System Biology (Fares, M.)

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Investigadores de Plantilla / Contracted Researchers

Jose Miguel Mulet Salort (Profesor Contratado Doctor UPV / Professor UPV) Investigadores Pre-doctorales / Pre-Doctorals Researchers Ana Cristina Izquierdo Garcia

Khaled Taibi Antonio Bustamante Gonzalez

Estudiante Trabajo Fin de Carrera y Fin de Máster / Final Year undergraduate Project and Master’s Thesis Students

Victoria Barja Afonso

CRECIMIENTO CELULAR Y DIANAS MOLECULARES DEL ESTRÉS ABIÓTICO El crecimiento (acumulación de masa) es un proceso complejo que determinará el tamaño final del organismo. Uno de los factores negativos para que la planta alcance su máximo tamaño es el estrés abiótico. Los efectos del estrés abiótico a nivel fisiológico son sobradamente conocidos, no obstante, todavía no disponemos de una descripción detallada de que procesos moleculares actúan como factores limitantes en condiciones de estrés abiótico (principalmente frío o sequía). Nuestro interés es identificar estas dianas moleculares del estrés abiótico y determinar su interrelación con los mecanismos moleculares que determinan la acumulación de masa por parte de la célula. El trabajo de laboratorio está centrado en los sistemas modelo de levadura (Saccharomyces cerevisiae) y plantas (Arabidopsis thaliana). Una vez caracterizados, en una siguiente etapa, tratamos de introducirlos en plantas de cultivo para ver su capacidad para conferir tolerancia a stress y su potencial para optimizar cultivos con interés agronómico.

En estos momentos nuestro trabajo está centrado en caracterizar el mecanismo de tolerancia a estrés determinado por diferentes genes que hemos identificado en el laboratorio como posibles dianas de tolerancia a estrés por frío o sequía. Concretamente el mecanismo de tolerancia a frío determinado por los genes CRIO1-3, CRIO4 y CRIO5, y el de tolerancia a sequía de XERO1, y de XERO2. En colaboración con el grupo de Carmina Gisbert en el COMAV hemos introducido estos genes en diferentes solánaceas y cucurbitáceas. También hemos iniciado recientemente una línea de colaboración con el grupo de A.D. Campo tratando de caracterizar a nivel molecular las características que hacen que diferentes poblaciones naturales de pino sean más resistentes a frío o sequía que otras, de cara a programas de repoblación asistida.

ESTRÉS ABIÓTICO

Localización de una hemoglobina vegetal Location of a plant hemoglobin

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ABIOTIC STRESS


CELLULAR GROWTH AND MOLECULAR TARGETS OF ABIOTIC STRESS Growth (mass accumulation) is a complex process that will determine the final size of the organisms. Abiotic stress is one of the factors that negatively determines plant growth, preventing it to attain its potential maximum size. At the physiological level abiotic stress is well characterized, even though, we do not have a detailed description of the molecular processes that act as limiting factors under abiotic stress conditions (mainly cold and drought). Our interest is to identify this abiotic stress molecular targets and determine its interrelations with the molecular mechanisms that drive cell mass accumulation. Our research is performed in the model systems baker’s yeast (Saccharomyces cerevisiae) and Arabidopsis thaliana in plants. One chacterized those limiting factors, in the following step we use them to transform crop plants in order to characterize its ability to confer stress tolerance and its potential to generate new crops with improved abiotic stress tolerance. At this moment our interest is focused on different genes that we have already identified in the laboratory as potential molecular targets of cold and drought stress. Specifically the cold tolerance determined by the CRIO1-3 genes, CRIO4 and CRIO5, and the drought tolerance by XERO1 and XERO2. In collaboration with the group of Cramina Gisbert in the COMAV we have introduced these genes in differente solanum and cucubitum species. We have alsos started a collaboration with the group of A.D. del Campo consisting on the charcterization at the molecular level of the treats that determine that different natural pine tree populations culb be stress resistants and other stress sensitive. We paln to apply this knowledge to assited migration programmes.

TAIBI, K.; DEL CAMPO, A.D.; MULET, J.M.; FLORS, J.; AGUADO, A. (2014) Testing Aleppo pine seed sources response to climate change by using trial sites reflecting future conditions. New Forests, 5(45): 603-621

MULET, J.M. (2014) Should we recommend organic crop foods on the

basis of health benefits? British Journal of Nutrition, 112:1745-1747

PEIRO, A.; IZQUIERDO-GARCIA, A.C.; SANCHEZ-NAVARRO, J.A.; PALLAS,

V.; MULET, J.M.; APARICIO, F. (2014) Patellins 3 and 6, two members of the Plant Patellin family, interact with the movement protein of Alfalfa mosaic virus and interfere with viral movement. Molecular Plant Pathology, 15(9):881-891

Libro Book

MULET, J.M. (2014) ‘Comer sin miedo’ Editorial: Destino / Paidós México


Khaled Taibi ‘Integrated approach for addressing assisted population migration programs in forest management to climate change: out-planting performance, genotype by environment interactions, physiological and molecular response’ Directores: A. Del Campo García / JM Mulet

Cursos Courses

Mulet, J.M. ‘Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ IBMCP-UPV 150 Horas

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ESTRÉS ABIÓTICO

Investigadores de Plantilla /Contracted Researchers Oscar Vicente Meana (Catedrático UPV / Full Professor UPV) Mónica Tereza Boscaiu Neagu (Profesora Titular UPV / Research Professor UPV)

Investigadores Pre-doctorales – Pre-Doctorals Researchers Mohamad Al Hassan Inés Maestro Inarejos Técnico Superior Especializado / Senior Technical Specialist Ricardo Gil Ortíz Estudiantes de intercambio / Exchange Students Mihaela - Loredana Morosan Traian-Sorin Schiop Raluca Cicevan Robert Paczynski Denise-Minerva Drotar Cristina Duminica

Visitantes / Visitors Dhikra Zayoud

MECANISMOS DE TOLERANCIA AL ESTRÉS ABIÓTICO EN PLANTAS El trabajo del grupo se ha centrado, desde su creación, en el estudio de los mecanismos fisiológicos, bioquímicos y moleculares de respuesta de las plantas frente al estrés abiótico y cómo, en algunos casos, esas respuestas se traducen en tolerancia a estrés. Nos interesa especialmente la tolerancia a la sequía y a la elevada salinidad del suelo, que son las condiciones ambientales que causan las mayores pérdidas en la producción agrícola mundial, a la vez que determinan en gran medida la distribución de las especies vegetales en la naturaleza. Iniciamos estos estudios utilizando un abordaje convencional: el aislamiento de ‘genes de tolerancia a estrés’ de la planta modelo Arabidopsis thaliana; de esta forma clonamos y caracterizamos varios genes (codificando tres factores de splicing y una lipasa) cuya sobreexpresión en plantas transgénicas confería un aumento en su resistencia a estrés hídrico y salino. Sin embargo, conscientes de las limitaciones de A. thaliana para investigar mecanismos de tolerancia a estrés – por tratarse de una especie no tolerante – hace algunos años iniciamos una nueva línea de investigación, centrándonos en las respuestas al estrés ambiental de especies silvestres adaptadas a distintos tipos de hábitats naturales. Para ello, determinamos cambios estacionales en los niveles de varios marcadores bioquímicos de estrés, característicos de distintas rutas de respuesta, para correlacionarlos con el grado y tipo de estrés a que están sometidas las plantas en el campo, estimado a partir de la medida de parámetros del suelo y datos meteorológicos. Más recientemente, hemos ampliado nuestros estudios a análisis comparativos de las respuestas a estrés, a nivel bioquímico y molecular, de especies silvestres relacionadas genéticamente (del mismo género) pero con distintos niveles de tolerancia, y a distintas variedades de especies cultivadas, hortícolas y ornamentales. Estas estrategias experimentales, complementarias a abordajes más comunes utilizando sistemas modelo, nos están proporcionando información novedosa y de interés con respecto a los mecanismos generales de respuesta a estrés abiótico de las plantas, y sobre la contribución de distintas respuestas a los mecanismos de tolerancia de especies concretas, permitiendo distinguir aquellas respuestas que son biológica y ecológicamente relevantes, de las que no lo son.

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ABIOTIC STRESS

MECHANISMS OF TOLERANCE TO ABIOTIC STRESS IN PLANTS

The group's work has focused from the beginning on the study of the physiological, biochemical and molecular mechanisms of plant responses to abiotic stress and how, in some cases, these responses result in stress tolerance. We are especially interested in the tolerance to drought and high soil salinity, which are the environmental conditions that cause the largest losses in crop yields worldwide, as well as largely determine the distribution of plant species in nature. We initiated these studies using a conventional approach: the isolation of 'stress tolerance genes' from the model plant Arabidopsis thaliana; in this way we cloned and characterised several genes (encoding three splicing factors and a lipase), which conferred increased resistance to drought and salt stress when overexpressed in transgenic plants. However, aware of the limitations of A. thaliana to investigate the mechanisms of stress tolerance – since it is not a tolerant species – a few years ago we started a new line of research, focusing on the responses to environmental stress of wild plant species adapted to different natural habitats. For this, we determined seasonal changes in the levels of several biochemical stress markers, characteristic of different response pathways, and correlated them with the degree and type of stress to which the plants were subjected in the field, estimated from measurement of soil parameters and climatic data. More recently, we have extended our studies to comparative analyses of biochemical and molecular stress responses, in genetically related wild taxa (species from the same genus) but with different tolerance levels, and to different varieties of horticultural and ornamental crop species. These experimental strategies, complementary to commoner approaches using model systems, are providing new and interesting information regarding the general mechanisms of response to abiotic stress in plants and, especifically, the relative contribution of different responses to the mechanisms of tolerance in particular species, and thus allowing to distinguish those responses that are biologically and ecologically relevant, from those which are not.


CICEVAN, R.; AL HASSAN, M.; VICENTE, O.; BOSCAIU, M.; SESTRAS, A.; SESTRAS, R. (2014) Drought Tolerance in Several Tagetes L. Cultivars. Bulletin of University of Agricultural Sciences and Veterinary Medicine, 71(2): 347-348

AL HASSAN, M.; PACURAR, A.; GASPAR, A.; VICENTE, O.; BOSCAIU, M.

(2014) Growth and Reproductive Success under Saline Conditions of Three Plantago Species with Different Levels of Stress Tolerance. Notulae Botanicae Horti Agrobotanici, 42(1): 180-186

BOSCAIU, M.; VICENTE, O. (2014) Improving the abiotic stress

tolerance of food crops. Journal of Biotechnology, 185 SORIANO, P; MORUNO, F., BOSCAIU, M.; VICENTE, O.; HURTADO, A.; LLINARES, J.V.; ESTRELLES, E. (2014) Is salinity the main ecologic factor that shapes the distribution of two endemic Mediterranean plant species of the genus Gypsophila? Plant Soil 384, 363–379 SCHIOP, S.; AL HASSAN, M.; BOSCAIU, M.; VICENTE, O.; SESTRAS, A.;

SESTRAS, R. (2014) Physiological Changes and Osmoregulation in Several Romanian Spruce Populations Exposed to Salt and Drought Stress. Bulletin of University of Agricultural Sciences and Veterinary Medicine, 71, 361-362

GIL, R.; BAUTISTA, I.; BOSCAIU, M.; LIDÓN, A.; WANKHADE, S.,; SÁNCHEZ, H.; LLINARES, J.; VICENTE, O. (2014). Responses of five Mediterranean halophytes to seasonal changes in environmental conditions. AoB PLANTS 6, plu049; doi:10.1093/aobpla/plu049

Cursos Courses

O. Vicente ‘Bioquímica y Biología Molecular de Plantas Avanzada’ en Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas. IBMCP-UPV. 45 Horas. O. Vicente ‘Bioquímica y Biología Molecular de Plantas’ en Grado Biotecnología. UPV. 55 Horas O. Vicente ‘Halophytes for saline agriculture’. University of Agricultural Sciences and Veterinary Medicine (USAMV), Cluj-Napoca, Rumania. 8 Horas O. Vicente ‘Improving food crops’ Universita del Salento, Lecce, Italia. 8 Horas O. Vicente ‘Flavonoids for human health and plant defence’ USAMV, Cluj-Napoca, Rumania. 10 Horas ‘European Biotechnology Days’ (serie de seminarios para estudiantes de biotecnología) USAMV, Cluj-Napoca, Rumania 2 Horas

Proyectos Projects

‘Los CRFS como alternativa a los fertilizantes tradicionales: Buscando una mejor protección del medio ambiente’ RTC-2014-1457-5 Desde el 01/03/2014 al 31/12/2017 IP: O. VICENTE

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ESTRÉS ABIÓTICO

Fig 1: Sobreexpresión de subunidades del transportador mitocondrial de piruvato Mpc; Fig 1: Effects of overexpression of different MPC genes encoding subunits of the mitochondrial pyruvate carrier

Investigadores de Plantilla / Contracted Researchers Markus Proft (Científico Titular CSIC / Research Scientific CSIC) Amparo Pascual-Ahuir Giner (Profesora Titular UPV / Research Professor UPV)

Investigadores Pre-doctorales / Pre-Doctorals Researchers Alba Timón Gómez Alessandro Rienzo Sara Manzanares Estreder Elena Vanacloig Pedros

Estudiantes TFC / Final Year Undergraduate Project student Carolina Bets Plasencia Sandra Saiz Balbastre

CIRCUITOS MOLECULARES EN RESPUESTA A ESTRÉS OSMÓTICO

El trabajo de nuestro grupo intenta descifrar los mecanismos moleculares y los distintos niveles fisiológicos que componen la adaptación a estrés en células eucariotas. Empleamos sobre todo el modelo celular de la levadura Saccharomyces cerevisiae en las siguientes líneas de investigación:

La descripción cuantitativa y el conocimiento de los mecanismos moleculares de la dinámica de la regulación transcripcional en respuesta a estrés químico, osmótico y oxidativo.

Comprender los mecanismos relevantes de la

memoria transcripcional en respuesta a estrés.

Descifrar los cambios dinámicos y adaptativos de la estructura y función mitocondrial en respuesta a estrés.

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Fig. 2 Sistema luciferasa para cuantificar la expresión génica in vivo en tiempo real Fig. 2 Live cell luciferase system for the time elapsed measurement of gene expression

ABIOTIC STRESS

MOLECULAR CIRCUITS IN RESPONSE TO OSMOTIC STRESS Our group aims at understanding the molecular mechanisms and the interplay of different physiological levels in the adaptation to stress in eukaryotic cells. We mainly employ the yeast model system in the following specific research lines:

Quantitatively describe and understand the molecular mechanisms of dynamic transcriptional responses upon chemical, osmotic and oxidative stress.

Understand the mechanisms of transcriptional

memory upon stress.

Unravel the dynamic and adaptive changes in mitochondrial structure and metabolism upon stress.


PASCUAL-AHUIR, A.; VANACLOIG-PEDROS, E.; PROFT, M. (2014) Toxicity Mechanisms of the Food Contaminant Citrinin: Application of a Quantitative Yeast Model. Nutrients, 6, 2077- 2087

Proyectos Projects

‘Regulación de la cromatina y de la estructura mitocondrial en respuesta a estrés osmótico’ BFU2011-23326 Del 01/01/2012 al 31/12/2014 IP: M. Proft

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Tinción con rojo rutenio del mucílago de la cubierta de las semillas en varios genotipos de Arabidopsis. Col-0 es el control para los mutantes de pérdida (ASATHB25) y ganancia (athb25-1D y UBQ10:ATHB25) de función del factor de transcripción de HB25. L.er es el control para el mutante de señalización constitutiva de giberelinas (quintuple Della). Staining with Rutenium Red of the mucilage of Arabidopsis seeds of different genotypes. Col-0 is the wild type for mutants with loss (ASATHB25) and gain (athb25-1D y UBQ10:ATHB25) of function of transcription factor HB25. L.er is the wild type for the mutant with constitutive gibberellin signaling (quintuple Della).

ESTRÉS ABIÓTICO

Investigadores de Plantilla / Contracted Researchers Ramon Serrano Salom (Catedrático UPV / Full Professor UPV) Investigadores Post-doctorales / Post-Doctoral Researchers Jesús Muñoz Bertomeu Eduardo Bueso Rodenas Gaetano Bissoli

Investigadores Pre-doctorales / Pre-Doctoral Researchers Shaima Mahmoud Félix Martínez Macías Marcos Caballero Molada

Técnicos Superiores Especializados / Senior Technical Specialist Maria Dolores Planes Ferrer Consuelo Montesinos de Lago Irene Martínez Almonacid Estudiantes Fin de Carrera / Final Year Undergraduate Project Student Manuel Bernabeu Lorenzo Belén Mercé Gallo Estudiantes de Máster / Master students Betlem Montañana Navarro Alex Villca Aramayo

ICA

En relación con homeostasis iónica, se ha caracterizado en Arabidopsis thaliana una subtilisina del retículo endoplásmico que por sobre-expresión mejora la homeostasis de pH y las defensas antioxidantes. Esta proteasa podría generar algún péptido regulador mediante procesamiento de una proteína precursora. También en Arabidopsis se ha demostrado que la hormona ácido abscísico inhibe la H+-ATPasa e induce acidificación intracelular y pérdida de K+ en las raíces, factores ambos que contribuyen a la inhibición del crecimiento por esta hormona. En Saccharomyces cerevisiae se ha identificado una exoribonucleasa que regula traducción de mRNAs y que mejora la tolerancia a acidificación intracelular por duplicación de dosis génica. Esta exoribonucleasa podría ser un sensor de pH de la maquinaria de crecimiento celular. También en Saccharomyces se ha demostrado la regulación de la H+-ATPasa por la proteína fosfatasa Sit4 y por la proteína kinasa TORC1. En relación con estrés celular, en Arabidopsis se ha dilucidado el mecanismo de tolerancia al envejecimiento de semillas (que disminuye su longevidad) de varios mutantes obtenidos por nosotros mediante activación transcripcional. La sobre-expresión de dos factores de transcripción y de una ubiquitin ligasa operan mediante diversas hormonas vegetales que regulan la formación de la cubierta de las semillas.

Tinción con rojo rutenio del mucílago de la cubierta de las semillas en varios genotipos de Arabidopsis. Col-0 es el control para los mutantes de pérdida (ASATHB25) y ganancia (athb25-1D y UBQ10:ATHB25) de función del factor de transcripción de HB25. L.er es el control para el mutante de señalización constitutiva de giberelinas (quintuple Della). Staining with Rutenium Red of the mucilage of Arabidopsis seeds of different genotypes. Col-0 is the wild type for mutants with loss (ASATHB25) and gain (athb25-1D y UBQ10:ATHB25) of function of transcription factor HB25. L.er is the wild type for the mutant with constitutive gibberellin signaling (quintuple Della).

95

ION HOMEOSTASIS, CELLULAR STRESS AND GENOMICS In the ion homeostasis part, we have characterized in Arabidopsis thaliana a subtilisin located at the endoplasmic reticulum that upon over-expression improves pH homeostasis and antioxidant defenses. This protease could generate a regulatory peptide by processing a precursor protein. Also in Arabidopsis we have shown that the hormone abscisic acid inhibits the root H+-ATPase and induces intracellular acidification and K+ efflux, with both factors contributing to growth inhibition by this hormone. In Saccharomyces cerevisae we have found an exoribonuclease regulating translation of mRNAs that upon duplication in gene dosage improves tolerance to intracellular acidification. This exoribonuclease could be a pH sensor of the machinery that regulates cell growth. Also in Saccharomyces we have demonstrated that the H+-ATPase is regulated by the protein phosphatase Sit4 and by the protein kinase TORC1. In the cellular stress part, in Arabidopsis we have found the mechanism of tolerance to seed aging (decreasing longevity) of several mutants we have obtained by activation tagging. The over-expression of two transcription factors and of one ubiquitin ligase all work through different plant hormones that regulate the seed coat.


BUESO, E.; MUÑOZ - BERTOMEU, J.; CAMPOS, F.; BRUNAUD, V.; MARTINEZ, L.; SAYAS, E.; BALLESTER, P.; YENUSH, L.; SERRANO, R. (2014) ARABIDOPSIS THALIANA HOMEOBOX 25 uncovers a role for gibberellins in seed longevity. Plant Physiology, 164, 999-1010

FASANO, R.; GONZALEZ, N.; TOSCO, A.; DAL-PIAZ, F.; DOCIMO, T.; SERRANO, R.; GRILLO, S.; LEONE, A.; INZÉ, D. (2014) Role of Arabidopsis UV RESISTANCE LOCUS 8 in plant growth reduction under osmotic stress and low levels of UV-B. Molecular Plant, 7, 773-791

PLANES, MD; NIÑOLES, R.; RUBIO, L.; BISSOLI, G.; BUESO, E.; GARCÍA-

SANCHEZ, MJ; ALEJANDRO, S.; GONZALEZ-GUZMÁN, M.; HEDRICH, R.; RODRIGUEZ, PL; FERNÁNDEZ, JA; SERRANO, R. (2014) A mechanism of growth inhibition by abscisic acid in germinating seeds of Arabidopsis thaliana based on inhibition of plasma membrane H+-ATPase and decreased cytosolic pH, K+ and anions. Journal of Experimental Botany, 66(3):813-825

BUESO, E.; RODRIGUEZ, L.; LORENZO-ORTS, L.; GONZALEZ-GUZMAN,

M.; SAYAS, E.; MUÑOZ-BERTOMEU, J.; IBAÑEZ, C.; SERRANO, R.; RODRIGUEZ, PL (2014) The single subunit RING-type E3 ubiquitin ligase RSL1 targets PYL4 and PYR1 ABA receptors in plasma membrane to modulate abscisic acid signaling. Plant Journal, 80, 1057-1071

BUESO, E.; IBAÑEZ, C.; SAYAS, E.; MUÑOZ-BERTOMEU, J.; GONZALEZ- GUZMAN, M.; RODRIGUEZ, PL; SERRANO, R. (2014) A forward genetic approach in Arabidopsis thaliana identifies a RING-type ubiquitin ligase as a novel determinant of seed longevity. Plant Science, 215-216:, 110-116


Rafael Aparicio Sanchís ‘Nuevas funciones de Gcn2p en respuesta a estrés ácido y genotóxico’ Directores: R. Serrano / J.R. Murguia Borja Belda Palazón ‘Hipusinación del factor de traducción eIF5A dependiente de poliaminas’ Directores: R. Serrano / A. Ferrando

Proyectos Projects

‘Mecanismos de transmisión de señales durante el metabolismo de glocosa y la acidificación intracelular: ampliando las funciones de la proteína fosfatasa 1 y la proteína kinasa Gcn 2’ MICINN BFU2011-22526 Del 01/01/2012 al 31/12/2014 IP: R. Serrano ‘La homeostasis de cationes monovalentes (H+, K+ y Na+) y el crecimiento y muerte celular’ PROMETEO II/2014/041 Del 01/01/2014 al 31/12/2014 IP: R. Serrano ‘Los CRFS como alternativa a los fertilizantes tradicionales: Buscando una mejor proteccio n del medio ambiente’ RTC-2014-1457-5 Del 01/03/2014 al 31/12/2017 IP: R. Serrano

Cursos Courses

R. Serrano ‘Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ IBMCP-UPV 45 Horas

ABIOTIC STRESS

96

Investigadores de Plantilla / Contracted Researchers Jose Gadea (Profesor Titular UPV / Research Professor UPV)

Investigadores Post-Doctorales / Post-Doctoral Researchers Vigya Kesari

Investigadores Pre-Doctorales / Pre-Doctorals Researchers Isabel Faus

Estudiantes Fin de Carrera / Final Year Undergraduate Project Student Evy Tam

Trabajo Fin de Máster / Master’s Thesis Students Ailin Dios

CONTROL DE NUTRIENTES Y ESTABILIDAD

GENÓMICA

El proceso más agotador para una célula en

crecimiento es la traducción proteica. Requiere una

gran cantidad de energía, así como un suministro

constante de los veinte aminoácidos. Además, las

proteínas recién sintetizadas deben ser plegadas,

ensambladas, modificadas covalentemente, y enviadas

a sus compartimentos celulares. Por eso, no es de

extrañar que una de las respuestas de la célula ante

una situación de estrés implique la parada de este

proceso tan costoso energéticamente, vital para la

homeostasis celular.

Uno de los puntos de regulación de la traducción en

condiciones de estrés es la fosforilación de la

subunidad alfa del factor de iniciación eIF2. Esta

rección la realiza en plantas la proteína quinasa GCN2.

En los últimos años, se han catalogado un número

creciente de condiciones de estrés que activan GCN2 y

que presumiblemente bloquean la traducción. Estos

resultados apuntan a que GCN2 está teniendo un papel

central en el mantenimiento de la homeostasis celular

ante situaciones de estrés.

En nuestro grupo, estamos interesados en

comprender el papel de GCN2 en la respuesta a

estreses abióticos en plantas. Hemos visto que tanto el

estrés salino, como el estrés ácido, el tratamiento con

luz UV-B y el ayuno de aminoácidos son capaces de

activar esta quinasa. ¿Cómo tiene lugar esta activación

a nivel molecular? ¿Cúales son los efectos de eliminar

este gen en las plantas? ¿Con quién está participando

GCN2 para realizar su función molecular? Estas y otras

preguntas están intentando ser respondidas en el

laboratorio.

ESTRÉS ABIÓTICO

97

NUTRIENT CONTROL AND GENOMIC STABILITY

Translation is the most energy-intensive biochemical

process supporting cell growth. It requires a large

amount of energy, as well as a reliable supply of all

twenty amino acids. Moreover, the nascent proteins

must be folded, assembled, covalently modified, and

sorted to the correct cellular compartment.

Therefore, it is not surprising that one of the main

responses of cells to stress conditions involves

cessation of this energetically consumptive process,

normally vital to homeostasis.

One of the main steps at which translation is

regulated during stress is the phosphorylation of the

alpha subunit of the eIF2 initiation factor. This step is

performed in plants by the protein kinase GCN2. In

the last years, a growing number of stress conditions

have been shown to activate GCN2 and presumably to

block translation. These results are placing GCN2 on

stage as a central player in the maintenance of

cellular homeostasis under stress conditions

In our group, we are interested in unravelling the role

of GCN2 in the response to abiotic stresses. We have

shown that salt stress, acid stress, UV-B treatment,

and aminoacid depletion are activating this kinase.

How is this activation taking place at the molecular

level? Which are the effects of knocking-out this gene

in the plants? Who is participating together with

GCN2 in its cellular role? Using molecular and

genomic technologies, these and many other

questions are trying to be solved in the laboratory.


FAVARO, MA; MICHELOUD, N.; ROESCHLIN, R.; CHIESA, MA; CASTAGNARO, A.; VOJNOV, A.; GMITTER, F.; GADEA, J.; RISTA, L.; GARIGLIO, N.; MARANO, M. (2014) Surface barriers of mandarin 'okitsu' leaves make a major contribution to canker disease resistance. PHYTOPATHOLOGY, 194(9): 970-976

RODRÍGUEZ, A.; SHIMADA, T.; CERVERA, M.; ALQUÉZAR, B.;

GADEA, J.; GÓMEZ-CADENAS, A.; DE OLLAS, CJ; RODRIGO, MJ; ZACARÍAS, L.; PEÑA, L. (2014) Terpene Downregulation Triggers Defense-responses in Transgenic Oranges leading to resistance against fungal pathogens. PLANT PHYSIOLOGY, 164, 321-339

Cursos Courses

Gadea, J. ‘Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ IBMCP-UPV 30 Horas

ABIOTIC STRESS

Microscopía, Tinción de mucílago y suberina de plantas wild-type (centro) y diferentes mutantes de la ruta GCN Microscopy and Suberine and Mucilage staining of wildtype plantas (centre) and different mutants od the GCNpathway

http://www.pubfacts.com/author/Ana+Rodr%C3%ADguez

http://www.pubfacts.com/author/Takehiko+Shimada

http://www.pubfacts.com/author/Magdalena+Cervera

http://www.pubfacts.com/author/Berta+Alqu%C3%A9zar

http://www.pubfacts.com/author/Jose+Gadea

http://www.pubfacts.com/author/Aurelio+G%C3%B3mez-Cadenas

http://www.pubfacts.com/author/Carlos+Jose+De%20Ollas

http://www.pubfacts.com/author/Maria+Jesus+Rodrigo

http://www.pubfacts.com/author/Lorenzo+Zacar%C3%ADas

http://www.pubfacts.com/author/Leandro+Pe%C3%B1a

98

Investigadores de Plantilla / Contracted Researchers Lynne Yenush (Profesor Contratado Doctor UPV / Professor UPV) Investigadores Post-doctorales / Post-Doctoral Researchers

Mª Carmen Marqués Investigadores Pre-doctorales Pre-Doctoral Researchers Vicent Llopis Cecilia Primo Técnicos Superiores Especializados / Senior Anna Adam

Trabajo Fin de Carrera / Final Year undergraduate Project Student

Elena Moreno Fernando Laguia Oleksandra Sirozh

Trabajo Fin de Máster / Master’s Thesis Students Alba Ferri

TRANSDUCCIÓN DE SEÑALES QUE REGULAN EL TRÁFICO INTRACELULAR DE TRANSPORTADORES DE IONES Y NUTRIENTES DESCRIPCIÓN GENERAL DE LOS INTERESES DEL

GRUPO

La regulación dinámica de los transportadores y canales de iones y nutrientes de la membrana plasmática es un campo de investigación en expansión. Estudios recientes realizados en plantas y animales, ponen de manifiesto que los mecanismos de regulación de los transportadores de la superficie celular dependientes de fosforilación y ubiquitinación juegan un papel esencial en el establecimiento y el mantenimiento de la homeostasis iónica en respuesta a las variaciones de las condiciones extracelulares. En nuestro grupo, estudiamos estos mecanismos de regulación en los sistemas modelos Saccharomyces cerevisiae y Arabidopsis thaliana. Abordamos preguntas como: ¿Cómo se regulan los transportadores de iones y nutrientes de la membrana plasmática a nivel post-transcripcional? ¿Qué proteínas señalizadoras están involucradas en esta regulación? DESCRIPCIÓN DE LAS LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN

Mecanismos de regulación de los transportadores de la membrana plasmática Estamos interesados en crear sistemas experimentales donde se pueda estudiar, a nivel molecular, los mecanismos de regulación post-traduccional de transportadores de iones y nutrientes y como estas modificaciones afectan a su tráfico intracelular. Aprovechando nuestra experiencia con el sistema modelo de levaduras, estamos llevando a cabo dos líneas básicas. En primer lugar, investigamos las funciones de kinasas, como Hal4, Hal5 y Snf1, que según nuestros datos o por analogía de kinasas relacionadas en la literatura, puedan regular el tráfico de proteínas de la membrana plasmática. Estamos desarrollando abordajes genéticos y bioquímicos para identificar los sustratos relevantes de estas enzimas. Basándonos en los datos conseguidos en levaduras, estamos empezando aplicar nuestros conocimientos a sistemas modelos de plantas, como Arabidopsis thaliana. Se ha descrito que los transportadores de iones, SOS1 y AKT1 se regulan por fosforilación. Estamos investigando los mecanismos de esta regulación, que todavía se desconocen.

Saccharomyces cerevisiae plasma membrane potassium and

sodium transport proteins

ESTRÉS ABIÓTICO

99

Model of Ubiquitin-dependent endocytosis of selected transporters. (Mulet

et al., 2013)

SIGNAL TRANSDUCTION REGULATING INTRACELLULAR TRAFFICKING OF ION AND NUTRIENT TRANSPORTERS GENERAL DESCRIPTION OF SCIENTIFIC

INTERESTS: Post-translational regulation of plasma membrane transport proteins has become an intense field of international research in recent years. Mutations in more than 60 ion channel genes are now known to cause human disease (reviewed in (Kass, 2005). It is likely that genes encoding regulators of these transport proteins will also be implicated in at least some of these afflictions. Moreover, several plant ion transporters which have been described to be regulated by phosphorylation (i.e., AKT1 and SOS1), are important for plant stress tolerance. We are interested in characterizing the signal transduction pathways that link extracellular cues to the dynamic control of proteins that transport ions and nutrients across the plasma membrane. At present, our group is focused on the study of the basic mechanisms underlying the regulation of plasma membrane transport proteins in the model organisms Saccharomyces cerevisiae and Arabidopsis thaliana. The types of questions we are currently investigating have to do with: How are plasma membrane ion and nutrient transporters regulated post-translationally? How do post-translational modifications affect the intracellular trafficking of ion and nutrient transporters? What signalling proteins are involved in these regulatory processes? LINES OF INVESTIGATION: Mechanisms of regulation of plasma membrane transport proteins in yeast and plants Our group is interested in developing experimental systems where we are able to study, at the molecular level, the mechanisms of post-translational regulation of ion and nutrient transporters and how these modifications affect intracellular trafficking. Taking advantage of our experience with the yeast model system, we are following two lines of investigation. First, we are studying the function of protein kinases, like Hal4, Hal5, and Snf1, which, based on our own data or results reported in the literature, are candidates to regulate the trafficking of plasma membrane proteins. We are using genetic and biochemical approaches to identify relevant substrates of these enzymes. Based on results obtained in yeast, we are applying our knowledge to the plant model system, Arabidopsis thaliana. Recently, several ion transport proteins, like SOS1 and AKT1 have been described to be regulated by phosphorylation. We are investigating the mechanisms of this regulation.


ARIÑO, J.; AYDAR, E.; DRULHE, S.; GANSER, D.; JORRÍN, J.; KAHM, M.; KRAUSE, F.; PETREZSÉLYOVÁ, S.; YENUSH, L.; ZIMMERMANNOVÁ, O.; VAN HEUSDEN, P.; KSCHISCHO, M.; LUDWIG, J.; PALMER, C.; RAMOS, J. (2014) Systems Biology of Monovalent Cation Homeostasis in Yeast: The Translucent Contribution. ADVANCES IN MICROBIAL PHYSIOLOGY, 64, 1-63

BUESO, E.; MUÑOZ - BERTOMEU, J.; CAMPOS, F.; BRUNAUD, V.;

MARTINEZ, L.; SAYAS, E.; BALLESTER, P.; YENUSH, L.; SERRANO, R. (2014) ARABIDOPSIS THALIANA HOMEOBOX 25 uncovers a role for gibberellins in seed longevity. Plant Physiology, 164, 999-1010

Cursos Courses

Y. Lynne ‘Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ IBMCP-UPV 60 Horas

Proyectos Projects

‘The role of protein trafficking in ion and nutrient homeostasis in yeast’ MCINN BFU2011-30197-C03-03 Del 01/01/2012 al 31/12/2014 IP: L. Yenush

ABIOTIC STRESS

100

ESTRÉS ABIÓTICO

Investigadores de Plantilla / Contracted Research

Mario A. Fares Riaño (Científico Titular CSIC / Research Scientific CSIC) Investigadores Post-doctorales / Post-Doctoral Researchers David Álvarez Ponce Trabajo Fin de Carrera / Final Year undergraduate Project Student Adolfo López Cerdán Roser Montagud Martínez

Otros / Others José Aguilar Rodrígues (Estudiante co-dirigido en Universidad de Zurich)

BIOLOGÍA INTEGRATIVA Y DE SISTEMAS

El objectivo fundamental de mi investigación se centra en el studio y determinación del origen de nuevas funciones y su implicación en la generación de complegidad biológica. En particular, mi laboratorio está interesado en la determinación de las trayectorias evolutivas, tanto a nivel de genes codificantes como en sus elementos reguladores, que los organismos siguen en su proceso adaptativo. Dichos intereses y objetivos son relevantes en areas que trascienden el mero interés fundamental y abren nuevas perspectivas en el desarrollo biotecnológico y biomédico. El interés de mi investigación se basa en el hecho que muchas innovaciones evolutivas están fuera de los límites de la evolución, puesto que tales innovaciones requieren cambios dramáticos generalmente purificados por la selección natural. Sin embargo, bajo una serie de condiciones específicas, existen mechanisms capaces de reducir el coste que una innovación supone permitiendo su supervivencia durante periodos evolutivos suficientemente largos. Creemos que la supervivencia de tales innovaciones de forma críptica en las poblaciones naturales es clave para su posterior emergencia como adaptaciones en ambientes cambiantes. Es por ello por lo que nuestro interés se centra en el studio de mecanismos capaces de impulsar el origen y fijación de innovaciones biológicas. Los mecanismos por excelencia implicados en proporcionar robustez frente a cambios genéticos son las proteínas de choque térmico (también llamadas chaperonas moleculares) y la duplicación génica y genómica. Basados en estos intereses, nuestra principal actividad investigadora se centra en:

Diseccionar el mecanismo regulador de la robustez mutacional de las chaperonas moleculares

Entender como se generan nuevas funciones tras duplicaciones génicas y genómicas y que trayectorias evolutivas son más favorecidas

Identificar fenómenos de coevolución molecular con el fin de proporcionar una dimension de redes biológicas a nuestros estudios

Testar hipótesis concretas llevando a cabo experimentos de evolución microbiana bajo condiciones fuertemente controladas en el laboratorio

101

INTEGRATIVE SYSTEM BIOLOGY

The main aim of my research is the understanding of how novel functions and biological complexity emerge in nature. In particular, we are interested in identifying the evolutionary trajectories, at the genome and regulatory levels, to biological innovations. This aim is relevant not only to the understanding of species diversification and the emergence of complexity but also to provide key knowledge for biotechnological and biomedical developments. Many biological innovations are simply off-limits for evolution because they involve dramatic changes to organisms that are often not tolerated by natural selection. However, under certain conditions, some molecular mechanisms can minimize the effects of innovative mutations allowing them to survive in the genome and become eventually fixed, potentially emerging as adaptive features when the environment changes. Our focus is on the characterization and use of buffering molecular mechanisms that provide robustness to mutations allowing the exploration of larger genotypic networks, and thus originating novel phenotypes. The main robustness mechanisms we study are heat-shock proteins, also known as molecular chaperones, and gene and genome duplications. To achieve our goal, we conduct theoretical and experimental research in a diverse range of fields. In particular, we test specific evolutionary scenarios by evolving microbes under laboratory-controlled experiments and analyzing the consequences of specific evolutionary dynamics at the genome and physiological levels. The main research conducted in my laboratory is based on the following: Dissecting the role of molecular chaperones in

regulating mutational robustness and functional innovation.

Determining the role of gene and genome duplication in functional diversification.

Identifying molecular coevolution and coadaptation.

Testing evolutionary hypotheses using experimental evolution with microbes.


FARES, M. (2014) Survival and Innovation: The role of mutational robustness in evolution. Biochimie, 14, 1-8

FARES, M. (2014) The evolution of protein moonlighting: adaptive traps

and promiscuity in the chaperonins. Biochemical Society Transactions, 42(6): 1709-1714

KEANE, O.; TOFT, C.; CARRETERO-PAULET, L.; JONES, GW; FARES, M.

(2014) Preservation of genetic and regulatory robustness in ancient gene duplicates of Saccharomyces cerevisiae. Genome Research, 24(11): 1830-1841

HASIÓW- JAROSZEWSKA, B.; FARES, M.; ELENA, SF (2014) Molecular

evolution of viral multifunctional proteins: the case of potyvirus HC-Pro. Journal of Molecular Evolution, 78(1): 75-86

Libro Book

Fares, M. (2014) Natural Selection: Methods and Applications. Edit. CRC Press. Nº pag. 274

Proyectos Projects

‘The role of gene duplication in the complexity of biological systems: reshaping mutational dynamics and origination of biological innovations’ MICINN BFU2012-36346 Del 01/01/2013 al 31/12/2015 IP: M. Fares

ABIOTIC STRESS

102

Este grupo estudia los mecanismos de resistencia de las plantas a viroides, virus, bacterias,

hongos e insectos, prestando especial atención al papel biológico de metabolitos y proteínas en la

respuesta defensiva de las plantas contra plagas y patógenos. Los objetivos generales son los

siguientes:

Identificar un sistema general de respuesta de las plantas al estrés integrado por múltiples

rutas de transducción de señales que convergen en un número reducido de moléculas

señalizadoras y defensivas.

Realizar estudios metabolómicos en diferentes interacciones planta-patógeno en búsqueda

de metabolitos implicados en rutas de señalización que activan la respuesta defensiva de las

plantas contra patógenos.

Obtener plantas transgénicas que muestren niveles alterados de metabolitos previamente

identificados con potencial interés biológico o biotecnológico.

El objetivo final es obtener cultivos más resistentes a estrés biótico que permitan prácticas

agrícolas más sostenibles y compatibles con la protección del medio ambiente.

Grupos de Investigación:

Señalización y Respuesta al Estrés Biótico (Conejero, V.; Bellés, J.M.; Lisón, P.; Rodrigo, I.:

López-Gresa, M.P.)

103

This group studies the resistance mechanisms of plants to viroids, virus, bacteria, fungi and insects, focusing

on the role of metabolites and proteins in the plant defence responses against pests and pathogens. The general goals are:

To identify a general plant response system to stress, integrated by multiple signal transduction pathways converging in a reduced number of signal and defence molecules.

To conduct metabolomic studies in different plant-pathogen interactions in search of metabolites involved in signaling pathways that activate plant defence responses against pathogens.

To obtain transgenic plants displaying altered levels of the previously identified metabolites with a potential biological or biothecnological interest.

The final goal is to generate crops more resistant to biotic stress leading to environmentally-friendly agricultural practices.

Research Group

Signaling and Responses to to Biotic Stress (Conejero, V., Bellés, J.M., Lisón, P., Rodrigo, I.; López-Gresa, M.P.)

104

Investigadores de Plantilla / Contracted Researchers Vicente Conejero Tomás (Catedrático UPV / Full Professor-UPV) Jose María Bellés Albert (Profesor Titular UPV / Professor UPV) María Purificación Lisón Párraga (Profesor Contratado Doctor UPV / Professor UPV) Ismael Rodrigo Bravo (Profesor Titular UPV / Professor UPV) Investigadores Post-doctorales / Post-Doctoral Researchers María Pilar López Gresa Investigadores Pre-doctorales / Pre-Doctoral Researchers Laura Campos Beneyto Técnicos Medios de Laboratorio / Intermediate level Laboratory Technicians Asunción Saurí Ferrando Técnicos Especialistas de Laboratorio / Laboratory Technicians Cristina Torres Vidal Trabajo Fin de Carrera / Final Year undergraduate Project Student Gracián Camps Ramón Ruben Escribá Piera Marta Hernández Carretero Elías Kabbas Piñango Paula Pons Martinez

SEÑALIZACIÓN Y RESPUESTA AL ESTRÉS BIÓTICO

Las plantas han desarrollado un sistema defensivo muy eficiente para defenderse de multitud de agresiones ambientales. Dicho sistema está formado fundamentalmente por defensas inducibles y por barreras constitutivas. Las defensas inducibles forman una red multicomponente que integra armas defensivas de función biológica diversa. Empleando las interacciones planta-patógeno tomate/Viroide de la Exocortis de los Cítricos (CEVd); tomate/Virus del Mosaico del Tomate (ToMV) o Virus del Bronceado del Tomate (TSWV) y tomate/Pseudomonas syringae), nuestro laboratorio ha contribuido a la caracterización de componentes proteicos y metabólicos que componen dicha red 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 propiedades biotecnológicas de interés. Nuestros objetivos concretos son:

PAPEL DEL ÁCIDO GENTÍSICO EN DISTINTAS

INTERACCIONES PLANTA-PATÓGENO. En nuestro laboratorio se ha constatado que el ácido gentísico (ácido 2,5-hidroxibenzoico, GA) actúa como molécula señal en determinadas interacciones planta-patógeno.

ANÁLISIS METABOLÓMICO DE DISTINTAS

INTERACCIONES PLANTA-PATÓGENO. El objetivo es caracterizar nuevos metabolitos implicados en la interacción de plantas de tomate con CEVd, ToMV, TSWV or P. syringae, usando distintas plataformas metabólicas: LC-MS, GC-MS, y NMR. Un hallazgo bastante prometedor obtenido en nuestro laboratorio ha sido la caracterización, en hojas de tomate infectadas por P. syringae, de la trans-feruloilnoradrenalina, un nuevo metabolito, con una potente actividad antioxidante (Patente Internacional WO2011ES70269 20110415).

PLANTAS TRANSGÉNICAS CON NIVELES

ALTERADOS DE COMPUESTOS FENÓLICOS. Se pretende obtener plantas transgénicas de tomate que sobre-expresen o silencien enzimas clave que regulen la biosíntesis de aquellos metabolitos caracterizados en el análisis metabolómico (apartado 2) que posean propiedades biológicas de interés con el objeto de estudiar in vivo su función biológica.

ESTRÉS BIÓTICO

105

BIOTIC STRESS

SIGNALING AND RESPONSES TO BIOTIC STRESS

Plants have developed a very efficient defence system to cope with the wide array of potential environmental aggressors. This system is endowed with mostly inducible defences and with constitutive barriers as well. The inducible defences form a multi-component network that integrates defence weapons with very diverse biological function. Using the plant-pathogen interactions tomato/Citrus Exocortis Viroid (CEVd); tomato/Tomato Mosaic Virus (ToMV) or Tomato Spotted Wilt Virus (TSWV); and tomato/Pseudomonas syringae as working models, our laboratory has contributed to reveal the existence of this network of inducible defences in plants and to characterize some of their protein and metabolite components. The general objective of our research is to improve the knowledge of the plant defence system to obtain plants more resistant to environmental stresses and to find natural compounds associated to plant-pathogen interactions with potential biotechnological applications. We plan to focus on the following objectives: ROLE OF GENTISIC ACID IN PLANT-PATHOGEN INTERACTIONS. The role of gentisic acid (2,5-dihydroxybenzoic acid, GA) as a pathogen-inducible signal molecule has been established in our laboratory. We are interested in studying the role of this metabolite as a complementary signal to salicylic acid for activation of plant defences in tomato plants. METABOLOMIC STUDY OF PLANT PATHOGEN INTERACTIONS. The purpose is to characterize new secondary metabolites from the phenylpropanoid pathway involved in the interaction of tomato with CEVd, ToMV, TSWV or P. syringae using different metabolomic platforms: LC-MS, GC-MS, and NMR. A very promising achievement we have already obtained is the finding in tomato leaves of trans-feruloylnoradrenaline, an undescribed compound with a strong antioxidant activity (International patent WO2011ES70269 20110415). TRANSGENIC PLANTS WITH ALTERED LEVELS OF METABOLITES INVOLVED IN DEFENCE. Upon characterization of stress-induced compounds with desirable in vitro properties, our objective is to obtain transgenic plants over-expressing or silencing key enzymes regulating their biosynthesis in order to investigate their in vivo biological properties.


CAMPOS, L.; GRANELL, P.; TARRAGA, S.; LOPEZ-GRESA, MP; CONEJERO, V.; BELLES, JM; RODRIGO, I.; LISON, P.; (2014) Salicylic acid and gentisic acid induce RNA silencing-related genes and plant resistance to RNA pathogens. Plant Physiology and Biochemistry 77: 35-43

CAMPOS, L.; LISON, P.; LOPEZ-GRESA, MP; RODRIGO, I.; ZACARES, L.; CONEJERO, V.; BELLES, JM; (2014). Transgenic tomato plants overexpressing tyramine N-hydroxycinnamoyltransferase exhibit elevated hydroxycinnamic acid amide levels and enhanced resistance to Pseudomonas syringae. Molecular Plant-Microbe Interactions 27: 1159-1169

Capítulo Libro Book Chapters

Rodrigo, I. ‘Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ IBMCP-UPV 10 Horas Lisón, P. ‘Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ IBMCP-UPV 50 Horas López-Gresa, M.P. ‘Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ IBMCP-UPV 30 Horas

Proyectos Projects

‘Caracterización de genes y metabolitos implicados en la respuesta defensiva de las plantas frente a patogenos’ BIO2012-33419 Del 01/01/2013 al 31/12/2015 IP: J.M. Belles

Cursos Courses

LATORRE, L.; LOPEZ-GRESA, MP (2014) ‘Utilización de materiales porosos como herramientas en técnicas ómicas’ IN Materiales porosos y de alta superficie. Edit. Pearson, Pp. 241-271


Laura Campos Beneyto ‘Metabolitos secundarios de naturaleza fenólica: papel en la respuesta defensiva de plantas de tomate’ Directores: I. Rodrigo / P. Lisón

106

Esta sublínea de investigación está desarrollada por investigadores con un amplio espectro

de intereses en la biología molecular, la evolución y la interacción con el huésped de virus y viroides de plantas. El objetivo final es el diseño de estrategias nuevas y racionales de control de estos agentes infecciosos y el desarrollo de aplicaciones biotecnológicas directamente a partir de nuestra investigación en virología de plantas.

Nuestros esfuerzos se concentran en entender mejor cómo los virus y viroides: a) se replican, b) se mueven a través de la planta, c) interaccionan con componentes del hospedador, d) interfieren con las defensas de la planta y, e) causan enfermedades (patogenicidad). Asimismo, estamos interesados en los mecanismos subyacentes a la evolución del genoma vira/viroidal y a su epidemiología, para así comprender los factores genético-poblacionales responsables de la enorme variabilidad y adaptabilidad de virus y viroides.

Adicionalmente, pretendemos convertirnos en un referente internacional en el campo de la Virología de plantas y continuar aplicando las nuevas tecnologías "ómicas" para el estudio del ciclo biológico de patógenos virales, combinando esta aproximación con el uso de conceptos y herramientas procedentes de la Biología de Sistemas para el análisis eficiente de los datos "ómicos".

Grupos de investigación:

Biología Molecular de Patógenos Virales y Subvirales de Plantas. (C. Hernández)

Genómica Funcional y Biotecnología de RNAs no Codificantes. (M. De la Peña)

Biotecnología de Virus de Plantas (J.A. Darós)

Viroides: Estructura, Función y Evolución. (R. Flores)

Virología Molecular de Plantas (V. Pallás / J. Sánchez-Navarro) Virología Evolutiva y de Sistemas (S.F. Elena)

Redes de regulación de la Respuesta a Estrés mediada por RNA no codificantes (G. Gómez)

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The research in this Department is carried out by scientists with a wide range of interests related with

the molecular biology, evolution and interaction with the host of plant viruses and viroids. The ultimate goal is the design of novel and rationale control strategies for these infectious agents and the development of new tools derived from our investigations for use in Biotechnology.

We try to improve the understanding of how plant virus/viroids: (i) replicate, (ii) move throughout the

plant, (iii) interact with their hosts, (iv) interfere with host defences and, (v) cause diseases (pathogenesis). Our efforts are also focused on the study of the mechanisms underlying virus/viroid evolution and epidemiology, in order to gain knowledge on the forces driving the enormous genetic variability and adaptability that characterize virus/viroid populations.

In addition, we attempt to become an International Reference Department in the Plant Virology field.

Furthermore, we intent to continue with the application of “omic” technologies to plant virology studies and plan to start using Systems Biology concepts and tools to efficiently manage the vast amount of data derived from the “omic” approaches.

Research groups

Molecular Biology of Plant Viral and Subviral Pathogens (C. Hernández)

Functional Genomics and Biotechnology of Non-Coding RNAs (M. De la Peña)

Plant Virus Biotechnology (J.A. Darós)

Viroids: Structure, Function y Evolution (R. Flores)

Plant Molecular Virology (V. Pallás / J. Sánchez-Navarro)

Evolutionary Systems Virology (S.F. Elena)

Stress response mediated by nc-RNA regulatory networks (G. Gómez)

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Fig. 1 Inactivación de genes de la planta mediante silenciamiento génico inducido por virus (VIGS) Fig. 1. Inactivation of plant genes through Virus-Induced Gene Silencing (VIGS)

VIROLOGÍA MOLECULAR Y EVOLOUTIVA DE PLANTAS

Investigadores de Plantilla / Contracted Researhers Carmen Hernández (Científico Titular CSIC / Research Scientific CSIC) Investigadores Pre-doctorales / Pre-Doctoral Researchers Marta Blanco Pérez Miryam Pérez Cañamás

Estudiante Trabajo Fin de Carrera / Final Year undergraduate Project Student David Martínez Gabaldón Pilar Fajardo Flores Estancia Prácticas / Student Traineeships Beatriz Val Torregrosa Ana Mencher Beltrán Ernesto Escoms Marín

BIOLOGÍA MOLECULAR DE PATÓGENOS VIRALES Y SUBVIRALES DE PLANTAS El trabajo del grupo se dirige fundamentalmente al estudio de los factores que determinan la infección/acumulación de un virus en un huésped determinado. Como dicha acumulación será esencialmente el resultado del balance entre multiplicación viral y degradación, nuestra atención está centrada en los acontecimientos que influencian estos dos procesos. Concretamente, estamos priorizando el análisis de los mecanismos de replicación, transcripción y traducción de genomas virales así como de las estrategias desarrolladas por el patógeno para suprimir la respuesta defensiva del huésped basada en silenciamiento por RNA. Como modelos, estamos utilizando pequeños virus de RNA, pertenecientes a la familia Tombusviridae, que se caracterizan por poseer un genoma relativamente sencillo lo que facilita los abordajes experimentales. Líneas de investigación Identificación y caracterización de elementos

estructurales del RNA viral y de factores proteicos (virales/celulares) implicados en la regulación de los procesos de replicación, transcripción y/o traducción de virus.

Estudio de la función viral de supresión del

silenciamiento por RNA. Análisis de la posible interferencia de la infección

viral con rutas de silenciamiento del huésped.

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Cursos Courses

MOLECULAR BIOLOGY OF PLANT VIRAL AND SUBVIRAL PATHOGENS The Group of Molecular Biology of Viral and Subviral Plant Pathogens focuses its research activity on the study of factors that influence virus infection/accumulation in a given host. As such accumulation will essentially be the result of the balance among viral multiplication and degradation, we put our attention on the events that influence these two processes. Particularly, we prioritize the study of the replication, transcription and translation of virus genomes as well as the analysis of the viral suppression of host defense response based on RNA silencing. As models, we employ small RNA viruses (Tombusviridae) with a relatively simple genome organization in order to facilitate reverse genetic approaches. Research lines Identification and characterization of (local

and/or long-range) RNA elements within viral genomes that act as signals for modulating molecular events such as translation, replication and transcription of viral mRNAs. Identification and characterization of viral and host factors involved in these processes.

Study of RNA silencing suppression activities from viral genomes.

Analysis of the impact that virus infection produces on host RNA silencing pathways.

C. Hernández ‘Máster Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ IBMCP-UPV 2 Horas

Proyectos Projects

‘Analysis of a commensalist plant-virus interaction: study of viral accumulation determinants and inspection of potential host epigenetic changes owing to infection’ MICINN BFU2012-36095 Del 01/01/2013 al 31/12/2015 IP: C. Hernández

Fig. 2 Análisis de interacciones proteína-proteína mediante complementación bimolecular de la fluorescencia(BiFC)

Fig. 2 Analysis of protein-protein interaction through Bimolecular Fluorescence Complementation (BiFC)

PLANT MOLECULAR AND EVOLUTIONARY VIROLOGY

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Investigadores de Plantilla / Contracted Researchers Marcos De la Peña (Científico Titular CSIC / Research Scientific CSIC) Investigadores Post-Doctorales / Post-Doctoral Researchers

Amelia Cevera Olagüe Investigadores Pre-doctorales / Pre-Doctoral Researchers

Denisse Urbina

GENÓMICA FUNCIONAL Y BIOTECNOLOGÍA DE RNAS NO CODIFICANTES El desarrollo reciente de técnicas genómicas y de secuenciación masiva está dando a conocer multitud de nuevas formas de regulación génica y genómica. Toda esta información apunta a un grado de complejidad superior en la Biología de eucariotas pluricelulares que hace replantearnos el concepto de gen así como la posible función de cada base del genoma. Dentro de esta revolución destaca especialmente el papel que la molécula de RNA desempeña en multitud de procesos biológicos, más allá del de mero intermediario de la información genética. En nuestro grupo estamos interesados en encontrar y caracterizar nuevas funciones biológicas para los RNAs no codificantes, centrándonos especialmente en sus propiedades catalíticas (ribozimas) y reguladoras (riboreguladores), así como en intentar dotar de utilidad Biotecnológica a las capacidades detectadas. En una segunda línea de trabajo, estudiamos el papel que juegan en la regulación de la expresión génica elementos tan frecuentes como los retrotransposones o las regiones intrónicas de los pre-mRNAs eucarióticos. Para todo ello, en el laboratorio utilizamos aproximaciones multidisciplinares que combinan la Bioinformática, Bioquímica y Biología Molecular y Estructural, empleando las plantas como sistema biológico experimental de referencia.


Fig. 1. Esquema de los análisis bioinformáticos utilizados en la búsqueda de nuevos dominios de RNA funcionales en genomas eucarióticos, en los que combinamos algoritmos de búsqueda de estructuras secundarias con búsquedas basadas en homología de secuencia. Fig. 1. Schematic representation of the bioinformatic analyses that we follow to look for new functional RNA domains in eukaryotic genomes, where we combine structure-based algorithms with homology-based searches.

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Fig. 2 Modelo para la estructura de una ribozima de cabeza de martillo Fig. 2 A three-dimensional model of the hammerhead ribozyme


FUNCTIONAL GENOMICS AND BIOTECHNOLOGY

OF NON-CODING RNAS

The recent advances in the genomic techniques and massive sequencing is unveiling a plethora of new forms of genetic and genomic regulation. All this information points to an extra level of complexity in the biology of multicellular eukaryotes, which raises even the concept of gene again or the possible functions of every genomic base pair. A paradigmatic case within this revolution is exemplified by the RNA and the new roles that this molecule plays in many biological processes. In our group, we are interested in finding and characterizing novel biological functions for non-coding RNAs, focusing especially on their catalytic (ribozymes) and regulatory (riboswitches) capabilities, and trying to derive them into Biotechnological applications. In a second line of research, we are studying the role that retrotransposons or intronic regions of eukaryotic pre-mRNAs play in the regulation of gene expression. For all this, in our laboratory we follow multidisciplinary approaches that combine Bioinformatics, Biochemistry and Molecular and Structural Biology, mainly using plants as experimental biological systems.

Proyectos Projects

‘El autocorte del RNA como una actividad biológica universal: búsqueda de nuevos ribozimas, funciones y aplicaciones biotecnológicas’ MICINN BFU2011-23398. Del 01/01/2012 al 31/12/2014. IP: M. De la Peña


CERVERA, A.; DE LA PEÑA, M. (2014) Eukaryotic penelope-like retroelements encode hammerhead ribozyme motifs. Molecular Biology And Evolution, 31(11): 2941-2947 KYRIELEIS, OJ; CHANG, J.; DE LA PEÑA, M.; SHUMAN, S.; CUSACK, S. (2014) Crystal structure of vaccinia virus mRNA capping enzyme provides insights into the mechanism and evolution of the capping apparatus. Structure, 22(3): 452-465

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Investigadores de Plantilla / Contracted Researchers José Antonio Daròs Arnau (Científico Titular CSIC / Research Scientific CSIC)

Investigadores Post-doctorales / Post-Doctoral Researchers Mark Zwart Investigadores Pre-doctorales / Pre-Doctoral Researchers Fernando Martínez García Eszter Majer Técnicos de Laboratorio / Technicians Laboratory Verónica Aragonés Blasco Trabajo Fin de Máster / Master’s Thesis Students María Inmaculada Monzó Donat Trabajo Fin de Carrera / Final Year Undergraduate Project Student Lidia Cerdán García Daniel Sancho Mensat Miguel Estruch Soler Visitantes / Visitors Francesco Di Serio Adrián Darío Juncos Bombín Mohamed Ahmed Mosa Mohamed

BIOTECNOLOGÍA DE VIRUS DE PLANTAS Nuestro grupo investiga las interacciones que a nivel molecular se establecen entre las plantas y algunos de sus patógenos, como son los virus y los viroides. Nos interesa entender los mecanismos moleculares y las redes de interacciones que permiten a estos patógenos expresar y replicar sus genomas, moverse de célula a célula y a larga distancia, y sortear los mecanismos defensivos de la planta huésped. Con nuestras investigaciones pretendemos avanzar en el conocimiento de conceptos básicos de la interacción planta-patógeno, diseñar estrategias biotecnológicas para la protección e innovación en los cultivos y desarrollar instrumentos biotecnológicos derivados de la biología de virus y viroides. Líneas de investigación: Determinación de las redes de interacción entre

las proteínas del potyvirus del grabado del tabaco y las de la planta huésped durante la infección.

Implicación de las proteínas P1 y HC-Pro de los

potyvirus en la traducción de proteínas en las células infectadas.

Procesamiento de los RNAs viroidales durante su

replicación. Identificación de genes de resistencia a virus de

plantas. Desarrollo de vectores virales para expresar

proteínas en plantas. Desarrollo de sistemas de seguimiento visual de la

infección viral en plantas. Ingeniería metabólica de plantas mediante

vectores virales. Desarrollo de un sistema basado en elementos de

la biología de los viroides para producir RNAs recombinantes en cultivos bacterianos.

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Análisis mutacional mediante expresión transitoria en tejidos de Nicotiana benthamiana que demuestra la presencia de una señal de localización nucleolar (NoLS) y una señal de exportación nuclear (NES) en la secuencia de la proteína P1 del potyvirus del grabado del tabaco. Mutational analysis by transient expression in Nicotiana benthamiana tissues demonstrating the presence of a nucleolar localization signal (NoLS) and a nuclear export signal (NES) in the sequence of tobacco etch potyvirus P1 protein.

PLANT VIRUS BIOTECHNOLOGY Our group researches the interactions that, at the molecular lever, are stablished between plants and some of their pathogens, such as viruses and viroids. We are interested in understanding the molecular mechanisms and the interaction networks that allow these pathogens to express and to replicate their genomes, to move cell-to-cell and long distance, and to circumvent the defensive mechanisms of host plants. With our research, we aim to gain insight into basic concepts of the plant-pathogen interaction, to design biotechnological strategies for crop protection and innovation, and to develop biotechnological devices derived from virus and viroid biology. Research lines: Stablishing the protein interaction networks

between tobacco etch potyvirus and the host plant during infection.

Roles of potyviral P1 and HC-Pro in protein

translation in infected cells. Viroid RNA processing during replication. Identification of virus resistance genes. Development of viral vectors to express proteins

in plants. Development of systems to visually track virus

infection in plants. Plant metabolic engineering using viral vectors. Development of a system based on elements of

viroid biology to produce recombinant RNA in bacterial cultures.


ZWART, M.; WILLEMSEN, A.; DARÒS, JA; ELENA, SF (2014) Experimental evolution of pseudogenization and gene loss in a plant RNA virus. Molecular Biology Evolución, 31(1): 121-134 MAJER, E.; SALVADOR, Z.; ZWART, M.; WILLEMSEN, A.; ELENA, S.F.; DARÒS, JA (2014) Relocation of the NIb gene in the tobacco etch potyvirus genome. Journal of Virology, 88(8):4586-4590 GOBATTO, D.; CHAVES, ALR; HARAKAVA, R.; MARQUE, JM; DARÒS, JA; EIRAS, M. (2014) Chrysanthemum stunt viroid in Brazil: survey, identification, biological and molecular characterization and detection methods. Journal of Plant Pathology, 96(1): 111-119 MARTÍNEZ, F.; DARÒS, JA (2014) Tobacco etch virus protein P1 traffics to the nucleolus and associates with the host 60S ribosomal subunits during infection. Journal of Virology, 88(18): 10725- 10737


Fernando Martínez García ‘Análisis de la dinámica de replicación de un virus de RNA de plantas y del uso de microRNAs artificiales como estrategia antiviral’ Directores: S.F. Elena / J.A. Darós

Proyectos Projects

‘Patógenos de RNA de plantas: interacción con el huésped y desarrollo de herramientas biotecnológicas’ MICINN BIO2011-26741 Del 01/01/2012 al 31/12/2014 IP: J.A. Daròs ‘Producción de un inóculo comercializable de la cepa avirulenta ATCC PV-593 del potyvirus del mosaico amarillo del calabacín para su uso en protección cruzada de cucurbitáceas frente a cepas virulentas de dicho virus’ INVESTIGACIONES Y APLICACIONES BIOTECNOLÓGICAS S.L. CSIC 13/0606 IBMCP IAB Del 23/09/2012 al 22/02/2013 IP: J.A. Daròs ‘Detección de patógenos y biocomputación mediante circuitos reguladores en plantas’ MINECO AGL2013-49919-EXP Del 01/09/2014 al 31/08/2016 IP: J.A. Daròs

Patente Patent

‘Recombinant RNA production’ Darós, J.A.; Aragonés, V.; Cordero, MT Nº Ref: P141194EP

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Investigadores de Plantilla / Contracted Researchers Ricardo Flores Pedauyé (Profesor de investigación CSIC / Research Professor CSIC) Investigadores Post-doctorales / Post-Doctoral Researchers Sonia Delgado Villar Susana Ruiz Ruiz Pedro Serra Alfonso Investigadores Pre-doctorales / Pre-Doctoral Researchers Amparo López Carrasco Maria-Desamparados Ahuir Roca

Visitiantes / Visitors Walter S. Davino

VIROIDES: ESTRUCTURA, FUNCIÓN Y EVOLUCIÓN Objetivos científicos y metodologías El trabajo del grupo está dirigido esencialmente al estudio de los viroides, pequeños RNAs subvirales de plantas con un gran interés desde una perspectiva básica, pues son el peldaño más bajo de toda la escala biológica, como desde un punto de vista aplicado ya que inducen importantes enfermedades. En particular, estudiamos su estructura molecular, mecanismos de replicación (enzimas y ribozimas implicados), mecanismos de patogénesis y origen evolutivo. Parte de nuestros esfuerzos se dedican asimismo al estudio de un ribovirus de cítricos causante de una enfermedad (tristeza) de notable importancia económica, con particular énfasis en una proteína codificada por el genoma viral con la que se han asociado alguno de los síntomas característicos de esta enfermedad. Las metodologías empleadas son las de la Biología Molecular y Celular, así como las bioinformáticas. Colaboraciones internacionales El grupo mantiene colaboraciones con otros grupos internacionales, fundamentalmente europeos y más específicamente de Italia, así como nacionales, en particular de Valencia, con los que comparte proyectos de investigación.

Secuencia y estructura secundaria en varilla de mínima energía libre predicha para el viroide del tubérculo fusiforme de la patata (variante NB). Las posiciones relativas de los dominios terminal izquierdo (TL), patogénico (P), central (C), variable (V) y terminal derecho (TR) se indican. (Di Serio et al., Journal of Virology 84: 2477-2489, 2010; Minoia et al., Journal of Virology 88: 11933-11945, 2014).

Sequence and rod-like secondary structure of minimal free energy predicted for the potato spindle tuber viroid (variant NB). The relative positions of the terminal left (TL), pathogenic (P), central (C), variable (V) and terminal right (TR) domains are indicated. (Di Serio et al., Journal of Virology 84: 2477-2489, 2010; Minoia et al., Journal of Virology 88: 11933-11945, 2014).

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VIROIDS: STRUCTURE, FUNCTION AND

EVOLUTION

Scientific objectives and methodologies

Our research work is esentially focused on the study

of viroids, small subviral RNAs from plants having a

great interest from a basic perspective -they are the

lowest known step of the biological scale- as well as

from an applied point of view since they induce

important diseases. Particularly, we investigate their

molecular structure, mechanism of replication

(enzymes and ribozymes involved), mechanism of

pathogenesis, and evolutive origin. We are also

currently devoting efforts to the study of a citrus

ribovirus causing a disease (tristeza) of great

economic importance, with particular emphasis on a

protein encoded in the viral genome with wich some

some of the characteristic symptoms of this disease

have been associated. The methodologies employed

are those of Molecular and Cellular Biology, as well as

those from Bioinformatics.

International collaborations

The group mantains scientific links with international

groups essentially from Europe, and with national

groups, particularly from the Valencian area, sharing

research projects with them.


MINOIA, S.; NAVARRO, B.; COVELLI, L.; BARONI, M.; GARCIA- BECEDAS, M.T.,; RAGOZZINO, A.; ALIOTO, D.; FLORES, R.; DI SERIO, F. (2014) Viroid-like RNAs from cherry trees affected by leaf scorch disease: further data supporting their association with mycoviral double-stranded RNAs. Archives of Virology, 159: 589-593 FLORES, R.; GAGO-ZACHERT, S.; SERRA, P.; SANJUAN, R.; ELENA, S.F. (2014) Viroids: survivors from the RNA World?. Annual Review of Microbiology, 68: 395-414 DI SERIO, F.; FLORES, R.; VERHOEVEN, J.TH.J.; LI, S.-F.; PALLÁS, V.; RANDLES, J.W.; SANO, T.; VIDALAKIS, G.; OWENS, R.A. (2014) Current status of viroid taxonomy. Archives of Virology, 159: 3467-3478 MINOIA, S.; CARBONELL, A.; DI SERIO, F.; GISEL, A.; CARRINGTON, J.C.; NAVARRO, B.; FLORES, R. (2014) Specific ARGONAUTES bind selectively small RNAs derived from potato spindle tuber viroid and attenuate viroid accumulation in vivo. Journal of Virology, 88: 11933-11945 FONTANA, A.; DEBRECZENI, D.E.; ALBANESE, G.; DAVINO, S.; FLORES,

R.; & RUBIO, L. (2014) Evolutionary analysis of Citrus tristeza virus outbreaks in Calabria, Italy: two rapidly spreading and independent introductions of mild and severe isolates. European Journal of Plant Pathology, 140, 607-613

Cursos Courses

R. Flores ‘Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ IBMCP-UPV 20 Horas

Proyectos Projects

‘Viroids: structural domains, transcription initiation, interactions with host Argonaute proteins, and mutation rates’ MICINN BFU2011-28443 Del 01/01/2011 al 31/12/2014 IP: R. Flores


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Investigadores de Plantilla / Contracted Researchers Vicente Pallás (Profesor de Investigación CSIC / Research Professor CSIC) Jesús A. Sanchez-Navarro (Científico Titular CSIC / Research Scientific CSIC) Investigadores Post-doctorales / Post-Doctoral Researchers Frederic Aparicio Herrero M Carmen Herranz Gordo Jose A. Navarro Bohigues Investigadores Pre-doctorales / Pre-Doctoral Researchers Marta Serra Soriano Mayte Castellano Técnicos Superiores Especializados / Senior Technical Specialist Lorena Corachan Valencia

Visitantes / Visitors

Dilek ÖZCAN Rodolfo De La Torre Almaraz Reyna I. Rojas Martínez Dª Rapucel Tonantzin Quetzalli Heinz Castro Dª. Erika Janet Zamora

VIROLOGÍA MOLECULAR DE PLANTAS Un gran número de evidencias han puesto de manifiesto que los virus y viroides usurpan rutas y factores celulares para llevar a cabo su ciclo infectivo. Nuestro Grupo de investigación aborda el estudio del tráfico intra- e inter-celular de virus de interés agronómico, especialmente carmovirus que afectan a cucurbitáceas e ilarvirus de frutales de hueso. En este punto abordamos el estudio de las rutas y/o factores del huésped que los virus usurpan para, desde los sitios de síntesis, alcanzar los plasmodesmos e invadir las células contiguas. Además, se estudia el transporte vascular tanto de virus y de viroides tratando de identificar factores celulares asi como las interacciones RNA-proteína que faciliten dicha traslocación. Por último, en ambas clases de fitopatógenos se pretende abordar el estudio de los mecanismos por los cuales desencadenan un proceso patogénico en sus huéspedes respectivos, con especial interés en el fenómeno de silenciamiento de RNA. Todos estos estudios van encaminados a poder diseñar estrategias antivirales que permitan modular o impedir el desarrollo de la enfermedad. Por último, el conocimiento de todos estos procesos es de especial interés para conocer cómo las plantas coordinan las funciones fisiológicas esenciales acometidas por órganos separados físicamente, un aspecto que puede tener consecuencias biotecnológicas importantes y un gran impacto en la producción y calidad nutritiva.


Modelo para el transporte intracelular dependiente de Golgi para la proteína p7B del virus MNSV (Serra-Soriano et al. PLant J, 2014). Model for the Golgi-dependent melon necrotic spot virus (MNSV) p7B intracellular transport (Serra-Soriano et al. PLant J, 2014).

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PLANT MOLECULAR VIROLOGY A large body of evidence has revealed that plant viruses and viroids hijack routes and cell hosts to accomplish their infectious cycle. Our Research Groups addresses the study of the intra- and intercellular movement of viruses and viroids in their susceptible host plants, with special emphasis to carmoviruses affecting cucurbits and ilarviruses and viroids affecting stone fruits. Regarding this issue our Group addresses the study of the routes and/or host factors that plant viruses and viroids usurp to, from the synthesis sites, reach the plasmodesmata and invade neighbor cells. In addition, we study the vascular transport of plant viruses and viroids by trying to identify host factors and RNA-protein ineteractions required for that translocation. Finally, for both types of pathosystems we study how these different phytopathogens cause the pathogenic process in their respective hosts, especially those derived from the RNA silencing mechanism. All these studies have the final goal to try to design antiviral strategies that allow modulating or inhibiting the progress of the disease. The knowledge of all these concepts is of especial relevance to understand how plants coordinate the essential physiological functions performed by distantly separated organs, an issue that can have important biotechnological consequences and a great impact in food production and nutritional quality.


PEIRO, A.; IZQUIERDO - GARCIA, A. C.; SANCHEZ-NAVARRO, J. A.; PALLAS, V.; MULET, J. M.; APARICIO, F. (2014) Patellins 3 and 6, two members of the Plant Patellin familly, interact with the movement protein of Alfalfa mosaic virus and interfere with the viral movement. Molecular Plant Pathology, 15(9): 881-891

DI SERIO, F.; FLORES, R.; VERHOEVEN, JTJ; LI, SF; PALLAS, V; RANDLES,

JW; SANO, T.; VIDALAKIS, G.; OWENS, RA. (2014) Current status of viroid taxonomy. Archives of Virology, 159(12), 3467-3478

PALLAS, V. (2014) LA VIROLOGÍA, LA CRISTALOGRAFÍA Y LA

ARQUITECTURA. Un encuentro casual y provechoso. VIROLOGIA, 17(1); 2-4

DE LA TORRE-ALMARAZ, R.; SÁNCHEZ-NAVARRO, JA.; PALLÁS, V. (2014) Detection of Prunus necrotic ringspot virus from peach (Prunus persica (L.) In Mexico and molecular characterization of its RNA-3 component | Detección del prunus necrotic ringspot virus en durazno (Prunus persica (L.) en méxico y caracterización molecular de su componente ARN-3. Agrociencia, 48(6): 583-598

Cursos Courses

Pallás, V. ‘Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ IBMCP-UPV 20 Horas J.A. Sánchez-Navarro ‘Detección de virus y viroides en vid’ Escuela de Viticultura y Enología de Requena 6 Horas J.A. Sánchez-Navarro ‘Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ IBMCP-UPV 2 Horas

Proyectos Projects

‘Identificación y caracterización de macromoléculas floemáticas asociadas al transporte sistémico de RNAs endógenos y patogénicos y a la señal de silenciamiento génico en miembros de la familia Cucurbitaceae’ GVA PROMETEO/2011/003 Del 01/05/2011 al 01/05/2014 IP: V. Pallás ‘Trafico intracelular, intercelular y vascular de RNAs y proteinas virales y subvirales en plantas’ MICINN BIO2011-25018 Del 01/01/2012 al 31/12/2014 IP: V. Pallás

‘Aplicación industrial de la detección polivalente de doce virus que

afectan al cultivo del clavel y de gerbera mediante el uso de polisondas’

BARBERET & BLANC IBERICA S.A. Desde 01/10/2012 al 01/10/2015

IP: J.A. Sánchez-Navarro



MARTINEZ, G.; CASTELLANO, M;, TORTOSA, M.; PALLAS, V.; GOMEZ, G. (2014) A pathogenic non-coding RNA induces changes in dynamic DNA methylation of ribosomal RNA genes in host plants. Nucleic Acids Research, 42(3): 1553-1562

SERRA - SORIANO, M.; PALLAS, V.; NAVARRO, J.A. (2014) A

model for transport of a viral membrane protein through the early secretory pathway: minimal sequence and endoplasmic reticulum lateral mobility requirements. Plant Journal, 77(6): 863-879

PEIRÓ, A.; MARTÍNEZ - GIL, L.; TAMBORERO, S.; PALLÁS, V.;

SÁNCHEZ-NAVARRO, J.A.; MINGARRO. I. (2014) The Tobacco Mosaic Virus Movement Protein Associates with but Does Not Integrate into Biological. Journal of Virology, 88(5): 3016-3026

MARTÍNEZ, C.; COLL -BONFILL, N.; ARAMBURU, J.; PALLÁS, V.;

APARICIO, F.; GALIPIENSO, L. (2014) Two basic (hydrophilic) regions in the movement protein of Parietaria mottle virus have RNA binding activity and are required for cell-to-cell transport. Virus Research, 184, 54-61

PEIRÓ, A.; CAÑIZARES, M.C.; RUBIO, L.; LÓPEZ, C.; MORIONES, E.; ARAMBURU, J.; SÁNCHEZ-NAVARRO, J.A. (2014) The movement protein (NSm) of Tomato spotted wilt virus is the avirulence determinant in the tomato Sw-5 gene- based resistance. Molecular Plant Pathology, 15(8): 802-813


Ana Peiro Morell ‘Proteínas de movimiento de la familia 30K: interacción con membranas biológicas y factores proteicos y su implicación en el transporte viral’ Directores: V. Pallás / J.A. Sánchez-Navarro Sergio Galindo Trigo ‘Determinación de la Estructura Primaria del Virus latente del clavel e Identificación de Regiones Reguladoras Esenciales en el Ciclo de Infección’ Directores: V. Pallás / J.A. Sánchez-Navarro Desamparados Hernández Llopis ‘Caracterización molecular de la proteína de movimiento del Virus del torrado del tomate (ToTV)’ Directores: J.A. Sánchez-Navarro / A. Alfaro-Fernández / I. Font-San Ambrosio

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Investigadores de Plantilla / Contracted Researchers Santiago F. Elena Fito (Profesor de Investigación CSIC / Research Professor CSIC) Investigadores Post-doctorales / Post-Doctoral Researchers Mark Zwart Susana Martín Guillermo P. Bernet Zamanillo José L. Carrasco Jiménez Beilei Wu Fernando Martínez García Investigadores Pre-doctorales / Pre-Doctoral Researchers Julia Hillung Anouk Willemsen Héctor Cervera Benet Rebeca Navarro Canales Técnico Superior Actividades Técnicas y Profesionales / Senior Technical Specialist Paula Agudo Comas Técnicos Especialista Grado Medio / Intermediate Technical Specialist Francisca de la Iglesia Jordán Trabajo Fin de Carrera / Final Year Undergraduate Project Student Manuel Ferrando Bernal

Visitantes / Visitors Arcady Mushegian Julia Minicka

VIROLOGÍA EVOLUTIVA Y DE SISTEMAS Trabajamos en la intersección entre la biología evolutiva y la virología. En general, nuestros intereses científicos se centran en el estudio de los mecanismos que generan y mantienen la variabilidad genética de los virus de RNA y como éstos se adaptan a sus huéspedes. Nuestra aproximación al problema es multidisciplinar: evolución experimental, modelización matemática, y epidemiología molecular. Solo mencionar algunos de los temas en los que ahora trabajamos: 1. Caracterización de las propiedades estadísticas de las distribuciones de efectos mutacionales sobre eficacia y virulencia. Efecto del fondo genético (epistasias) y de la especie de huésped (norma de reacción) sobre estas distribuciones. 2. Efecto de heterogeneidad en la respuesta a la infección en la composición de la población viral. 3. Genética evolutiva del proceso de adaptación de los virus emergentes a sus nuevos huéspedes así como el papel de los compromisos en eficacia en la evolución de la gama de huéspedes. 4. Una aproximación de biología de sistemas evolutiva a las interacciones moleculares entre la célula huésped y el virus. Combinando técnicas ómicas y teoría de redes complejas estamos explorando como las pocas proteínas virales perturban las complejas redes regulatorias y bioquímicas de la célula huésped, dando como resultado la enfermedad. 5. Interacción entre robustez genética y evolucionabilidad. ¿Cuáles son las ventajas a corto y largo plazo de la robustez genética para organismos tan mutables como los virus de RNA? 6. Determinar la topografía de los paisajes adaptativos y su dependencia con la especie huésped. 7. La evolución de la complejidad genómica en virus de RNA. Estamos particularmente interesados en la adquisición de nuevos genes, la perdida de genes innecesarios y la evolución de nuevas arquitecturas genéticas (e.g., segmentación). 8. La supresión del silenciamiento del RNA como una estrategia viral para desmontar defensas de la planta. Estamos evaluando la durabilidad de resistencias basadas en la expresión transgénica de microRNAs artificiales diseñados para tener como diana el genoma viral. 9. En colaboración con otros grupos, estamos realizando estudios de epidemiología molecular y filogeografía para distintos virus agronómicamente importantes (e.g., tristeza de los cítricos, mosaic del pepino dulce o enanismo del trigo).


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EVOLUTIONARY SYSTEMS VIROLOGY We work in the multidisciplinary edge between evolutionary biology and virology. In general, our scientific interests are related with the mechanisms that generate and maintain the genetic variability of RNA viruses and how they adapt to their hosts. Our approach to the problem is multidisciplinary: experimental evolution, mathematical modelling, and molecular epidemiology. Just to mention some of the topics we are working now: 1. Characterizing the statistical properties of the distributions of mutational effects on fitness and virulence. Effect of genetic background (epistasis) and host species (norm of reaction) on these distributions. 2. Effect of host genetic heterogeneity in susceptibility to infection in the composition of viral populations. 3. Evolutionary genetics of adaptation to their naïve hosts of new emerging viruses and the role of fitness trade-offs on the evolution of host range. 4. An evolutionary systems biology approach to the molecular interactions between host cell and virus. Combining omic techniques with complex networks theory we are trying to understand how the few viral proteins are perturbing the host complex networks of regulatory and biochemical interactions, resulting in disease. 5. Interplay between genetic robustness and evolvability. What are the short-and long-term advantages of genetic robustness for highly mutable RNA viruses? 6. Determining the topography of virus’ adaptive fitness landscapes and their dependence on host species. 7. The evolution of genome complexity in RNA viruses. We are particularly interested in the acquisition of new genes, the removal of unnecessary genes and the evolution of new genetic architectures (e.g., segmented genomes). 8. The suppression of RNA silencing as a viral strategy to overcome plant defences. We are evaluating the durability of resistances based on the transgenic expression of artificial microRNAs designed to target viral genomes. 9. As a result of collaborations, we are doing molecular epidemiology and phylogeographic studies for several agronomically important viruses (e.g., citrus tristeza, pepino mosaic, or wheat dwarf viruses).

ELENA, S.F.; FRAILE, A.; GARCÍA-ARENAL, F. (2014) Evolution and emergence of plant viruses. Advances in Virus Research. 88: 161-191

ZWART, M.P.,; WILLEMSEN, A.; DARÒS, J.A.; ELENA, S.F. (2014) Experimental evolution of pseudogenization and gene loss in a plant RNA virus. Molecular Biology and Evolution, 31(1): 121-134 HASIÓW-JAROSZEWSKA, B.; FARES, M.A.; ELENA, S.F. (2014) Molecular evolution of viral multifunctional proteins: the case of Potyvirus HC-Pro. Journal of Molecular Evolution, 78(1): 75- 86 TROMAS, N.; ZWART, M.P.; POULAIN, M.; ELENA, S.F. (2014) Estimatión of the in vivo recombination rate for a plant RNA virus. Journal of General Virology. 95(3):724-732 TROMAS, N.; ZWART, M.P.; LAFFORGUE, G.; ELENA, S.F. (2014) Within- host spatiotemporal dynamics of plant virus infection at the cellular level. PLoS Genetics, 10(2): e1004186 TROMAS, N.; ZWART, M.P.; FORMENT, J.; ELENA, S.F. (2014) Shrinkage of genome size in a plant RNA virus upon transfer of an essential gene into the host genome. Genome Biology and Evolution, 6(3): 538-550 MAJER, E.; SALVADOR, Z;, ZWART, M.P.; WILLEMSEN, A.; ELENA, S.F.; DARÒS, J.A. (2014) Relocation of the NIb gene in the tobacco etch potyvirus genome. Journal of Virology, 88(8): 4586-4590 SARDANYÉS, J.; SIMÓ, C.; MARTÍNEZ, R.; SOLÉ, R.V.; ELENA, S.F. (2014) Variability in mutational fitness effects prevents full lethal transitions in large quasispecies populations. Scientific Reports, 4(4): 4625 FLORES, R.; GAGO-ZACHERT, S., SERRA, P.; SANJUÁN, R.; ELENA, S.F. (2014) Viroids: survirors from the RNA world?. Annual Review of Microbiology, 68:395-414 RODRIGO, G.; ZWART, M.P.; ELENA, S.F. (2014) Onset of virus systemic infection in plants is determined by speed of cell-to-cell movement and number of primary infection foci. Journal of Royal Society Interface, 11(98): 20140555 ELENA, S.F.; BERNET, G.P.; CARRASCO, J.L. (2014) The games plant viruses play. Current Opinion in Virology, 8: 62-67 Publicaciones

Publications

PEÑA, E.J.; FERRIOL, I.; SAMBADE, A.; BUSCHMANN, H.; NIEHL, A.,;ELENA, S.F.; RUBIO, L.; HEINLEIN, M. (2014) Experimental virus evolution reveals a role of plant microtubule dynamics and TORTIFOLIA1/SPIRAL2 in RNA trafficking. PLoS ONE, 9(8): e105364 HILLUNG, J.; CUEVAS, J.M.; VALVERDE, S.; ELENA, S.F. (2014) Experimental evolution of an emerging plant virus in host genotypes that differ in their susceptibility to infection. Evolution, 68(9): 2467-2480 BERGUA, M.; ZWART, M.P.; EL-MOHTAR, C.; SHILTS, T.; ELENA, S.F.; FOLIMONOVA, S.Y. (2014) A viral protein mediates superinfection exclusion at the whole organism level while is not required for excllusion at the cellular level. Journal of Virology, 88(19): 11327-11338 BOSQUE, G.; FOLCH-FORTUNY, A.; PICÓ, J.; FERRER, A.; ELENA, S.F. (2014) Topology analysis and visualization of Potyvirus protein-protein interaction network. BMC Systems Biology, 8(1): 129


Fernando Martínez García ‘Análisis de la dinámica de replicación de un virus de RNA de plantas y del uso de microRNAs artificiales como estrategia antiviral’ Dirctores: J.A. Daròs / S.F. Elena

Proyectos Projects

‘Evolution of evolution – EvoEvo’ Comisión Europea -FP7 Del 01/11/2013 al 31/10/2017 IP: S.F. Elena ‘Evolutionary Systems Virology: epistasis and the ruggedness of adaptive landscapes, mutations inregulatory sequences, and the host determinants of viral fitness’ MINECO BFU2012-30805 Del 01/01/2013 al 31/12/2015 IP: S.F. Elena ‘Comparative systems biology of host-virus interactions’ GVA PROMETEOII/2014/021 Del 01/01/2014 al 31/12/2014 IP: S.F: Elena

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Investigadores de Plantilla / Contracted Researchers Gustavo Gómez (Científico Titular CSIC / Research Scientific-CSIC) Investigadores Post-doctorales / Post-Doctoral Researchers Mª Carmen Márquez Investigadores Pre-doctorales / Pre-Doctoral Researchers Antonio Bustamante Estudiante Trabajo Fin de Máster / Master’s Thesis Students Wilson David Dávila Andrés Sanz Pablo García Alejandro Sanz Manuel Gorriz

REDES DE REGULACIÓN DE LA RESPUESTA A ESTRES

MEDIADA POR RNA NO CODIFICANTES

Ante una situación de estrés, se desencadena en la planta una respuesta específica que se traduce en adaptación a la condición adversa. Como consecuencia de este proceso de búsqueda de homeostasis la planta suele comprometer su desarrollo, lo que en las especies agrícolas se traduce en un significativo descenso en la producción. Por esta razón, la caracterización de los mecanismos que regulan la repuesta a estrés, ha sido objetivo prioritario de aquellos planes de mejora que pretendían proteger a un determinado cultivo frente acondiciones ambientales adversas. Sin embargo, en un futuro próximo y, condicionada por los efectos del cambio climático la agricultura extensiva se enfrentará a situaciones continuas de estrés múltiple, lo que limitará drásticamente su desarrollo. Ante este nuevo escenario ambiental ha surgido la necesidad de implementar estrategias innovadoras que combinan transcriptómica, proteómica y metabolómica en un intento de comprender los mecanismos que se desencadenan en la planta expuesta a estrés. Sin embargo, por regla general, estas aproximaciones excluyen las alteraciones producidos a nivel de los RNAs no codificantes, a pesar de que son cada vez más las evidencias que sugieren para ellos un rol preponderante en los procesos biológicos. Se ha propuesto que en plantas los ncRNAs estarían implicados en funciones tales como regulación del desarrollo y en procesos de respuesta al estrés. No obstante, se desconocen la gran mayoría de los mecanismos funcionales de estos ncRNAs o los potenciales ¨targets¨ de su actividad. Nuestro investigación esta centrada en caracterizar las alteraciones en los niveles de acumulación de ncRNAs en cucurbitáceas (melón (C. Melo) y pepino (C. sativus)) sometidas a condiciones adversas e inferir su posible implicación en los procesos moleculares que regulan la repuesta a estrés. Resultados recientes obtenidos en nuestro laboratorio permiten suponer que alteraciones a nivel epigenético, relacionadas con la metilación del DNA, pueden estar relacionadas con la repuesta a estrés biótico. Este conocimiento, combinado con aproximaciones bioinformáticas integradas en modelos reguladores inferidos a partir de biología de sistemas posibilitará el desarrollo de herramientas biotecnológicas que permitirán potenciar la tolerancia de cultivos a situaciones de estrés múltiple. También llevamos adelante una línea de investigación complementaria que tiene como objetivo el estudio de los mecanismos reguladores de la planta que pudiesen resultar alterados durante el proceso de patogénesis inducido por infecciones viroidales. Los viroides son un tipo especial de patógeno sub-viral compuesto por una cadena de RNA simple incapaz de codificar proteínas. El objetivo principal d esta línea es optimizar el uso de viroides como sondas moleculares para el estudio de mecanismos de regulación en plantas controlados por long non coding RNAs.

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STRESS RESPONSE MEDIATED BY NC-RNA

REGULATORY NETWORKS

In natural conditions, in plants exposed to stress are triggered diverse responses resulting in adaptation to adverse conditions. These environmental conditions are major limiting factors for development and productivity in agricultural species. For this reason, the molecular basis of the mechanisms that regulate the response to stress has been extensively studied. Current and predicted climatic conditions, consequence of climate change effects, pose a serious challenge for extensive agricultural production in the near future. Conditioned by this new environmental scenario has been a need to implement innovative strategies that combine ¨Omics¨ approaches in an attempt to understand the mechanisms that are triggered in the plant exposed to multiple stresses. However, commonly, these approaches exclude the changes produced at the level of non-coding RNAs, although increasingly evidence suggests to them a major role in biological processes. It is proposed that in plants the ncRNAs would be involved in functions such as development and stress response. However, in general the functional mechanisms controlling the regulatory bases of these ncRNAs are currently unknown. Based on this background our research is focused on the analysis of the changes in the accumulation levels of ncRNAs in cucurbits exposed to adverse conditions in order to identify and characterize the regulatory networks mediated by non-coding RNAs involved in the modulation of plant-response to multiple stresses. Recent results obtained in our group, support that epigenetic changes associated to DNA methylation could be related to response to biotic stress. For this work, we use as experimental model Cucurbitaceas, mainly Cucumis sativus and Cucumis melo plants. This knowledge, combined with approximations bioinformatics integrated in regulatory models inferred from systems biology will enable development of biotechnological tools that will enhance the tolerance of crops to stress multiple. This knowledge, combined with approximations bioinformatics integrated regulatory models inferred from systems biology will enable development of biotechnological tools that will enhance the tolerance of crops to stress multiple. For this work, we use as experimental model Cucurbitaceas, mainly Cucumis sativus and Cucumis melo plants. This knowledge, combined with approximations bioinformatics integrated in regulatory models inferred from systems biology will enable development of biotechnological tools that will enhance the tolerance of crops to stress multiple. We also maintain complementary research linen focused on deciphering the molecular basis of the plant regulatory networks altered during pathogenesis process associated to viroid infections. The viroids are a special type of sub-viral plant-pathogens composed by a single non-coding RNA molecule able to infect a significant number of hosts. The main objective of this line is optimizing the use of the viroids as molecular probes to contribute to decipher the regulatory mechanisms controlled by nc-RNAs in plants.


MARTINEZ, G.; CASTELLANO, M;, TORTOSA, M.; PALLAS, V.; GOMEZ, G. (2014) A pathogenic non-coding RNA induces changes in dynamic DNA methylation of ribosomal RNA genes in host plants. Nucleic Acids Research, 42(3): 1553- 1562

Proyectos Projects

‘Diagnostico de enfermedades virales y sub-virales en Imbabura – Ecuador’ SENECYT Del 1/06/2014 al 30/12/2015 IP: G. Gómez ‘Characterization of the plant-stres response mediated by ncRNAs in cucurbits’ MINECO AGL2013-47886-R Del 01/01/2014 al 31/12/2016 IP: G. Gómez

memoria 2012 - instituto de biología molecular y celular ... · consiguieran desentrañar las...

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