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MEMORIA2016‐2017

SCIENTIFICREPORT2016‐2017

25AÑOSIBMCP(1992‐2017)

ProyectosCofinanciadosporelMinisteriodeCiencia,InnovaciónUniversidades,FondosFEDERylaGeneralitatValenciana

PersonalFinanciadoporelFondoSocialEuropeo

IBMCPCiudaddelaInnovaciónC/IngenieroFaustoElio,s/nEdif.8‐E,AccesoG46022ValenciaTelf.:963877856Fax:963877859Web:www.ibmcp.upv.esCorreoelectrónico:[email protected]

DiseñoyEdición:RamónNogalesyMaríaOrtiz

INSTITUTODEBIOLOGÍAMOLECULARYCELULARDEPLANTAS

“EDUARDOPRIMOYÚFERA”

MEMORIA2016‐2017

SCIENTIFICREPORT2016‐2017

1. CartadelDirectorLetteroftheDirector…………………………………………………………………………….……5

2. EstructurayPersonal

StructureandStaff…………………………………………………………………………………..…9

Organigrama/Organizationalchart 11 Dirección/Management 12 JuntadeInstituto/InstituteBoard 12

ServiciosGenerales/GeneralServices 13 ServiciosCientíficos–Técnicos/Scientific‐TechnicalServices 17 LíneasySublíneasdeInvestigación/ResearchGroupandSub 21

3. IndicadoresdeProgresoIBMCPProgressIndicators………………………………………………………………………………..….23

Personal/Staff 24 Publicaciones/Publications 33 Tesis/Theses 50 EstanciasInternacionales/InternationalResearchStays 54

Financiación/FinancingResources 55 MásterIBMCP/IBMCPMaster 56 SeminariosIBMCP/IBMCPSeminars 58

4. DivulgaciónyComunicaciónScienceDisseminationandComunication…………………………………………….……63

ActividadesdeDivulgación/OutreachActivities 64 Comunicación–NotasdePrensa/Communication–PressReleases 67

5.MemoriaLíneasyGruposdeInvestigación…………………………………………………70 DesarrolloyAcciónHormonalenPlantas HormonalActionandDevelopmentinPlants DesarrolloReproductivo/ReproductiveDevelopment 71 RegulacióndelaSeñalizaciónyelMetabolismodeHormonas/

RegulationofHormoneMetabolismandSignaling 81

BiotecnologíayMejoraVegetaldeEspeciesCultivadasPlantBreedingandBiotechnologyofCropSpecies 98

MecanismosdelaRespuestaalEstrésenPlantas

MechanismsofStressResponsesinPlants EstrésAbiótico/AbioticStress 114 SeñalizaciónyRespuestaalEstrésBiótico/

SignalingandResponsestoBioticStress 132 VirologíaMolecularyEvolutivadePlantas

PlantMolecularandEvolutionaryVirology 136

Memoria 2016-2017

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Como habréis podido comprobar esta Memoria de actividades tiene porprimeravezcarácterbianual.Correspondea losaños2016y2017.Precisamenteenesteúltimoaño,2017,hemoscelebradoel25aniversariodelInstituto.Aunqueelactafundacionaldel IBMCPdatade1992no fuehasta1994cuandoel Institutoconsigueunaubicación físicadiferenciadayempiezaa funcionarcomo tal.25añosdanparamucho.Nopretendodescribir laevolucióndel Institutoenestos25años (sepuedenconsultarenel libro conmemorativo correspondiente)pero sí resaltar los índicesdeproductividad más significativos. Así, en estos 25 años (en realidad 23) hemospublicado1.183artículosSCIdeloscualesmásdel70%correspondenaartículosdelprimercuartilydemaneramuyrelevantemásde lamitadalprimerdecil(53%).Elíndice de impacto medio de las publicaciones ha experimentado un crecimientoconsiderableysehasituadoentornoal5enlosúltimos10años.Sehanpublicado6artículosenNature,7enScience,17enPNASy7enEMBOademásdeotrosmuchosenrevistascercanasalacalidaddeéstas.Sehanllevadoacabo223TesisDoctoralesylosegresadosdelMasterespecificodelInstitutohanalcanzadolanadadespreciablecifrade189.Enelapartadode ladivulgación,aspectoalcualse lehadedicadounaespecialatención,cabedestacarquenoshanvisitado2.268alumnosdeenseñanzasecundaria (ES) provenientes de 124 Institutos. Además, 92 Profesores de ES hanrealizado el curso PLANTeatelo: La Ciencia es divertida con un elevado índice desatisfacción.

EnestebienioqueahorarepasamosseguimosrecuperandopotencialenRRHH

yhemosrevertido latendencianegativadelúltimodecenio.Así,hemospasadodeuntotal167 integrantesdelIBMCPen2015a179en2016y205en2017,todavíaalgolejosdelos240quellegamosaseren2006.SehanincorporadoConchaGomezMenacomo Científico Titular y Leandro Peña como Investigador Científico en el CSIC yReginaNiñoles,EduardoBuesoyNuriaAndréscomoProfesoresAyudantesDoctoresenlaUPV.EnlaAdministraciónhemostenidolafortunadeincorporaraEncarnaciónAramendiayRosaGorrizporpartedelCSICya JuanCarlosBelloy JesúsYusteporparte de la UPV. En el apartado de despedidas/jubilaciones han sido varios losmiembrosdelIBMCPque,despuésdedejarunahuellaimborrableenelInstituto,hanpasado a disfrutar de una merecida jubilación: Mª Angeles Argomaniz, ConsueloMartinez,TeresaSabater y JuanCarbonell.PorotrosmotivosPatriciaCasas yPilarCarbonell,despuésdemuchosañosapoyandolastareasadministrativashancambiadodedestino.Atodoselloslesdeseamoslomejorensusnuevasetapasylesagradecemossudedicación,avecesdetodaunavida,porhacerdelIBMCPunmejorInstituto.

Enelapartadodeladivulgacióndelacienciaydeformaciónesdedestacarla

participación en Expociencia y en el Día Internacional de la Fascinación por lasPlantas, iniciativa de EPSO a nivel europeo. Además, se ha contribuido demanerarelevantealacelebracióndelAñoInternacionaldelasLegumbres.Porotraparte,hasidounhonorpodercontarconlavisitadelospremiosNobelProfsRichardJ.RobertsyVenkatramanRamakrishnan,quieneshandepartidoconnosotrossusexperienciasyhanpodidocompartirproyectosdefuturoentrelosjóvenesdoctoresdelIBMCP.

Scientific Report 2016-2017

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Lacasualidadhaqueridoqueenesteañoquehemoscelebradolos25añosdel

Instituto termine elmandato de esta Dirección. Permitirme solo unas líneas paraagradeceralequipoquemehaacompañadodurante todosestosaños sumagníficalabor y encomiable ayuda. A Lynne, su predisposición y apoyo siempre con actitudoptimistaa losgrandes retosdel IBMCP (ProgramaSeveroOchoa,PlanEstratégico,Libroconmemorativode los25años,etc..);aLuis,sugran labor,avecesdemasiadopocoreconocida,enladivulgacióndenuestracienciaalasociedad;aJuanra,quenoshahechomásfácileseldíaadíaenelIBMCP; atodoelpersonaldeServiciosporsucompromiso diario y al personal de Administración con el que ha sido un gustotrabajarestosaños.Yatodosvosotros,quehabéishechoposiblequeelIBMCPseanosolo un lugar de trabajo sino un lugar de convivencia. Durante estos años se hancometido errores, muchos y diversos, pero “Lo peor de un científico no es habercometido errores, sino tratar de justificarlos” (J.D. Bernal). Ha sido un placerparticiparenelcrecimientoydesarrollodelIBMCPyesperoseguircontribuyendocontodosvosotrosasubrillantefuturo.

VicentePallasDirector

Memoria 2016-2017

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Asindicated,thisActivityReportisbiannualforthefirsttime.Itcorrespondsto2016and2017.Duringinthislastyear,2017,wecelebratedthe25thanniversaryoftheInstitute.AlthoughthefoundingoftheIBMCPdatesbackto1992,itwasnotuntil1994 that the Institute achieved a differentiated physical location and began tofunctionassuch.Manythingshavehappenedduringthese25years.IdonotintendtodescribetheevolutionoftheInstitute inthese25years(thatcanbeconsulted inthecorrespondingcommemorativebook),butIwouldliketohighlightthemostsignificantproductivity indexes.Thus, in these25years (actually23),wehavepublished1,183SCIarticlesofwhichmore than70%correspond toarticles in the firstquartileandverysignificantlymorethanhalfwerepublishedinjournalofthetopdecile(53%).Theaverage impact indexofpublicationshasgrownconsiderablyandhasbeenaround5inthelast10years.SixarticleshavebeenpublishedinNature,7inScience,17inPNASand7inEMBO,inadditiontomanyothersinjournalsthatareclosetothequalityofthese.223DoctoralTheseshavebeencarriedoutandthetotalnumberofgraduatesoftheMasterDegreeofferedbytheInstitutehasreachedthenotablefigureof189.Regardingoutreach,anaspecttowhichspecialattentionhasbeendevoted;itisworthnoting that 2.268 high school students from 124 Institutes have visited us. Inaddition,92highschoolteachershavecompletedthePLANTeatelocourse:Scienceisfun,withahighsatisfactionrate.

During thesepast two years,we continue to recoverpotential inHRandwehavereversedthenegativetrendofthelastdecade.Thus,wehavegonefromatotalof167membersoftheIBMCPin2015to179in2016and205in2017,stillsomewhatfarfromthe240membersthatweregisteredin2006.ConchaGomezMenahasjoinedtheCSICstaffasaTenuredScientist(CientíficoTitular)andLeandroPeñaatthelevelofScientific Investigator (InvestigadorCientífico)andReginaNiñoles, EduardoBuesoand Nuria Andrés have joined the UPV staff as tenure‐track Assistant Professors(Profesor Ayudante Doctor). We have been fortunate to incorporate EncarnaciónAramendiaandRosaGorrizandJuanCarlosBelloandJesúsYustetotheCSICandUPVadministrative staff, respectively. In addition, severalmembers of the IBMCP, afterleaving an indeliblemark on the Institute, have gone on to enjoy awell‐deservedretirement: Mª Angeles Argomaniz, Consuelo Martinez, Teresa Sabater and JuanCarbonell.Becauseofstaffmobilitypolicies,PatriciaCasasandPilarCarbonell,aftermanyyearsofsuccessfullyresolving infiniteadministrativetasks,havechangedtheirdestination.Wewishthemallthebestintheirnewendeavorsandwethankthemfortheirdedication,insomecaseslifelong,andformakingtheIBMCPabetterInstitute.

Regardingscientificcommunicationandtraining,itisworthhighlightingtheparticipation inExpocienciaand the InternationalDayofFascination forPlants,anEPSO initiative at European level. In addition, significant contributions have beenmade to thecelebrationof the InternationalYearofLegumes. Inaddition, itwasanhonor to receive thevisitof theNobelPrizewinners,ProfessorsRichard J.RobertsandVenkatramanRamakrishnan,whosharedtheirexperienceswithusandwereabletodiscussfutureprojectswiththeyoungscientistsoftheIBMCP.


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As fatewouldhave it,during thisyear inwhichwehavecelebrated the25thanniversaryoftheInstitute,mytermastheDirectorhascometoanend.Allowmeonlyafewlinestothanktheteamthathasaccompaniedmeduringalltheseyearsfortheirmagnificent work and commendable help. To Lynne, for her predisposition andcontinuoussupport,alwayswithanoptimisticattitude,tocarryoutthemajorprojectsof the IBMCP (Severo Ochoa Program, Strategic Plan, 25th AnniversaryCommemorativeBook, etc.); toLuis, forhisgreatwork, sometimeswithnot enoughrecognition, in communicating our science to society; to Juanra,who hasmade theeverydayactivitiesat the IBMCPeasier forusall; toall the staff responsible for theServicesfortheirdailycommitmentandtotheAdministrationstaffwithwhomithasbeenapleasuretoworktheseyears.Andtoallofyou,whohavemade itpossiblefortheIBMCPtobenotonlyaplaceofworkbutaplaceofcoexistence.Duringtheseyearsmistakeshavebeenmade,manyanddiverse,but"Theworstthingaboutascientistisnot havingmademistakes, but trying to justify them" (J.D. Bernal). It has been apleasure to participate in the growth and development of the IBMCP and I lookforwardtodoingmyparttocontinue,withallofyou,tocontributetoitsbrightfuture.

VicentePallasDirector

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ORGANIGRAMA/ORGANIZATIONALCHART

Administración y Gerencia

Almacén

Biblioteca

Dirección

Vicedirección

Gerencia

Comisiones

Secuenciación de ADN y Análisis de la expresión Génica

Proteómica

Microscopía

Metabolómica

Genómica

Bioinf ormática

Unidad de Servicios Científico-Técnicos

Seguridad Radiológica, Química y Biológica

Mantenimiento

Inv ernaderos

Lav ado y Esterilizado

Junta de Instituto Claustro Científico

Servicios Generales

Desarrollo y Acción Hormonal en Plantas

Biotecnología y Mejora Vegetal de Especies Cultiv adas

Mecanismos de la Respuesta al Estrés en Plantas

Virología Molecular y Ev olutiva de Plantas

Departamentos

Vicedirección AdjuntaCultura Científica

Cuantif icación Hormonas

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DIRECCIÓN/MANAGEMENT

JUNTADEINSTITUTO/INSTITUTEBOARD DIRECTOR/DIRECTOR:VicentePallásBenetVICEDIRECTOR/VICE‐DIRECTOR:LynneYenushVICEDIRECTORADJUNTO/VICE‐DIRECTOR‐SCIENTIFICOUTREACHPROGRAMS:LuisA.CañasClementeSECRETARIOADJUNTO/SECRETARY:JuanRamónGaldeanoRichartJEFESDEDEPARTAMENTO/DEPARTMENTHEADS:FranciscoMadueñoAlbí AntonioGranellRichart CarmenHernándezFort RamónSerranoSalomREPRESENTANTEDEPERSONALCIENTÍFICO/REPRESENTATIVEOFSCIENTIFICSTAFF:MaríaPilarLópezGresaREPRESENTANTERESTODEPERSONAL/REPRESENTATIVEOFTHEREMAINDERSTAFF:MaríaVictoriaPalauVich

DIRECTOR/DIRECTOR :VicentePallásBenet VICEDIRECCIÓN/VICE‐DIRECTOR:LynneYenush

GERENCIA/MANAGER:JuanRamónGaldeanoRichart

VICEDIRECCIÓNADJUNTA/VICE‐DIRECTOR‐SCIENTIFICOUTREACHPROGRAMS:LuisA.CañasClemente


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SERVICIOSGENERALES/GENERALSERVICES

ADMINISTRACIÓN/Administration

Responsable de gestión CSIC /Head of management serviceCSIC

ConsueloMartínezBosch ResponsabledegestiónUPVyResponsable de RRHH /Head ofmanagement service UPV & HeadofhumanresourcesservicePatriciaCasasFont

Habilitadopagador/PaymasterAnaMaríaMiraMartínez

TécnicosdeServiciosComunes/TecnicalAssistanscommonservicesCristinaRozalenGarcía

ResponsabledegestiónUPV/HeadofmanagementserviceUPVPilarCarbonell

SecretariadeDirección/SecretarytoManagingdirectorMaríaOrtizHuedo

La Administración del Instituto estáestructurada en tres áreasfuncionales: ÁREADEGESTIÓNECONÓMICO‐

FINANCIERA YPRESUPUESTARIA.Funciones:

o Gestiónpresupuestaria.o Gestióncontableo Gestióndetesorería.o Pagaduría.o Gestióndeviajesydietas. ÁREA DE GESTIÓN DE

PROYECTOS, COMPRAS YPATRIMONIO.Funciones:

o Justificación de proyectos ycontratosdeinvestigación

o Gestióndecuentasinternas.o Adquisición centralizada de

bienes.o Gestión de contratos de obras,

suministros, servicios yconsultoría.

o Supervisióndecompras.o Patrimonio.Inventariodebienes. ÁREA DE RECURSOS HUMANOS.

Funciones:o Contrataciones temporales (

Becas, Contratos por Obra oServicio).

o Vacaciones,permisosylicencias.o Asistencia en la elaboración de

informes.

The administration of the Institute isdivided into three functional areas:•ECONOMICANDFINANCIALMANAGEMENTFunctions:o Budgetmanagemento Accountingo Paymastero Managementoftravelexpenses

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

documentation for Fianl ReportsofResearchGrantsandContracts

o Managementofinternalaccountso Supervision of centralized

purchasesofcommonsuppliesandequipment

o Management of subcontracts forservicesandconsulting

o Inventory of products andequipment

• AREA HUMAN RESOURCES.Functions:o Preparationofpaperworkrelated

to contracts and fellowships fortemporary employees (Pre‐ andpost‐doctoral fellows,technicians).

o Preparation of petitions forvacation timeor leaveofabsence

o Assistance in annual and finalreportpreparation

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ALMACEN/Warehouse

Responsable/Headofservice JuniBrines

BIBLIOTECA/Library

Responsable/HeadofserviceRamónNogales

INFORMÁTICA/ComputingService

Responsable/HeadofServiceAlexisGonzálezRamónNogales

El Almacén del IBMCP, es el servicioresponsablede lagestióny recepcióncentralizadadepedidosycomprasdelInstituto.Las funciones principales realizadasporesteservicio,son: Información y asesoramiento al

personalinvestigador Mantenimiento base de datos de

material Realizacióndepedidos Recepcióndematerial. Gestióndealbaranes.

La Biblioteca especializada delInstituto forma parte de la Red deBibliotecasdelCSIC.Sus catálogos de libros y revistasestán disponibles dentro deCatálogosdelCSIC.LaBibliotecadelIBMCPtienecomoobjetivo prioritario ofrecer unapoyo eficaz en las necesidadesbibliográficas y documentales desusinvestigadores.

El Servicio de Informática delIBMCP se encarga de la gestión yadministración de losmás de 130equipos informáticos (entreordenadores personales,servidores Windows y UNIX,impresoras y otros periféricos)existentes en el centro, los cualesson utilizados por cerca de 200usuarios.

The IBMCP Warehouse is the serviceresponsible for the centralizedmanagement of purchases (orderingand reception/distribution ofpackages)madebytheinvestigatorsofthe Institute.Themain functions performed by thisserviceare: Informationandadvicetoresearch

staff regarding the purchase ofresearchproducts

Maintaining a database ofpurchases

Ordering Receivinganddistributingmaterial Managementofdeliverynotes

The specialized library of theInstitute ispartof theCSICLibraryNetwork.Catalogs of books and magazinesare available in catalogs of CSIC.The primary goal of the IBMCPLibrary is to provide effectivesupport regarding literature anddocumentary needs of itsresearchers.

The ComputingServiceof IBMCP isresponsible for the managementand administration of over 130computers (including personalcomputers, Windows and UNIXservers, printers and otherperipheral computing equipment).


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INVERNADERO/Greenhouse

Responsable/HeadofServiceMariaVictoriaPalauVichTécnicos/TecnicalAssistans AntonioVillarOrozcoCarmenBenitoAgutPrimitivoMuriasMuñoz

LAVADOYESTERILIZADO/LabwareCleaningandsterilizationService

Responsable/HeadofservicePrimitivoMuriasMuñoz

El IBMCP posee dos FincasExperimentales. La más reciente tieneunasuperficiede3.000m2,yesunadelas instalaciones más avanzadastecnológicamente de España para elcultivo de plantas transgénicas. Constade una superficie de 1.500m2 deinvernadero totalmente automatizada,en la cual todos los parámetrosclimáticos están controlados paraasegurar las mejores condiciones decultivo para las plantas que crecen ensu interior. El resto de superficie estáocupada por una serie de cámaras decrecimiento controlado (fitotrones) yotras instalaciones destinadas a lapreparación de cultivos en maceta(preparación y recogida de semillas,esterilizado y lavado, etc.) o al análisisde fenotiposdeplantas (laboratoriodefotografía).El Invernadero está compartimentadoen cabinas independientes yautomatizado para el control climático(equipado con sistemas de calefacción,aire acondicionado, iluminaciónartificial, pantalla de sombreo exterioretc.).Enlanaveadosadaseencuentranlasaladefitotronesylazonadetrabajoy servicios (lavado, esterilizado, garaje,almacén‐taller, despacho, vestuarios‐aseos).

The IBMCP has two ExperimentalGreenhouses. The large greenhousecoversanareaof3,000m2,andisoneofthe most technologically‐advancedfacilities in Spain for the cultivation oftransgenicplants. Ithasa1500m2 fully‐automated greenhouse, in which allparameters are climate controlled toensure the best growth conditions. Theremainingareaisoccupiedbyaseriesofgrowthchambersandotherfacilitiesforthe preparation of material (seedpreparation and collection, sterilizationand labware washing equipment, etc..)and the analysis of plant phenotypes(photo lab).The secondGreenhousecontains severalseparateareas,whichare independentlyclimate‐controlled (equipped withheating, air conditioning, artificiallighting, exterior shading etc..). Thesecondgreenhousealsocontainsaseriesof smaller growth chamber and aworkarea and additional services (labwarewashing equipment, sterilization,garage, warehouse, workshop, office,lockers,andrestrooms).

El Servicio de Esterilizado y Lavadodel IBMCP es un serviciocentralizado encargado de prestarsoportealoslaboratoriosdelcentroenelámbitodelesterilizadoylavadode material como de medios,ajustando la programación enfunción de los diferentes tipos deprocesos dependiendo de lasnecesidades.Funciones: Gestiónderecogidayentregade

materialymedios Esterilización(sólidos/líquidos) Lavadomaterialdelaboratorio

The service Sterilized and IBMCPWash is a centralized serviceresponsible for providing support tothe laboratories of the instituterelated to sterilization ofmedia andwashing of laboratory material,adjusting the schedule of theseservicesdependingontheneedsoftheinvestigators.Functions: Collection, processing and

deliveryofmaterialsandmedia Sterilization(solid/liquid) Washlabware

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MANTENIMIENTO/Maintenance

Responsable/HeadofserviceCarlosDaríoHernándezLópezTécnicos/TecnicalAssistansJoseLuisPérezGramajeDavidPeláezGuirado

SEGURIDADRADIOLÓGICA,QUÍMICAYBIOLÓGICA/RadiationSafetyandBiologicalChemistry

Responsable/Headofservice RafaelBlay

El Servicio de Protección Radiológica,Química y Biológica (ServiProtec)realiza funciones de control,asesoramientoycoordinaciónrelativasalasnormasaqueobligalaLegislaciónvigente sobre Seguridad Radiológica,BiológicayQuímica

El Servicio de Mantenimiento delIBMCP, es el responsable delmantenimiento reparación yconservación del equipamientocientífico así como de lasinfraestructuras del Instituto.Las funciones principales del serviciosepuedenresumirenlassiguientes: Mantenimiento preventivo de

infraestructuras, instalaciones yequipamientocientífico

Reparación de averías eninfraestructuras, instalaciones yequipamientocientífico

Diseño y ejecución de nuevasinstalaciones

Supervisión y control de lasactuaciones realizadas porsubcontratas, sobreinfraestructurasyequipamiento

Puesta en marcha y control delfuncionamiento de instalacionesyequipos

Programación y control deautomatismos y sistemaselectrónicos

Supervisiónflotadevehículos Asesoramientotécnico

The IBMCP Maintenance Seresponsible for the repamaintenance of scientific eqand infrastructure of theThemainfunctionsoftheservisummarizedasfollows: Preventive maintenanc

infrastructure, facilitiesscientificequipment

Troubleshooting problemsto infrastructure, facilitscientificequipment

Design and constructionfacilities

Supervision and controlactions performedsubcontractors relateinfrastructureandequipme

Implementing and supervoperation control systeequipment

Programming and supervelectroniccontrolsystems

Maintenanceofinstituteve Technicaladvice

The Radiation Protection Service, andBiological Chemistry (ServiProtec) isresponsible for the control andcoordination regarding theimplementation of the existinglegislationonRadiation,BiologicalandChemicalSafety.


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SERVICIOSCIENTÍFICOS–TÉCNICOS/SCIENTIFIC‐TECHNICALSERVICES

BIOINFORMÁTICA/Bioinformatics

Responsable/HeadofServiceJavierFormentMillet

El Servicio de Bioinformáticaproporciona la infraestructura dehardware, las herramientascomputacionales, y la experienciaen el campo necesarios para lamoderna investigación biológica.Ello incluye la planificación deexperimentos,eldesarrollodebasesde datos específicas, el tratamientoy almacenamiento adecuados dedatos de genotipos, secuencias yestructura de ácidos nucleicos yproteínas, sobre todo en loreferentealosgrandesconjuntosdedatos obtenidos mediante lasmodernas técnicas de altorendimiento, así comoeldesarrollode páginas web y la ayuda en elplanteamiento de actividadesbioinformáticas en la solicitud definanciacióndeproyectos.

Bioinformatics Service provideshardware infrastructure,computationaltools,andexpertiseinneeded for modern biologicalresearch.This includes the planningof experiments, the development ofspecific databases, analysis andstorage of genotyping data,sequences and structure of nucleicacids and proteins, especially inrelation to large data sets usingmodernhigh‐throughput techniques,aswell aswebsite development andtechnicalsupport fortheproposalofbioinformatics techniques andapproachesingrantapplications.

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GENÓMICA/Genomics

Responsable/HeadofServiceLorenaLatorreGarcía

METABOLÓMICA/Metabolomics

Responsable/HeadofServiceAnaEspinosaRuizTécnicos/TecnicalAssistansTeresaCaballeroVizcaino

MICROSCOPÍA/Microscopy

Responsable/HeadofServiceMarisolGascón

ElServiciodeGenómica proporcionaalos investigadores de este centro elacceso a un servicio completo demicroarrays. Este servicio incluye elasesoramiento en la elección de laplataforma tecnológica y el diseñoexperimental, la fabricación demicroarrays, el marcaje e hibridaciónde losmismos, así como el análisis delas imagenesy losdatosobtenidosy lainterpretacióndelosresultados.

El Servicio de Metabolómica disponedel equipamiento necesario para elabordaje de distintos análisismetabolómicos a partir de distintosmateriales vegetalesmediante técnicasdeXC‐MS: Análisis de Compuestos Volátiles

medianteGC‐Q‐MS AnálisisdeMetabolitosSecundarios

medianteUPLC‐Q‐Tof‐MS Análisis de Metabolitos Primarios

medianteGC‐GC‐Tof‐MS AnálisisdeEtilenomedianteGC‐FID Análisis de SA (Ácido Salicílico)

medianteHPLC‐Fluorescencia

The Genomics service providesresearchers access to a fullmicroarrayservice. This service includes advice onthe choice of technology platform andtheexperimentaldesign,manufactureofmicroarrays, labelingandhybridization,as well as image analysis andinterpretationofresults.

The Metabolomics Service has theequipment necessary to carry outdifferent metabolomic analyses ofdifferent plant materials using XC‐MStechniques: Analysis of Volatile Compounds by

GC‐Q‐MS AnalysisofSecondaryMetabolitesby

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

GC‐GC‐Tof‐MS AnalysisofEthylenebyGC‐FID Analysis of SA (Salicylic Acid) by

HPLC‐Fluorescence

El laboratoriodemicroscopíaofrece lainfraestructura necesaria para elprocesado de muestras vegetales y suposterior análisis y estudio a nivelóptico.Asímismo,ellaboratoriodisponedelosprotocolos necesarios para lamanipulacióndelasmuestrasdesdesurecogidadelaplantahastasufotografíadigital, pasando por la aplicación dediversastécnicas.Se utilizan varias técnicasmicroscópicas y diferentes tipos deprocesado de muestras: fijación yembebido de tejidos en parafina oresina,inmunolocalizacióndeproteínasen tejidos incluídos en parafina oresina, hibridación in situ de mRNA,detección de GUS o GFP, tincionesespecíficas de componentes(orgánulos) celulares, microscopíaconfocal, ensayos de bioluminescencia,captura de células mediantemicrodisecciónconlaser,etc.

The microscopy laboratoryprovides thenecessaryequipment forprocessingandsubsequent optical analysis of plantsamples.The laboratory has the necessaryprotocols for handling samples startingfrom the collection and preparation ofthe plant material to its digitalphotography.Several different kinds of microscopicand specimenprocessing techniquesareused, including tissue fixation andembedding in paraffin or resin,immunolocalization of proteins inparaffin or resin‐embedded samples,mRNA insituhybridisation,detectionofGUSorGFP, specific stainingof cellularcomponents (organelles), confocalmicroscopy, bioluminescence assays,captureofcellsbylasermicrodissection,etc.


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PROTEÓMICA/Proteomics

Responsable/HeadofServiceSusanaTárraga

SECUENCIACIÓNDEDNAYANÁLISISDELAEXPRESIÓNGÉNICA/DnaSequencingandGeneExpressionAnalysis

Responsable/HeadofServiceEugenioGrauTécnicos/TecnicalAssistansAnaMarínSanchis

El Servicio de Proteómica del IBMCPtiene por objeto ofrecer apoyotecnológico a los grupos deinvestigación del IBMCP, de losInstitutos de la UPV y de otros que lorequieran que precisen de las nuevasherramientasdelaProteómica.El laboratorio de Proteómica cuentacon el equipamiento necesario paraofrecerdosprestacionesprincipales.Por un lado, se puede llevar a cabo laseparación de mezclas proteicas,simples o complejas, medianteelectroforesis bidimensional (2D),pudiéndose aplicar la tecnología 2D‐DIGE (two‐dimensional difference gelelectrophoresis), para el estudio deexpresión diferencial entre distintasmuestras.Porotrolado,elserviciocuentaconunFPLC para la separación de proteínasmediantecromatografíalíquida.

The service IBMCP Proteomics aims toprovide technological support toresearch groups of the Institute andothers in Valencia.The Proteomics lab has the equipmentnecessarytoprovidethreemainservices:Protein separation from simple orcomplex mixtures by two‐dimensionalelectrophoresis (2D) 2D‐DIGE (two‐dimensional difference gelelectrophoresis) technology to studydifferentialexpressionbetweendifferentsamples.FPLC for protein separation by liquidchromatography

Desde su creación en el año 1996, elServicio de Secuenciación de DNAsatisface las necesidades desecuenciacióndemuestrasdeDNAquela actividad investigadora de losdiversos grupos de este centro y otrosdelaComunidadValencianagenera.Dispone de un amplio y modernoequipamiento que posibilita ademásdiversos abordajes en el análisis de laexpresióngénica.

Since its inception in 1996, the DNASequencing Service meets the needs ofsequencing DNA samples for researchactivities of the various groups of theInstitute and others investigators inValencia.It also houses modern equipment usedfor different approaches in the analysisofgeneexpression.

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SERVICIODECUANTIFICACIONDEFITOHORMONAS/PlantHormoneQuantificationService

Elservico llevaacabolacuantificaciónde hormonas vegetales con unespectrómetro de masas (Q‐Exact,ThermoFisher Scientific) acoplado acromatografía liquida (UHPLC) aconcentraciones inferiores a0,1ng / gen 100 mg de tejido. Desde 2013,hemos llevado a cabo análisis para ungran número de grupos deinvestigaciónenlacomunidadcientíficaespañola, y hemos establecidocolaboraciones de investigación convarios grupos científicos extranjeros,utilizando nuestra plataforma deanálisis.¿Qué hormonas se puedencuantificar?Hormonasácidas:• Giberelinasactivas:GA1yGA4• Otrashormonasácidas. Incluyeácidoindol‐3‐acético (IAA), ácido abscísico(ABA), ácido jasmónico (JA) y ácidosalicílico(SA)

• Otras giberelinas (incluidos losprecursores y las GA inactivas) a untotal de 14 GA dentro de la ruta debiosíntesis para GA1 (GA1, GA20,GA19, GA44, GA53, GA29 y GA8) yGA4 (GA4, GA9, GA24, GA15, GA12,GA51yGA34).

Hormonasbásicas:• Citoquininas (CK): dihidrozeatina(DHZ), isopenteniladenina (iP) y t‐zeatina(tZ).

Since its inception in 1996, the DNASequencing Service meets the needs ofsequencing DNA samples for researchactivities of the various groups of theInstitute and others investigators inValencia.It also houses modern equipment usedfor different approaches in the analysisofgeneexpression.TheFacilitiescarryoutthequantificationofplanthormoneswithaUHPLC‐MassSpectrometer(Q‐Exactive,ThermoFisherScientific)atconcentrationsbelow0.1ng/gin100mgoftissue.Since2013,wehaveconductedanalyses,foralargenumberofresearchgroupsintheSpanishscientificcommunity,andhaveestablishedresearchcollaborationswithanumberofforeignscientificgroups,usingouranalysisplatform.Whathormonescanbequantified?Acidichormones: Activegibberellins:GA1andGA4 Other acidic hormones. It includesindole‐3‐acetic acid (IAA), abscisicacid (ABA), jasmonic acid (JA) andsalicylicacid(SA) Other gibberellins (includingprecursors and inactive GAs) to atotal of 14 GAs within thebiosynthesis pathway for GA1 (GA1,GA20, GA19, GA44, GA53, GA29 andGA8) and GA4 (GA4, GA9, GA24,GA15,GA12,GA51andGA34).

Basichormones: Cytokinins(CKs):dihydrozeatin(DHZ),isopentenyladenine (iP) and t‐zeatin(tZ).

CientíficoSupervisor/ScientificSupervisorIsabelLopezDiaz

ResponsabledelServicio/HeadofServiceEstherCarreraBerguaTécnico/TechnicianTeresaSabaterGimenoJorgeBañosThisHormonesAnalysisPlatformwassetupbyJoseLuisGarciaMartinez,ResearchProfessorattheIBMCP,nowretired,toquantifytheplanthormoneswiththefinancialsupportofVLC‐Campus.


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LÍNEASYSUBLÍNEASDEINVESTIGACIÓN/RESEARCHGROUPANDSUB

1.DESARROLLOYACCIÓNHORMONALENPLANTAS/HORMONALACTIONANDDEVELOPMENTINPLANTS

1.1DESARROLLOREPRODUCTIVO/REPRODUCTIVEDEVELOPMENTDr.FranciscoMadueñoCientíficoTitularCSIC/ResearchScientist‐CSICDr.JoséPíoBeltránProfesordeInvestigaciónCSIC/ResearchProfessor‐CSICDr.LuisCañasInvestigadorCientíficoCSIC/ScientificInvestigator‐CSICDra.CristinaFerrandizCientíficoTitularCSIC/ResearchScientific‐CSIC1.2REGULACIÓNDELASEÑALIZACIÓNYELMETABOLISMODEHORMONAS/REGULATIONOFHORMONEMETABOLISMANDSIGNALINGDr.PabloTorneroCientíficoTitularCSIC/ResearchScientist‐CSICDra.IsabelLópezCientíficoTitularCSIC/ResearchScientist‐CSICDr.PedroL.RodríguezProfesordeInvestigaciónCSIC/ResearchProfessor‐CSICDr.DavidAlabadíCientíficoTitularCSIC/ResearchScientist‐CSICDr.MiguelÁngelBlázquezProfesordeInvestigaciónCSIC/ResearchProfessor‐CSICDra.MªDoloresGómezCientíficoTitularCSIC/ResearchScientist‐CSICDr.MiguelA.PérezCientíficoTitularCSIC/ResearchScientist‐CSICDr.JuanCarbonellProfesordeInvestigaciónCSIC/ResearchProfessor‐CSICDr.AlejandroFerrandoCientíficoTitularCSIC/ResearchScientist‐CSICDr.JoséLeónInvestigadorCientíficoCSIC/ScientificInvestigator‐CSIC2.BIOTECNOLOGÍAYMEJORAVEGETALDEESPECIESCULTIVADAS/PLANTBREEDINGANDBIOTECHNOLOGYOFCROPSPECIESDr.PabloVeraProfesordeInvestigaciónCSIC/ResearchProfessor‐CSICProf.VicenteMorenoCatedráticoUPV/FullProfessor‐UPVProf.AlejandroAtarésProfesorContratadoDoctorUPV/AssociateProfessor‐UPVDr.AntonioGranellProfesordeInvestigaciónCSIC/ResearchProfessor‐CSICDr.DiegoOrzaezCientíficoTitularCSIC/ResearchScientist‐CSICDr.AntonioMonforteCientíficoTitularCSIC/ResearchScientist‐CSICDr.LeandroPeñaInvestigadorCientíficoCSIC/ScientificInvestigator‐CSICDr.CarlosRomeroCientíficoTitularCSIC/ResearchScientist‐CSIC

3.MECANISMOSDELARESPUESTADELASPLANTASALESTRÉS/MECHANISMSOFSTRESSRESPONSESINPLANTS3.1ESTRÉSABIÓTICO/ABIOTICSTRESSProf.JoseM.MuletProfesorContratadoDoctorUPV/AssociateProfessor‐UPVProf.OscarVicenteCatedráticoUPV/FullProfessor‐UPVProf.AmparoPascual‐AhuirProfesorTitularUPV/ResearchProfessor‐UPVProf.RamónSerranoCatedráticoUPV/FullProfessor‐UPVProf.JoséGadeaProfesorTitularUPV/ResearchProfessor‐UPVProf.LynneYenushProfesorContratadoDoctorUPV/AssociateProfessor‐UPVDr.GuillermoRodrigoCientíficoTitularCSIC/ResearchScientist‐CSIC3.2SEÑALIZACIÓNYRESPUESTAALESTRÉSBIÓTICO/SIGNALINGANDRESPONSESTOBIOTICSTRESSProf.VicenteConejeroCatedráticoUPV/FullProfessor‐UPVProf.IsmaelRodrigoProfesorTitularUPV/ResearchProfessor‐UPVProf.JoseM.BellesProfesorTitularUPV/ResearchProfessor‐UPVProf.PurificaciónLisónProfesorContratadoDoctorUPV/AssociateProfessor‐UPV4.VIROLOGÍAMOLECULARYEVOLUTIVADEPLANTAS/PLANTMOLECULARANDEVOLUTIONARYVIROLOGYDra.CarmenHernándezCientíficoTitularCSIC/ResearchScientist‐CSICDr.MarcosDelaPeñaCientíficoTitularCSIC/ResearchScientist‐CSICDr.JoséA.DarósCientíficoTitularCSIC/ResearchScientist‐CSICDr.RicardoFloresProfesordeInvestigaciónCSIC/ResearchProfessor‐CSICDr.VicentePallásProfesordeInvestigaciónCSIC/ResearchProfessor‐CSICDr.JesúsA.SánchezCientíficoTitularCSIC/ResearchScientist‐CSICDr.SantiagoElenaProfesordeInvestigaciónCSIC/ResearchProfessor‐CSICDr.GustavoGómezCientíficoTitularCSIC/ResearchScientist‐CSIC


23

Memoria 2016-2017

24

PERSONAL/STAFF

PersonalPertenecientealIBMCPenelaño2016/IBMCPpersonnelin2016

PersonalPertenecientealIBMCPenelaño2017/IBMCPpersonnelin2017


25

EvoluciónPersonalAdscritoenelIBMCP/EvolutionIBMCPPersonnel

Memoria 2016-2017

26

DISTRIBUCIÓNINVESTIGADORES/RESEARCHERDISTRIBUTION

Investigadoresenelaño2016/IBMCPpersonnelin2016

Investigadoresenelaño2017/IBMCPpersonnelin2017


27

PUBLICACIONES/PUBLICATIONS

ÍndiceImpactoMedioAnnual/AnnualImpactFactorIndex

Memoria 2016-2017

28

RevistasenlasqueaparecenlasPublicacionesdelPersonalInvestigadordelIBMCPenelAño2016/JournalsinwichtheIBMCPpublicationsappearin2016 REVISTA NºARTICULOS REVISTA NºARTICULOS REVISTA NºARTICULOS

3 Biotech 1 ACTA PHYSIOLOGIAE PLANTARUM

1 Advances in Experimental Medicine and Biology

1

BMC BIOLOGY 1 BMC Evolutionary Biology

1 BMC GENOMICS 1

BMC PLANT BIOLOGY

2 Current Opinion in Plant biology

1 CURRENT OPINION IN VIROLOGY

2

Current Research Topics in Plant Virology

1 DEVELOPMENT 2 DEVELOPMENTAL CELL

1

Environmental microbiology

1 European Journal of Plant Pathology

2

Evolution of the Protein Synthesis Machinery and Its Regulation

1

FRONTIERS IN MICROBIOLOGY

2 Frontiers in Plant Science

11 FUNCTIONAL PLANT BIOLOGY

1

G3 1 GENETICS 1 Genome Biology 1

Genome Biology and Evolution

4 INTERNATIONAL JOURNAL OF MOLECULAR SCIENCES

1 JOURNAL OF ENVIRONMENTAL MANAGEMENT

1

JOURNAL OF EXPERIMENTAL BOTANY

4 Journal of General Virology

1 JOURNAL OF MOLECULAR BIOLOGY

1

Journal of Plant Pathology

2 Journal of Proteomics

1 Journal of virology

1

Metabolomics 1 Methods in molecular biology

1 MOLECULAR BIOSYSTEMS

1

Molecular Ecology

1 MOLECULAR PLANT

3 Molecular Plant Pathology

3

Molecular Plant-Microbe Interactions

1 Nature Communications

1 NATURE PLANTS

1


29

REVISTA Nº PAGINAS REVISTA Nº PAGINAS REVISTA Nº PAGINAS

New Phytologist 2

NOTULAE BOTANICAE HORTI AGROBOTANICI CLUJ-NAPOCA

1 PEERJ 1

Philosophical transactions of the Royal Society of London

1

PHYSIOLOGICAL AND MOLECULAR PLANT PATHOLOGY

1 Phytochemistry 1

PHYTOPATHOLOGIA MEDITERRANEA

1 PLANT BIOSYSTEMS

1 Plant Biotechnology Journal

3

Plant cell 2 PLANT CELL AND ENVIRONMENT

1 PLANT DISEASE 4

Plant Journal 3 PLANT METHODS

1 PLANT MOLECULAR BIOLOGY

2

PLANT PATHOLOGY

1 Plant physiology

3 PLANT SCIENCE 1

PLoS computational biology

1 PLOS GENETICS

1 PLOS ONE 4

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America

2 RNA BIOLOGY 2 RSC Advances 2

Scientific Reports

4 South African Journal of Botany

1

Stress and Environmental Regulation of Gene Expression and Adaptation in Bacteria

1

The Journal of biological chemistry

1 TOXINS 1 TREE GENETICS & GENOMES

1

VIRUS RESEARCH

2

Memoria 2016-2017

30

RevistasenlasqueaparecenlasPublicacionesdelPersonalInvestigadordelIBMCPenelAño2017/JournalsinwichtheIBMCPpublicationsappearin2017

REVISTA NºARTICULOS REVISTA NºARTICULOS REVISTA NºARTICULOS

ACS CHEMICAL BIOLOGY

1 ACS SYNTHETIC BIOLOGY

1 ANNALS OF APPLIED BIOLOGY

1

AOB PLANTS 1 ARCHIVES OF VIROLOGY

1 BMC EVOLUTIONARY BIOLOGY

2

BMC GENOMICS 1 BMC PLANT BIOLOGY

1 BOTANY 1

CANADIAN JOURNAL OF PLANT PATHOLOGY

1 CURRENT BIOLOGY

2 Current genetics 1

CURRENT OPINION IN PLANT BIOLOGY

1 Current opinion in virology

1 DNA research 1

eLife 1 ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY

1 Euphytica 1

EUROPEAN JOURNAL OF PLANT PATHOLOGY

3 FEBS LETTERS 1 FOOD CHEMISTRY

2

Food Research International

2 FRONTIERS IN MICROBIOLOGY

1 FRONTIERS IN PLANT SCIENCE

16

G3: Genes, Genomes, Genetics

1 GENOME BIOLOGY

1 GENOME BIOLOGY AND EVOLUTION

2

HORTSCIENCE 1 ISME JOURNAL 1 JOURNAL OF APPLIED BOTANY AND FOOD QUALITY

1

JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY

1 JOURNAL OF BIOTECHNOLOGY

2 JOURNAL OF EXPERIMENTAL BOTANY

7

JOURNAL OF GENERAL VIROLOGY

2 JOURNAL OF INTEGRATIVE PLANT BIOLOGY

1 JOURNAL OF MOLECULAR MODELING

1

Journal of Pest Science

1 JOURNAL OF PROTEOMICS

1 JOURNAL OF THEORETICAL BIOLOGY

1


31

REVISTA NºARTICULOS REVISTA NºARTICULOS REVISTA NºARTICULOS

JOURNAL OF VIROLOGY

1 MOLECULAR BIOLOGY OF THE CELL

1 MOLECULAR ECOLOGY

1

MOLECULAR MICROBIOLOGY

1 MOLECULAR PLANT

1 MOLECULAR PLANT PATHOLOGY

5

Molecular Plant-Microbe Interactions

1 MOLECULES 1 NATURE PLANTS

3

NEW PHYTOLOGIST

1 NUCLEIC ACIDS RESEARCH

3 OXIDATIVE MEDICINE AND CELLULAR LONGEVITY

2

PHOTOSYNTHETICA

1 PLANT BIOTECHNOLOGY JOURNAL

3 PLANT CELL AND ENVIRONMENT

2

PLANT JOURNAL

3 PLANT MOLECULAR BIOLOGY

1 PLANT PHYSIOLOGY

1

Plant Physiology and Biochemistry

2 PLANT REPRODUCTION

2 PLANTA 2

PLOS GENETICS

1 PLOS ONE 5 PLOS PATHOGENS

1

POSTHARVEST BIOLOGY AND TECHNOLOGY

1

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

1

PROCEEDINGS OF THE ROYAL SOCIETY B-BIOLOGICAL SCIENCES

1

RNA biology 2 Science 1 SCIENTIFIC REPORTS

8

SPANISH JOURNAL OF AGRICULTURAL RESEARCH

1 THEORETICAL AND APPLIED GENETICS

1 TREE PHYSIOLOGY

1

TREES-STRUCTURE AND FUNCTION

1 TURKISH JOURNAL OF AGRICULTURE AND FORESTRY

1 VIROLOGY 1

VIRUS RESEARCH

2

Memoria 2016-2017

32

EvolucióndelnúmerodePublicacionesISIdelIBMCP/EvolutionoftheISIIBMCPPublications

NúmerodePublicacionesporInvestigador/NumberofPublications/Researcher

CSIC Media Areas 1,33


33

PublicacionesISI2016IBMCP/IBMCPISIPublictions2016 ABDEL‐HAFEZ, SII; NAFADY, NA; ABDEL‐RAHIM, IR; SHALTOUT, AM; DAROS, JA; MOHAMED, MA (2017)AssessmentofproteinsilvernanoparticlestoxicityagainstpathogenicAlternariasolani.3Biotech,6:199

AGUILAR‐RODRIGUEZ,J;SABATER‐MUNOZ,B;MONTAGUD‐MARTINEZ,R;BERLANGA,V;ALVAREZ‐PONCE,D;WAGNER, A; GARES, MA (2017)TheMolecular ChaperoneDnaK Is a Source ofMutationalRobustness.GenomeBiologyAndEvolution,8:2979‐2991

AL, HASSAN, M; CHAURA, J; LOPEZ‐GRESA, MP; BORSA, O; DANISO, E; DONAT‐TORRES, MP; MAYORAL, O;VICENTE, O; BOSCAIU, M (2017)Native‐Invasive Plants vs.Halophytes inMediterranean SaltMarshes:StressToleranceMechanismsinTwoRelatedSpecies.FrontiersInPlantScience,7:473

AL, HASSAN, M; LOPEZ‐GRESA, MDP; BOSCAIU, M; VICENTE, O (2017) Stress tolerancemechanisms inJuncus: responses to salinity and drought in three Juncus species adapted to different naturalenvironments.FunctionalPlantBiology,43:949‐960

AL HASSAN, M; LÓPEZ‐GRESA, MP; BOSCAIU, M; VICENTE, O (2017)EffectsofSaltStressonThreeEcologicallyDistinctPlantagoSpecies.PlosOne,11:E0160236

AL, HASSAN, M; MOROSAN, M; LOPEZ‐GRESA, MD; PROHENS, J; VICENTE, O; BOSCAIU, M (2017) Salinity‐InducedVariation inBiochemicalMarkersProvides Insight into theMechanismsof SaltTolerance inCommon(Phaseolusvulgaris)andRunner(P‐coccineus)Beans.InternationalJournalOfMolecularSciences,17(9):E1582

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AMIL‐RUIZ,F;GARRIDO‐GALA, J;GADEA, J;BLANCO‐PORTALES,R;MUÑOZ‐MERIDA,A;TRELLES,O;DE,LOS,SANTOS,B;ARROYO,FT;AGUADO‐PUIG,A;ROMERO,F;MERCADO,JA;PLIEGO‐ALFARO,F;MUÑOZ‐BLANCO,J;CABALLERO, JL (2017) Partial activation of SA‐ and JA‐defensive pathways in strawberry uponcolletotrichumacutatuminteraction.FrontiersInPlantScience,7:1036

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Memoria 2016-2017

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BELDA‐PALAZON, B; RODRIGUEZ, L; FERNANDEZ, MA; CASTILLO, MC; ANDERSON, EA; GAO, C; GONZALEZ‐GUZMAN,M; PEIRATS‐LLOBET,M; ZHAO, Q; DE,WINNE, N; GEVAERT, K; DE, JAEGER, G; JIANG, L; LEON, J;MULLEN,RT;RODRIGUEZ,PL(2017)FYVE1/FREE1InteractswiththePYL4ABAReceptorandMediatesitsDeliverytotheVacuolarDegradationPathway.PlantCell,tpc.00178.2016

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DE LA TORRE‐ALMARAZ, R; SALGADO‐ORTIZ, H; SALAZAR‐SEGURA, M; PALLAS, V; SANCHEZ‐NAVARRO, JA,VALVERDE,RA (2017)FirstReportofSchlumbergeravirusX inPricklyPear (Opuntia focus‐indica) inMexico.PlantDisease100(8):1799‐1800

DE LA, TORRE‐ALMARAZ, R; SALGADO‐ORTIZ H; SALAZAR‐SEGURA M; PALLAS, V; SANCHEZ‐NAVARRO, JA;VALVERDE, RA (2017) First Report of Rattail cactus necrosis‐associated virus in Prickly Pear Fruit(OpuntiaalbicarpaScheinvar)inMexico.PlantDisease,100(11):2339‐2339

DIAZ,M;SANCHEZ‐BARRENA,MJ;GONZALEZ‐RUBIO,JM;RODRIGUEZ,L;FERNANDEZ,D;ANTONI,R;YUNTA,C;BELDA‐PALAZON,B;GONZALEZ,GUZMAN,M;PEIRATS‐LLOBET,M;MENENDEZ,M;BOSKOVIC,J;MARQUEZ,JA;RODRIGUEZ,PL;ALBERT,A(2017)Calcium‐dependentoligomerizationofCARproteinsatcellmembranemodulatesABAsignaling.ProceedingsOfTheNationalAcademyOfSciencesOfTheUnitedStatesOfAmerica,113:E396‐E405

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TIEMAN,D;ZHU,G;RESENDE,MF;LIN,T;NGUYEN,C;BIES,D;RAMBLA,JL;BELTRAN,KS;TAYLOR,M;ZHANG,B;IKEDA,H;LIU,Z;FISHER,J;ZEMACH,I;MONFORTE,A;ZAMIR,D;GRANELL,A;KIRST,M;HUANG,S;KLEE,H(2017)Achemicalgeneticroadmaptoimprovedtomatoflavor.Science,355(6323):391‐394

URRUTIA,M; RAMBLA, JL; ALEXIOU,KG; GRANELL,A; MONFORT,A (2017)Geneticanalysisof thewildstrawberry(Fragariavesca)volatilecomposition.PlantPhysiologyAndBiochemistry,121:99‐117


49

VAIDYA,AS;PETERSON,FC;YARMOLINSKY,D;MERILO,E;VERSTRAETEN,I;PARK,SY;ELZINGA,D;KAUNDAL,A; HELANDER, J; LOZANO‐JUSTE, J; OTANI,M;WU, K; JENSEN, DR; KOLLIST, H; VOLKMAN, BF; CUTLER, SR(CUTLER,SEANR.(2017)ARationallyDesignedAgonistDefinesSubfamilyIIIAAbscisicAcidReceptorsAsCriticalTargetsforManipulatingTranspiration.AcsChemicalBiology,12(11):2842‐2848

VAZQUEZ‐VILAR, M; QUIJANO‐RUBIO, A; FERNANDEZ‐DEL‐CARMEN, A; SARRION‐PERDIGONES, A; OCHOA‐FERNANDEZ, R; ZIARSOLO, P;BLANCA, J; GRANELL, A;ORZAEZ,D (2017)GB3.0:aplatform forplantbio‐design that connects functional DNA elementswith associated biological data. Nucleic Acids Research,45(4):2196‐2209

VICENTE,J;MENDIONDO,GM;MOVAHEDI,M;PEIRATS‐LLOBET,M;JUAN,YT;SHEN,YY;DAMBIRE,C;SMART,K;RODRIGUEZ,PL;CHARNG,YY;GRAY,JE;HOLDSWORTH,MJ(2017)TheCys‐Arg/N‐EndRulePathwayIsaGeneralSensorofAbioticStressinFloweringPlants.CurrentBiology,27(20):3183‐3190.e4

WALLNER,ES;LOPEZ‐SALMERON,V;BELEVICH,I;POSCHET,G;JUNG,I;GRUNWALD,K;SEVILEM,I;JOKITALO,E; HELL, R; HELARIUTTA, Y; AGUSTI, J; LEBOVKA, I; GREB, T (2017) Strigolactone‐ and Karrikin‐IndependentSMXLProteinsAreCentralRegulatorsofPhloemFormation.CurrentBiology,27(8):1241‐1247

WILLEMSEN, A; ZWART, MP.; AMBROS, S; CARRASCO, JL; ELENA, SF (2017) 2b or Not 2b: ExperimentalEvolutionofFunctionalExogenousSequencesinaPlantRNAVirus.GenomeBiologyAndEvolution,9(2):297‐310

WILLEMSEN,A;ZWART,MP;ELENA,SF(2017)Highvirulencedoesnotnecessarilyimpedeviraladaptationtoanewhost:acasestudyusingaplantRNAvirus.BmcEvolutionaryBiology,17:25

WU,B;ZWART,MP;SANCHEZ‐NAVARRO,JA;ELENA,SF(2017)Within‐hostEvolutionofSegmentsRatiofortheTripartiteGenomeofAlfalfaMosaicVirus.ScientificReports,7(1):5004

XU,W;TAO, JH;CHEN,MJ;DRENI, L; LUO,ZJ;HU,Y; LIANG,WQ;ZHANG,DB (2017) InteractionsbetweenFLORALORGANNUMBER4and floralhomeoticgenes inregulatingrice flowerdevelopment. JournalOfExperimentalBotany,68(3):483‐498

Memoria 2016-2017

50

TESIS/THESES

Tésisleídasenel2016/Thesesin2016

NOMBRE/NAME

TITULOTESIS/THESISTITLE

DIRECTOR/SUPERVISOR

FECHA/DATE

UNIVERSIDAD/UNIVERSITY

GeraldineGoergen GeneracióndelíneasT‐DNAdetomate(SolanumlycopersicumL.),identificacióndemutantesdeinserciónafectadosencaracteresdeldesarrolloycaracterizacióndemutantesdefrutopartenocárpico

VicenteMorenoBenitoPineda

29/01/2016 UniversidadPolitécnicadeValencia

Sin¡billaSánchezMartín‐Sauceda

Generacióndemutantesdeinsercióndetomatecultivadoysilvestreeidentificacióndegenesimplicadosenprocesosdedesarrolloytoleranciaaestrésabiótico

VicenteMorenoBenitoPineda


PatriciaBallesterFuentes

LosgenesNGATHA:análisisgenéticoymoleculardesupapelenlamorfogénesisdelgineceodeArabidopsisthaliana.

CristinaFerrándiz


MartaBlancoPérez Análisisdeprocesosdetranscripción,traducciónydegradacióndelvirusdelarabescodelPelargonium

CarmenHernándezFort


JuanVicenteMuñoz‐Sanz

CrossabilitybarriersinPrunus:theroleofmodifiersintheregulationofthegametophyticself‐incompatibilitysystem

CarlosRomeroyMaríaLuisaBadenes

01/07/2016

UniversidadPolitécnicadeValencia

BertaSotilloSaúco AnálisisdelavariacióngenéticanaturaldelafotomorfogénesisenArabidopsisthaliana

DavidAlabadí,MiguelA.Blázquez


JosefinaPatriciaFernándezMoreno

MejoraDeLaCalidadDelFrutoDeTomate.CaracterizaciónDeGenesYRegionesGénicasAsociadasAlMetabolismoEspecializadoEnFrutoDeTomate

DiegoOrzaez,AntonioGranell


MartaVázquezVilar

DiseñoGenéticoEnSolanáceasMedianteEnsamblajeEstandarizadoDeElementosDeLaRutaDeLosFlavonoide




51

NOMBRE/NAME


DIRECTOR/SUPERVISOR

FECHA/DATE


EszterMajer Metabolicengineeringofplantsusingadisarmedpotyvirusvector.

JoséAntonioDarósArnau

14/07/2016

UniversidadPolitécnicadeValencia

AnaCristinaIzquierdoGarcía

CaracterizacióndelgenCRIO4ysuimplicaciónentoleranciaaestrésporfrío.

SerranoSalom,Ramón;MuletSalort,JoséMiguel


VicentLlopisTorregrosa

Mecanismosderegulacióndetransportadoresdeionesynutrientesatravésdeproteínasdetráficorelacionadasconlasarrestinas.

LynneYenush


BertaSotilloSaúco AnálisisdelavariacióngenéticanaturaldelafotomorfogénesisenArabidopsisthaliana

DavidAlabadí,MiguelA.Blázquez


AnaCristinaIzquierdoGarcia

CaracterizacióndelgenCRIO4ysuimplicaciónentoleranciaaestrésporfrío

JoseM.MuletyRamónSerrano


MarcosCaballeroMolada

EstudiodeefectosprotectoresymecanismosdeacciónfrenteaestrésabióticodebioestimulantesdefertilizantesenSaccharomycescerevisiae.

RamónSerrano


AnoukWillemsen ExperimentalevolutionofgenomearchitectureandcomplexityinanRNAvirus

SantiagoF.ElenaFito


MartaSerraSoriano Relaciónestructura‐funcióndelasproteínasviralesimplicadasenelmovimientodeloscarmovirusysuinteracciónconfactorescelulares.

VicentePallás;JoseA.NavarroBohigues


Memoria 2016-2017

52

Tésisleídasenel2017/Thesesin2017

NOMBRE/NAME


DIRECTOR/SUPERVISOR

FECHA/DATE


PeterSchleicher MutagenesisinsercionalentomateySolanumpennellii:Identificacióndemutanteseninserciónalteradoseneldesarrolloylatoleranciaalasalinidad.

MorenoFerrero,Vicente;AtarésHuerta,Alejandro


JORGESÁNCHEZLÓPEZ

GeneracióndelíneasT‐DNAdetomate(Solanumlycopersicum)paralaidentificacióndemutantesdeinserciónalteradosenlamorfogénesisyeldesarrollovegetal

MorenoFerrero,Vicente;AtarésHuerta,Alejandro


ÁfricaGomarizFernández

Estudiodeloscomplejostranscripcionalesquedirigenlaformacióndelpistiloenangiospermasmediantelaidentificacióndesusdianasmolecularesydesuconservaciónfuncionaldurantelaevolucióndelasdicotiledóneas.

CristinaFerrándizMaestre

14/09/2017

U.MiguelHernándezdeElche

IreneMartínezFernandez

LarutaFUL‐AP2ylalongevidaddelosmeristemosenArabidopsisthaliana.Basesmolecularesypotencialbiotecnológico

CristinaFerrándizMaestre


MaríaRosaSandovalOliveros

Análisisdelaredgénicaquerespondeagiberelinasduranteeldesarrollodefrutoenchile(Capsicumannuum)

GerardoAcostaGarcíayConcepciónGómezMena

25/10/2017 InstitutoTecnológicodeCelaya,México

AmeliaFelipoBenavent

ModulationofprimarymeristemactivitybyDELLA‐TCPinteractioninArabidopsis

MiguelA.Blázquez,DavidAlabadíeIgnacioRubioSomoza


FedericoGrauEnguix GenéticaQuímicaaplicadaalaseñalizaciónporgiberelinasyfosfatoenArabidopsis

MiguelA.BlázquezyDavidAlabadí


EstefaniaHuet Nuevasmetodologíasparalaproduccióndeanticuerposrecombinantesenplantas




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NOMBRE/NAME


DIRECTOR/SUPERVISOR

FECHA/DATE


MaríaFlorenciaCocaliadisCaisson

Amultilevel,developmentallycontrolledgeneengineeringstrategyortomatofortificationandprotection



MarianaMadrugaKrüger

AnálisefuncionaldosgenesVOZemervilhaearroz

AntonioCostadeOliveira;CamilaPegoraro;FranciscoMadueñoAlbi

01/03/2017 UniversidadFederaldePelotas,Brasil

BeatrízGonzálezGarcía

ImplicacióndelasmodificacionesdetRNAydelmetabolismodelosfolatosenlarespuestainmunedeArabidopsis

PabloVeraVera


MayteCastellanoPerez

EstudiodelasalteracionesenelpatróndemetilacióndelDNAdelhuéspedinducidasporunviroidenuclear.

VicentePallásyGustavoGómez


Memoria 2016-2017

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ESTANCIASINTERNACIONALES/INTERNATIONALRESEACHSTAYSEstanciasInternacionalesdelPersonalInvestigadorenelIBMCPen2016/

InternationalresearchstaffstaysinIBMCPin2016

EstanciasInternacionalesdelPersonalInvestigadorenelIBMCPen2017/

InternationalresearchstaffstaysinIBMCPin2017


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FINANCIACIÓN/FINANCINGRESOURCES 2016

2017

MICINNGV INTERNACIONALESOTROSCONTRATOS PRIVADOS

Memoria 2016-2017

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MASTERIBMCP/IBMCPMASTER

ALUMNOS2016

NOMBRE/NAMEUNIVERSIDADDEPROCEDENCIA/UNIVERSITYOFORIGEN

BARBERÁMORENO,SAMUEL UPV

BARROTRASTOY,DANIELA U.SantiagodeCompostela

CALLEJACABRERA,JULIÁN U.Salamanca

CHANZÀMARTORELL,AMPAROGEMA UPV

CHICOTEGONZALEZ,JAVIER U.Sevilla

EZQUERROURZANQUI,MIGUEL U.Zaragoza

FORTÚNCHOCARRO,MARÍATERESA U.Navarra

FREIXASCARDONA,JOAN U.PolitècnicadeCataluña

FUSTERPONS,ALBERTO U.Valencia

GARCIALOPEZ,RAFAEL U.León

GARCÍAMAQUILÓN,IRENE U.Murcia

LEGIDOPEÑA,SERGIO U.León

MARQUEZMOLINS,JOAN U.Valencia

MARTÍNGUINDAL,ANDREA U.Complutense

MARTÍNEZCENTELLES,LLUÍSCARLES UPV

MINGUILLÓNCAMPOS,SAMUEL U.Salamanca

MOLESCASAS,VÍCTOR U.Lleida

ROMEROCORTES,PABLO U.Santiago(Chile)

TORRUELLANARANJO,ANDREAMEILYN U.Complutense

MÁSTER UNIVERSITARIO ENBIOTECNOLOGÍA MOLECULARY CELULARDEPLANTAS

Las plantas constituyen una fuentevaliosísima de productos yutilizacionesdeinterésmuydiverso,(agroalimentario, farmacológico,industrial, ornamental y ecológico).La explotación al máximo de suscapacidadesproductivas,eldiseñoydesarrollodenuevascapacidadesdeloscultivosexistenteshaciéndolodeun modo sostenible exige, cada díamás, una mayor preparación en lastécnicas más novedosas enbiotecnología. Con este fin, nuestroMáster, enmarcado en el programade posgrado de biotecnología de laUPV, aporta un plan de estudios enel que el alumno estudiará enprofundidad las técnicas yaplicaciones más punteras en elcampo de la biotecnología vegetal,aportandotambiénunaperspectivaempresarial.

Créditos:90ECTS

MASTER IN PLANT MOLECULARANDCELLULARBIOTECNOLOGYPlants are a valuable source ofproductswithdiverseapplications inan increasing number of fields ofinterest (agrifood, medicinalproducts, ornamental and ecologicalapplications).The fullexploitationoftheir productive capacity and thedesign and development of newattributeswhichaddvaluetoexistingcrops using sustainablemethodologies requires high‐qualitytraining in state‐of‐the‐artbiotechnology. To this end, thisMaster Degree, part of theBiotechnology graduate program attheUPV,providesa course structurein which the student will study indepth themost advanced techniquesand applications in the field ofexperimental plant biotechnology,while also acquiring a businessperspective.Credits:90ECTS

DatosdeContacto:Telf.:[email protected]


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ALUMNOS2017

NOMBRE/NAMEUNIVERSIDADDEPROCEDENCIA/UNIVERSITYOFORIGEN

ALVARADO,CARLOSALBERTO SanMarcos(Perú)

AZCONAMARÍN,IRENE U.Zaragoza

BLANCONAVARRO,SIRA U.Salamanca

BOUPUCHALT,CLAUDIA UPV

BURILLORICHART,EDUARDO UMH

CERVERAORTIZ,MANUEL UV

GAYUBASBALAGUER,BEATRIZ UPV

GUTIÉRREZMARTÍN,MARIO U.Cádiz

LAZAROBERENGUER,MARIADELACABEZA UV

LÓPEZDOLZ,LUCIO U.Darmstadt

LÓPEZMARTÍN,MARÍAJESÚS Málaga

LUCASGARCIA,JESUS U.Murcia

MARTINVASQUEZ,CONSTANZA U.SantiagoChile

MATEOSFERNANDEZ,RUBÉN U.León

MEDINALOZANO,INÉS U.León

OCAÑACUESTA,JAVIER U.Málaga

ORTIZ‐VILLAJOSCANO,SEREZADEPILAR UPV

PAYÁMONTES,CELIA UPV

SÁIZBONILLA,MARÍA UV

Memoria 2016-2017

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SEMINARIOSIBMCP2016/IBMCPSeminars2016

NOMBRE/NAMETITULO/TITLE

FECHA/DATE

PROCEDENCIA/ORIGIN

AngelosK.Kanellis Exploringthesecondarymetabolismintrichomeofmedicinalplants

19/01/2016 AristotleUniversityofThessaloniki.Greece

AriSadanandom Ubiquitin‐likeproteinsandstresssignallinginplants

04/03/2016 DurhamCentreforCropImprovementTechnologyDurhamUniversity,UK

AriSadanandom Exploitingproteinmodificationsystemstoboostcropproductivityunderstress

21/10/2016 DurhamCentreforCropImprovementTechnologyDurhamUniversity,UK

DavidPoséPadilla Reguladoresclavedelafloraciónylamaduracióndelfruto

27/05/2016

UniversidaddeMálaga(UMA).InstitutodeHortofruticulturaSubtropicalyMediterránea(IHSM),UMA‐CSIC.

FranciscoJ.MartínezMojica

BiologíayaplicacionesdelossistemasCRISPR‐Cas:unaperspectivapersonal

20/05/2016 Dpto.Fisiología,GenéticayMicrobiologíaUniversidaddeAlicante

FrancescoDiSerio Nextgenerationsequencing:discoveryofnovelplantvirusesandviroidsanddissectionoftheirpathogenesis

22/07/2016 CNR,IstitutodiProtezioneSostenibiledellePiante,(formerlyIstitutodiVirologiaVegetale).Bari,Italy

GermánMartínezArias

SmallRNAmovementinthepollengrainandbeyond

16/09/2016 Dept.ofPlantBiology.SwedishUniversityofAgriculturalSciences(SLU).Uppsala,Sweden

IRISF.KAPPERS MetabolomicsinPlantDefence 03/06/2016 LaboratoryofPlantPhysiology,WageningenUniversityTheNetherlands

IrmaRoig Developmentalresponsestoplantproximity:MolecularinsightsintheregulationofovuleandseeddevelopmentbyshadeinArabidopsis thaliana

19/02/2016 CENTREFORRESEARCHINAGRICULTURALGENOMICS(CRAG).Barcelona

JérômeGrimplet Retosdelabiologíadesistemasenlavid 05/02/2016 InstitutodeCienciasdelaVidydelVino (ICVV)Logroño


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FECHA/DATE

PROCEDENCIA/ORIGIN

JavierAndrésJuárezDíaz

LaNaTrxhyelChapo¿QuétienenencomúnunatiorredoxinatipohdeNicotianaalatayelnarcotraficantemásfamosodelmundo?

11/07/2016 DepartamentodeBiologíaComparadadelaFacultaddeCiencias(UniversidadNacionalAutónomadeMéxico,UNAM)

Jean‐MichelDavière GibberellinRegulationofPlantGrowth 15/01/2016 InstitutdeBiologieMoléculairedesPlantes(IBMP),CNRS,Strasbourg.France

JoséRománPérezCastiñeira

Pirofosfatoypirofosfatasas:aprovechandoalmáximolaenergíadelATP".

14/10/2016 InstitutodeBioquímicaVegetalyFotosíntesis(UniversidaddeSevilla‐CSIC).Sevilla

JuanAntonioGarcíaÁlvarez

Modulacióndelprocesamientoproteolítico,supresióndelsilenciamientodeRNAeinduccióndeotrasdefensasdelaplantacondicionanlaespecificidaddehuéspedesdelospotyvirus

10/06/2016 Dpto.deGenéticaMoleculardePlantas.CentroNacionaldeBiotecnología(CSIC),Madrid

JulianI.Schroeder StomatalAbscisicAcidSignalingSpecificityandTranspirationRegulationbyCO2

15/07/2016 DivisionofBiologicalSciencesUCSanDiego,California.USA

MarkPeterZwart Chanceandnecessityintheevolutionofanantibioticresistancegene

25/05/2016 InstituteforTheoreticalPhysicsUniversityofCologne,Germany

MarieTheresHauser RoleoftheARIADNE12ubiquitinE3ligaseanditsputativesubstrateinlongtermadaptationtoUV‐B

21/01/2016 InstituteofAppliedGeneticsandCellBiologyUniversityofNaturalResourcesandLifeSciences(BOKU)Vienna

MaríaDelMarOrtega‐Villaizán

DesarrollodenuevasmoléculasterapéuticasoadyuvantesmediantemapeopepscandelaglicoproteínaGderhabdovirus

30/09/2016 InstitutodeBiologíaMolecularyCelular(IBMC)UniversidadMiguelHernández,Elche

SilvinaMangano NuevosreguladoresdelaproduccióndeROSdurantelaelongacióndelpeloradicularenArabidopsisthaliana.

0//07/2016 FundaciónInstitutoLeloir&InstitutodeInvestigacionesBioquímicasdeBuenosAires(CONICET)

Memoria 2016-2017

60

SEMINARIOSIBMCP2017/IBMCPSeminars2017


FECHA/DATE

PROCEDENCIA/ORIGIN

AngelsdeLuis RedesderegulacióngenéticaenlascélulasmadredelaraízdeArabidopsis.

16/01/2017 NorthCarolinaStateUniversity

AndreaChini ChemicalGenomicdissectionofplantsignalling.

27/01/2017 CNB,Madrid

JeremieBazin TranslatomeanalysisrevealsnewfeatureoflongnoncodingRNAs

03/02/2017 InstituteofPlantSciencesParis‐Saclay(IPS2)

EilonShani Robustnessandspecializationamonghormonetransporters:Redundantanduniqueroles.

10/02/2017 MolecularBiologyandEcologyofPlants.TelAvivUniversity.

JosefaAntón Hypersalinewatersasmodelsystemstostudyvirus‐hostinteractions.

17/02/2017 UniversidaddeAlicante.

QiXie Ubiquitinationinplantstresssignaling 17/02/2017 ChineseAcademyofSciences

AurelianoBombarely StudyofthePlantEvolutionandDomesticationusing18thCenturyFloralCropsasModels

28/02/2017 CollegeofAgricultureandLifeSciences,VirginiaTech(USA)

JavierPozueta Volatilecompoundsemittedbyawiderangeofmicroorganismspromotegrowth,floweringandaccumulationofexceptionallyhighlevelsofstarchthroughcytokininregulatedprocesses:acaseofdirtydishes

02/03/2017 InstitutodeAgrobiotecnología(CSIC‐UPNA)

JulioPolaina IngenieríaMoleculardeEnzimas:Invertasa,Lactasa,GlucosaOxidasa

10/03/2017 IATA,Valencia

NeelimaShina Wolf‐peachmeetsstrangle‐weed‐ thetomatoCuscutainteraction

13/03/2017 UniversityofCalifornia,Davis

AntíaRodríguez‐Villalón

PerturbingphosphoinositidehomeostasisantagonisticallyaffectsvasculardifferentiationinArabidopsisthalianaroots

27/03/2017 ETH,Zúrich

CarolynM.Malmstrom VirusinteractionswithnativeNorthAmericanprairiegrasses

12/05/2017 Dept.ofPlantBiology,MichiganStateUniversity(USA)


61


FECHA/DATE

PROCEDENCIA/ORIGIN

VicenteRubioMuñóz HuntingdownABAreceptors:novelmechanismstocontrolABAsignalinginplants

19/05/2017 CNB,Madrid

RobertoSolano Señalizaciónporjasmonatosenplantassinjasmonatos:Enbuscadelahormonaperdida

26/05/2017 CNB.Madrid.

MatíasZurbriggen PlantandMammalianSyntheticbiologyapproachforthecontrolandunderstandingofcellularprocesses

02/06/2017 UniversidaddeDüsseldorf

DavidFavero AT‐HOOKMOTIFNUCLEARLOCALIZED(AHL)TranscriptionFactorsRepressHypocotylandPetioleGrowth

09/06/2017 RikenCenterforSustainableResourceScience(CSRS,Yokohama,Japan)

SergioOchattAventurasydesventurasdelapublicacióncientíficaactual

16/06/2017 Agroécologie,AgroSupDijon,INRA,Univ.BourgogneFranche‐Comté,Dijon.

VicenteRubioZamora Nitrogensignaling:newstructure‐centereddiscoveries

23/06/2017 IBV,Valencia

AlainGoossens EngineeringPlantSpecializedMetabolism:HowtoBreaktheMultipleFeedbackLoops?

07/09/2017 VIB‐UGENTCenterforPlantSystemsBiology(Ghent,Belgium)

GianfrancoDiretto LookingtoPlantMetaboliteEngineeringthroughasystemsbiologyglass

11/09/2017 ItalianNationalAgencyforNewTechnologies,Energy,andSustainableDevelopment,CasacciaResearchCenter(Rome,Italy)

RachelWhitaker Host‐viruscoevolutioninmicrobialislandpopulations

06/10/2017 Dep.ofMicrobiology,UniversitiyofIllinois(USA)

BenjaminNeuhauser RegulationofionhomeostasisinArabidopsisthaliana

17/11/2017 UniversidaddeHohenheim(Stuttgart)

JoséManuelPalma Antioxidantesyóxidonítricoenfrutosdepimientodulce

15/12/2017 E.E.delZaidín,Granada

Memoria 2016-2017

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ACTIVIDADES DE DIVULGACIÓN

Israel Campos Bes Morgane Blanot Pau Congost i Escoín Javier Martínez Latorre

La Comisión de Divulgación ha participado durante el año 2016 y 2017 en diversas actividades de Cultura Científica: Ciclo de visitas guiadas al IBMCP para estudiantes de Bachillerato y Ciclos Formativos de Grado

Superior ConCIENCIAsé: Encuentros de Niños y Jóvenes con Científicos de Excelencia

9 Visitas guiadas para 243 alumnos en el 2016

10 Visitas guiadas para 201 alumnos en el 2017

Meeting con premios NOBEL. 6 de Junio 2016

Año internacional de las legumbres. Con la participación de Luis Cañas y José Pío. 2016

PLANTéatelo: Una oportunidad para que maestros y profesores de educación secundaria profundicen en la realización de ejercicios prácticos de Biología. 15 de Febrero de 2016

64

La UPV, con la colaboración del IBMCP, conquista el concurso de biología sintética del MIT: Medalla de Oro, Mejor Hardware y Mejor Herramienta Software. 2 de Noviembre del 2016

TRADITOM acerca a los más pequeños la riqueza e importancia de la conservación del tomate tradicional. L’ Escola del Poli celebró la Traditom Kids Summer School, un proyecto de divulgación científica cuyo principal protagonista fue el tomate tradicional, junto con otras variedades comerciales.

Participación en Expociencia 28 de mayo 2016 – 27 de Mayo de 2017

Día Internacional de la Fascinación por las Plantas, iniciativa de EPSO a nivel europeo. 18 mayo del 2017 Coordinador en España: José Pío Beltrán Participación en actividades organizadas por el IBMCP.

2016 Ana Marín Mª Dolores Gómez Cristina Úrbez Juan Carbonell Isabel López Concha Gómez Marisol Gascón Luis Cañas

2017 Alejandro Atares Luis Cañas F. Mattenberger Edelin roque Ana Alarcia Marina Silvestre Isabel López Esther Carrera Javier Cañas Juan Carbonell Mª Dolores Gómez Concha Gómez

Proyecto Hype-IT

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OUTREACH ACTIVITIES

Jornadas científicas 2016 - 2017

Celebración del 25 aniversario del IBMCP

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COMUNICACIÓN – NOTAS DE PRENSA

67

COMMUNICATION – PRESS RELEASES

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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)

71

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)

72

Investigadores de Plantilla / Contracted Researchers Francisco Madueño Albi (Científico Titular CSIC / Research Scientific CSIC) Investigadores Post-doctorales / Post-Doctoral Researchers Reyes Benlloch Ortiz Ana Berbel Tornero Carlos Giménez Alvarado Investigadores Pre-doctorales / Pre-Doctoral Researchers Marina Silvestre Vañó Marcos Serra Picó Jesús Praena Tamayo Rick Berentsen Técnicos Superiores Especializados / Senior Technical Specialis María José Domenech Mir Estudiante Trabajo Fin de Máster / Master’s Thesis Students María Lázaro Berenguer

DESARROLLO REPRODUCTIVO

LEAFY (LFY). El gen FT codifica para el florígeno, proteína que se mueve desde la hoja al meristemo apical del tallo e induce la floración en respuesta al fotoperiodo. La activación de estos genes integradores, y sus genes diana, desencadena la floración en el momento más adecuado para la planta. Si bien existe mucha información sobre la red genética que controla este proceso, la información sobre los cambios metabólicos que acompañan a este cambio en el desarrollo es más limitada. En el laboratorio tratamos de identificar moléculas, endógenas y sintéticas, que tengan potencial como reguladoras de la floración. Para ello hemos desarrollado dos abordajes diferentes que consisten en la caracterización de perfiles metabólicos durante el proceso de inducción floral y el rastreo de pequeñas moléculas con capacidad de alterar la expresión o la función del florígeno (FT).

Respecto a la arquitectura de la inflorescencia, una division importante es entre inflorescencias indeterminadas, en las que el meristemo apical del tallo tiene una capacidad de crecimiento ilimitada, e inflorescencias determinadas, en las que el meristemo apical forma una flor terminal. Otra division 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 de la inflorescencia no produce las flores sino que éstas se forman en tallos secundarios (inflorescencias secundarias), o de orden superior. La posicion 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.

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, impidiendo la expresion en el mismo de los genes de identidad floral LEAFY (LFY) y APETALA 1 (AP1). Nosotros hemos estudiado como se establece la expresion de TFL1 en el meristemo inflorescente, que genes regulan su expresion y como estos controlan la arquitectura de la inflorescencia. Actualmente hemos comenzado a estudiar el mecanismo de acción de TFL1, cuáles son sus dianas directas y con qué proteínas interacciona para regular el desarrollo de la planta.

Asimismo, tambien trabajamos con las leguminosas guisante, Medicago truncatula, y más recientemente, garbanzo, que tienen una inflorescencia compuesta. Ademas de los homologos de TFL1, LFY y AP1, en la red genetica que controla la identidad de los meristemos en leguminosas también participan nuevos genes responsables de la especificación y del meristemo de la inflorescencias secundaria así como de su actividad, que determina el numero de flores que forma la inflorescencia secundaria. Nosotros trabajamos en la identificacion y caracterizacion de esos nuevos genes, para entender como ha evolucionado la red genetica en las leguminosas para originar las inflorescencias compuestas.

FLORACIÓN Y ARQUITECTURA DE LA INFLORESCENCIA

Nuestro laboratorio esta interesado en entender el control de la floracion y del desarrollo de la inflorescencia, la region de la planta donde se forman las flores. Queremos entender las redes geneticas que regulan estos procesos y de que manera estas han evolucionado en diferentes especies para generar la enorme diversidad morfológica presente en la naturaleza.

El tiempo de floración es uno de los caracteres con mayor impacto en la productividad de los cultivos y por ello ha sido extensamente estudiado a nivel genético. Las hojas, y también el meristemo apical del tallo, perciben distintas señales ambientales (luz, temperatura, fotoperiodo…) y endógenas (edad, balance energético) que convergen en la regulación de tres genes integradores: FLOWERING LOCUS T (FT), SUPPRESSOR OF OVEREXPRESSION OF CO1 (SOC1) y

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FLOWERING AND INFLORSENCE ARCHITECTURE Our lab is interested in understanding the genetic control of flowering and of the development of the inflorescence, the part of the plant that subtend the flowers. We want to understand the genetic networks controlling these processes and how they have evolved to generate the huge diversity of architectures that are found in nature. Flowering time is one of the characters with the greatest impact on crop productivity and has therefore been extensively studied at the genetic level. The leaves, and also the shoot apical meristem, perceive different environmental (light, temperature, photoperiod ...) and endogenous signals (age, energy balance) that converge in the regulation of three integrating genes: FLOWERING LOCUS T (FT), SUPPRESSOR OF OVEREXPRESSION OF CO 1 (SOC1) and LEAFY (LFY). The FT gene codes for the florigen, a protein that moves from the leaf to the shoot apical meristem and induces flowering in response to photoperiod. The activation of these integrating genes, and their target genes, triggers flowering at the most appropriate time for the plant. Although there is a lot of information about the genetic network that controls this process, information on the metabolic changes that accompany this change in development is more limited. In the laboratory we try to identify molecules, endogenous and synthetic, that have potential as regulators of flowering. To this end, we have developed two different approaches that consist of the characterization of metabolic profiles during the floral induction process and the screening of small molecules with the capacity to alter the expression or function of the florigen (FT). Regarding inflorescence architecture, 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 shoots (secondary inflorescences), or even at 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.

REPRODUCTIVE DEVELOPMENT

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 LEAFY (LFY) and APETALA 1 (AP1) to the flanks of the SAM (Fig. 1). We have studied how TFL1 expression pattern is established, which genes regulate its expression and how they control inflorescence architecture. We have recently started studying the mode of action of TFL1, which are its direct targets and which proteins TFL1 interacts with to control the development of the plant. We also work with the legumes species pea, Medicago truncatula, and, more recently, chickpea, which have compound inflorescences. In addition to TFL1 , LFY and AP1 homologues, other novel genes participate in the legume inflorescence genetic network to specify the identity of the secondary inflorescence meristem and to control its activity, which determines the number of flowers formed in the secondary inflorescence. We work on the identification and characterization of these novel genes, aiming to understand how the genetic network has evolved to generate the legume compound inflorescence. Publicaciones

Publications

SERRANO-MISLATA A, FERNÁNDEZ-NOHALES P, DOMÉNECH MJ, HANZAWA Y, BRADLEY DJ AND MADUEÑO F (2016) Separate elements of the terminal flower 1 cis-regulatory region integrate pathways to control flowering time and shoot meristem identity. Development 142: 3315-27

LOZANO-SOTOMAYOR P, CHÁVEZ MONTES RA, SILVESTRE-VAÑÓ M,

HERRERA-UBALDO H, GRECO R, PABLO-VILLA J, GALLIANI B M, DIAZ-RAMIREZ D, WEEMEN-HENDRIKS M, BOUTILIER K, PEREIRA A, LUCIA COLOMBO, MADUEÑO F, MARSCH-MARTÍNEZ N, DE FOLTER S (2016) Altered expression of the bzip transcription factor drink me affects growth and reproductive development in arabidopsis thaliana. Plant Journal 88: 437-451

STÉFANIE MENEZES DE MOURA, SINARA ARTICO,CÁSSIO LIMA,SARAH

MUNIZ NARDELI, ANA BERBEL, OSMUNDO BRILHANTE OLIVEIRA-NETO, MARIA FÁTIMA GROSSI-DE-SÁ, CRISTINA FERRÁNDIZ, FRANCISCO MADUEÑO, MÁRCIO ALVES-FERREIRA (2017) Functional characterization of AGAMOUS-subfamily members from cotton during reproductive development and in response to plant hormones Plant Reproduction 30(1):19–39

KEVIN GOSLIN, BEIBEI ZHENG, ANTONIO SERRANO-MISLATA, LIINA

RAE, PATRICK T. RYAN, KAMILA KWAŚNIEWSKA, BENNETT THOMSON, DIARMUID S. Ó’MAOILÉIDIGH, FRANCISCO MADUEÑO, FRANK WELLMER, EMMANUELLE GRACIET (2017) Transcription Factor Interplay between LEAFY and APETALA1/CAULIFLOWER during Floral Initiation Plant Physiology 147:1097-1109

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Publicaciones Publications

JIANLING PENG, ANA BERBEL, FRANCISCO MADUEÑO AND RUJIN CHEN (2017) AUXIN RESPONSE FACTOR3 Regulates Compound Leaf Patterning by Directly Repressing PALMATE-LIKE PENTAFOLIATA1 Expression in Medicago truncatula Frontiers in Plant Sciences 8:artículo 1630 (doi: 10.3389/fpls.2017.01630)

ANTONIO SERRANO-MISLATA, KEVIN GOSLIN, BEIBEI ZHENG, LIINA

RAE, FRANK WELLMER, EMMANUELLE GRACIET & FRANCISCO MADUEÑO (2017) Regulatory Interplay between LEAFY, APETALA1/CAULIFLOWER and TERMINAL FLOWER1: New Insights into An Old Relationship Plant Signalling and Behaviour 12 (10):e1370164 (4 páginas) (doi: 10.1080/15592324.2017.1370164)"

Cursos Courses

Madueño, F. ‘Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ IBMCP-UPV 10 Horas en 2016 y 10 Horas en 2017

Proyectos Projects

‘Control genético de la arquitectura de la inflorescencia de leguminosas: nuevos genes para la mejora de su rendimiento (ARCHILEG)’ MINECO BIO2015-64307-R Duración: 1/1/2016 al 31/12/2018 IP: Franciso Madueño

Tesis Doctorales Doctoral Theses

Mariana Madruga Krüger. ‘Análise funcional dos genes VOZ em ervilha e arroz’ (2017) Universidad Federal de Pelotas, Brasil. Directores: Antonio Costa de Oliveira(FAEM/UFPel), Camila Pegoraro (FAEM/UFPel), Francisco Madueño Albi

Figure 1. Regulatory structure of the TFL1 promoter. The TFL1 genomic region (top). Phylogenetically conserved sequence blocks are in pink. Blue rectangles (I-V) mark the cis-regulatory regions of the TFL1 promoter. The defects in the TFL1 expression pattern caused by the deletion of each cis-regulatory region are indicated beneath. The diagrams in the first three rows illustrate the GUS expression pattern (blue) in shoot apices during development (from top to bottom per column: vegetative, floral transition and inflorescence bolting), observed in wild-type plants transformed with reporter constructs with deletions of the cis-regulatory regions (indicated with a dotted line). The bottom row illustrates the phenotypes observed for Arabidopsis tfl1-1 mutant plants transformed with genomic constructs with deletions of the corresponding cis-regulatory regions. (Figure taken from Serrano-Mislata et al., 2016, Development 143: 3315-3327).

Figura 1. Estructura regulatoria del promotor de TFL1. La región genómica de TFL1 se muestra arriba. Los bloques de secuencia filogenéticamente conservados están marcados en rosa. Los rectángulos azules (I-V) marcan las regiones reguladoras en cis del promotor de TFL1. Los defectos en el patrón de expresión de TFL1 causado por la eliminación de cada región reguladora se indican a continuación. Los diagramas en las primeras tres filas ilustran el patrón de expresión GUS (azul) en los ápices del tallo durante el desarrollo (de arriba abajo, por columna: vegetativo, transición floral e inflorescencia en “bolting”), observados en plantas del tipo silvestre transformadas con construciones “reportadoras” con delecciones de las regiones reguladoras en cis. La fila inferior ilustra los fenotipos observados para las plantas mutantes de Arabidopsis tfl1-1 transformadas con construcciones genómicas con delecciones de las correspondientes regiones reguladoras. (Reproducido de Serrano-Mislata et al., 2016, Development 143: 3315-3327).

Figure 2. LFY-VP16 causes ectopic expression of TFL1. A, pTFL1:GUS activity in a wild-type inflorescence. Staining was restricted to the shoot apical meristem. B to D, pTFL1:GUS activity in pLFY:LFY-VP16 inflorescences. B, Staining was observed in the center of the shoot apical meristem as well as in flowers. C and D, Staining at the base of the gynoecium (C) and along pedicels (D) in cleared flowers. Arrows point to ectopic pTFL1:GUS activity in flowers. E and F, Ectopic activation of pTFL1:GUS in plants expressing LFY-VP16 from a heat shock promoter. E, Seedlings grown at ambient temperature with pTFL1:GUS activity in the shoot apical meristem. F, Heat-shocked seedling with additional staining in cotyledons, leaves, and roots. Asterisks in panels A, B, E, and F mark the position of the shoot apical meristem. (Figure taken from Goslin, Zhen, Serrano-Mislata et al., 2017, Plant Phys. 174: 1097-1109).

Figura 2. LFY-VP16 causa la expresión ectópica de TFL1. A, Actividad de pTFL1:GUS en una inflorescencia de tipo silvestre. La tinción se restringió al meristemo apical del tallo. B a D, Actividad pTFL1: GUS en inflorescencias de LFY-VP16. B, Se observó tinción en el centro del meristemo apical del brote y en las flores. C y D, Tinción en la base del gineceo (C) y a lo largo de pedicelos (D) en flores clareadas con hidrato de cloral. Las flechas apuntan a la actividad pTFL1:GUS en las flores. E y F, Activación ectópica de pTFL1:GUS en plantas que expresan LFY-VP16 a dirigido con un promotor de choque térmico. E, Plántulas cultivadas a temperatura ambiente con sometida a choque con tinción adicional en cotiledones, hojas y raíces. Los asteriscos en los paneles A, B, E y F marcan la posición del meristemo apical del tallo. (Reproducido de Goslin, Zhen, Serrano-Mislata et al., 2017, Plant Phys. 174: 1097-1109).

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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 ) Concha Gómez Mena (Científico Titular CSIC / Research Scientist CSIC) Investigadores Pre-doctorales / Pre-Doctoral Researchers Sandra Fresquet Corrales Rim Hamza Rosa Sandoval Oliveros Tit. Superior Act. Técnicas y Profesionales/ Senior Technical Specialist Edelín Roque Mesa Técnico Superior de Laboratorio / Senior Technicians Laboratory Mª Cruz Rochina Peñalver Estudiante Trabajo Fin de Máster / Máster’s Thesis Students José Ricardo Linares González Pablo Romero García Marina Navarro Pedrós 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. Portada del nº 67 (6) de la revista Journal of Experimental Botany donde se publicó el artículo de Roque et al. (2016): Evolution by gene duplication of Medicago truncatula PISTILLATA-like transcription factors. Superior: flor wild-type de la leguminosa modelo Medicago truncatula. Medio: patrón de expresion del gen MtPISTILLATA (MtPI) en los primordios comunes de pétalos y estambres en una yema floral de M. truncatula. Inferior: pérdida de función del gen MtPI, un regulador maestro de la función B en M. truncatula. La flor muestra la conversion completa de pétalos en sépalos y de estambres en carpelos.

Fig. 1. Cover page of nº 67 (6) of Journal of Experimental Botany containing the article of Roque et al. (2016): Evolution by gene duplication of Medicago truncatula PISTILLATA-like transcription factors. Upper: wild-type flower of the model legume Medicago truncatula. Middle: gene expression pattern of the MtPISTILLATA gene (MtPI) in the common primordia to petals and stamens of a M. truncatula flower bud. Bottom: loss of function of MtPI, a master regulator of B-function in M. truncatula. The flower shows complete conversion of petals into sepals and stamens into carpels.

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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.


ROQUE E., FARES M., YENUSH L., ROCHINA M.C., WEN J., MYSORE K.S., GÓMEZ-MENA C., BELTRÁN J.P., CAÑAS L.A. (2016). Evolution by gene duplication of Medicago truncatula PISTILLATA-like transcription factors. Journal of Experimental Botany 67 (6): 1805-1817.

DE LA ROSA L., FAJARDO J., BELTRÁN J.P., CAÑAS L.A., PUEYO J.J., RUBIALES D., BEDMAR E.J., CORREA-GALEOTE D., PEIX A., RAMÍREZ-BAHENA, ARANJUELO I., HERNÁNDEZ J.A. (2016). Las legumbres en una agricultura sostenible. Capítulo 4 en: Las legumbres. A. Clemente y A.M. De Ron Eds. Colección Divulgación, Editorial Catarata (CSIC), Madrid, pp: 79-109.

FRESQUET-CORRALES S., ROQUE E., SARRIÓN-PERDIGONES A., ROCHINA M.C., LÓPEZ-GRESA M.P., DÍAZ-MULA H.M., BELLÉS J.M., TOMÁS-BARBERÁN F., BELTRÁN J.P., CAÑAS L.A. (2017). Metabolic engineering to simultaneously activate anthocyanin and proanthocyanidin biosynthetic pathways in Nicotiana spp. PLoS One 12(9):e0184839.

ROJAS-GRACIA P., ROQUE E., MEDINA M., ROCHINA M., HAMZA R., ANGARITA-DÍAZ P., MOREMO V., PÉREZ-MARTÍN F., LOZANO R., CAÑAS L.A., BELTRÁN J.P., GÓMEZ-MENA C. (2017). The parthenocarpic hydra mutant reveals a new function for a SPOROCYTELESS-like gene in the control of fruit set in tomato. New Phytologist 214: 1198-1212.

SANDOVAL-OLIVEROS, R; GUEVARA-OLVERA, L; BELTRÁN, JP; GÓMEZ-MENA, C; ACOSTA-GARCÍA, G. (2017). Developmental landmarks during flower development in jalapeño chili pepper (Capsicum annuum L.) and the of effect gibberellin in ovary growth. Plant Reproduction 30(3): 119-129

CAÑAS L.A., FRESQUET S., ROQUE E.M., ROCHINA M. BELTRÁN J.P. (2017). Forage legumes with improved nutritional value: condensed tannins to avoid pasture bloat. Chapter 8 in: Legumes for global food security. A. Clemente & J.C. Jiménez-López Eds. Nova Science Publishers, New York. pp: 183-223.

Cursos Courses

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



Fig. 2. Fenotipo del mutante partenocárpico hydra (Rojas-Gracia et al. 2017). (a-c) Morfología de la flor y el fruto de las plantas silvestres (cv. P73). (d-f) Morfología de la flor y el fruto del mutante hydra. En (b, e) la flor ha sido diseccionada para mostrasr los estambres y el carpelo. (c) Fruto maduro de una planta silvestre. (f) Fruto maduro del mutante hydra en el que no se forman semillas. Fig. 2. Phenotype of the parthenocarpic hydra mutant (Rojas-Gracia et al. 2017). (a-c) Morphology of wild-type flower and fruit (cv. P73). (d-f) Morphology of hydra mutant flower and fruit. In (b, e) the flower was dissected to expose the stamens and carpel. (c) Mature fruits from the wild-type cultivar. (f) Mature fruit form the hydra mutant showing the absence of seeds.

Rim Hamza. “Enhancement of tomato resistance to Tuta absoluta by the expression of two barley proteinase inhibitors”. Universidad Politécnica de Valencia, Departamento de Biotecnología (2017). Directores: Luis A. Cañas, José Pío Beltrán y Kamel Gaddour

María Rosa Sandoval Oliveros. “Análisis de la red génica que responde a giberelinas durante el desarrollo de fruto en chile (Capsicum annuum)”. Instituto Tecnológico de Celaya (México), Doctorado en Ciencias en Tecnología Bioquímica (2017). Directores: Gerardo Acosta García y Concepción Gómez Mena.

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Proyectos Projects

‘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 ‘Control genético del desarrollo floral en las leguminosas: papel de los genes catastrales en la formación de los órganos reproductivos’ MINECO (BIO2016-75485-R) Duración: 30/12/2016 – 29/12/2019 I.P.: Luis A. Cañas 01/04/2015 al 31/12/2017 ‘Micropropagación in vitro de variedades de lavanda y lavandín’ Contrato CSIC con empresa BIOPOLIS S.L. (Valencia). Dentro del Proyecto CLAMBER de CASTILLA-LA MANCHA BIOECONOMY REGION: Biomasa lignocelulósica herbácea procedente de sectores agroindustriales tradicionales de Castilla La-Mancha. Duración: 01/04/2015 – 31/12/2017 I.P.: José Pío Beltrán ‘Análisis del factor de transcripción SlDOF10 en el proceso de cuajado de fruto en tomate’ MINECO Proyecto Intramural (2017401041). Duración: 01/12/2017 – 31/11/2018 I.P.: Concepción Gómez Mena

Fig. 3. Ingeniería metabólica para activar simultáneamente las rutas de síntesis de antocianinas y proantocianidinas (Fresquet-Corrales et al. 2017). (a) Activación de la ruta de síntesis de antocianinas mediante la expresión de dos factores de transcripción (AmRosea1 y Am Delila) de A. majus y la de proantocianidinas mediante dos genes de M. truncatula (MtANR y MtLAR). (b) Construcción multigénica realizada en el sistema de clonaje GB2.0 conteniendo los 4 transgenes. (c) Hoja de M. truncatula cv. Jemalong 2HA con pigmentos antociánicos (izquierda) comparada con una de alfalfa sin producción de antocianinas (derecha). (d) Validación de la construcción multigénica mediante expresión transitoria en hojas agroinfiltradas de N. benthamiana. Hoja WT no infiltrada (izquierda), hoja control agroinfiltrada con DsRed (centro) y hoja infiltrada con la construcción multigénica mostrando pigmentación púrpura debida a la síntesis de antocianinas (derecha). (e) Planta WT no transformada de N. tabacum con hojas verdes (izquierda) y planta de N. tabacum transformada de forma estable con la construcción multigénica mostrando color púrpura constitutivo (derecha). (f) Flor de una planta WT no transformada de N. tabacum mostrando el típico color rosa pálido en sus pétalos (izquierda) y flor de una planta transgénica de N. tabacum mostrando un intenso color púrpura en sus pétalos (derecha).

Fig. 3. Metabolic engineering to simultaneously activate the anthocyanin and proanthocyanidin pathways (Fresquet-Corrales et al. 2017). (a) Activation of the anthocyanin pathway by means of two A. majus transcription factors (AmRosea1 and Am Delila) and the proanthocyanidin pathway by two M. truncatula genes (MtANR and MtLAR). (b) Multigenic construct performed by the GB2.0 cloning system containing the four transgenes. (c) Leaf of M. truncatula cv. Jemalong 2HA with anthocyanin patches (left) compared with an alfalfa leaf without anthocyanin production (right). (d) Validation of the multigenic construct by transient expression in agroinfiltrated N. benthamiana leaves. WT non-infiltrated leaf (left), control leaf agroinfiltrated with DsRed (center) and infiltrated leaf with the multigenic construct showing purple pigmentation due to anthocyanin production (right). (e) WT non-transformed N. tabacum plant with green leaves (left) and stable transformed N. tabacum plant with the multigenic construct showing constitutive purple color (right). (f) Flower of a WT non-transformed N. tabacum plant showing pale pink color (left) and flower of a stable transformed N. tabacum plant showing an intense purple color (right).


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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


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EDUARDO BUENO; JESÚS MUÑOZ BERTOMEU; FRANCISCO CAPOS; CANDIDO MARTÍNEZ; CARLOS TELLO; IRENE MARTÍNEZ ALMONACID; PATRICIA BALLESTER; MIGUEL SIMÓN MOYA; VERONIQUE BRUNAUD; LYNNE YENUSH; CRISTINA FERRÁNDIZ; RAMÓN SERRANO. (2016) Arabidopsis COGWHEEL1 links light perception and gibberellins with seed tolerance to deterioration. Plant Journal. 87: 583-596

MARIAN BEMER, HILDA VAN MOURIK, JOSE M MUIÑO, CRISTINA

FERRÁNDIZ, KERSTIN KAUFMANN, GERCO C ANGENENT. (2017) FRUITFULL controls SAUR10 expression and regulates Arabidopsis growth and architecture J. Exp. Botany 15:3391-3403

AFRICA GOMARIZ-FERNÁNDEZ, VERÓNICA SÁNCHEZ-GERSCHON,

CHLOÉ FOURQUIN, CRISTINA FERRÁNDIZ (2017) The role of SHI/STY/SRS genes in organ growth and carpel development is conserved in the distant eudicot species Arabidopsis thaliana and Nicotiana bentamiana. Frontiers in Plant Science 8:814

J. IREPAN REYES-OLALDE, VICTOR ZÚÑIGA-MAYO, JOANNA

SERWATOWSKA, RICARDO A. CHAVEZ MONTES, PAULINA LOZANO-SOTOMAYOR, HUMBERTO HERRERA-UBALDO, KARLA L. GONZÁLEZ-AGUILERA, PATRICIA BALLESTER, JUAN JOSÉ RIPOLL, IGNACIO EZQUER, DARIO PAOLO, ALEXANDER HEYL, LUCIA COLOMBO, MARTIN F. YANOFSKY, CRISTINA FERRÁNDIZ, NAYELLY MARSCH-MARTÍNEZ, STEFAN DE FOLTER (2017) The bHLH transcription factor SPATULA enables cytokinin signaling, and both activate auxin biosynthesis and transport genes at the medial domain of the gynoecium. PLOS Genetics 13:e1006726

PATRICIA BALLESTER, CRISTINA FERRANDIZ (2017) Shattering

fruits: Variations on a dehiscent theme. Current Opinion in Plant Biology 35:68-75

STEFANIE MENEZES DE MOURA, SINARA ARTICO, CASSIO LIMA, SARAH

MUNIZ NARDELI, ANA BERBEL, OSMUNDO BRILHANTE OLIVEIRA-NETO, MARIA FATIMA GROSSI-DE-SA, CRISTINA FERRANDIZ, FRANCISCO MADUEÑO, MARCIO ALVES-FERREIRA. (2017) Functional characterization of AGAMOUS-subfamily members from cotton during reproductive development and in response to plant hormones. Plant reproduction 30:19-39

Proyectos Projects

‘RiceStyle: Carpel evolution: a walk in the rice side.’ Unión Europea. H2020-MSCA-IF-2014-661678. Del 1-1-2016 al 31-12-2018. IP: Cristina Ferrandiz ‘LongLifeCrop: Understanding the molecular basis of global proliferative arrest in monocarpic plants: biotechnological strategies for increased fruit and seed production in annual crops’ BIO2015- 64531-R. Del 01/01/2016 al 31/12/2018. IP: Cristina Ferrandiz ‘Expresión y caracterización funcional comparada de genes de desarrollo de fruto en capsulas y bayas de las Solanaceae’ CSIC. COOPB20250. Del 1-1-2017 al 31-12-2018. IP: Cristina Ferrandiz

Cursos Courses

Ferrandiz, C. ‘Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ IBMCP-UPV 20 Horas en 2016 y 10 Horas en 2017

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



Patricia Ballester Fuentes. “Los genes NGATHA: análisis genético y molecular de su papel en la morfogénesis del gineceo de Arabidopsis thaliana.” (2016) Directora: Cristina Ferrándiz

África Gomariz Fernández. “Estudio de los complejos transcripcionales que dirigen la formación del pistilo en angiospermas mediante la identificación de sus dianas moleculares y de su conservación funcional durante la evolución de las dicotiledóneas.” (2017) Directora: Cristina Ferrándiz

Irene Martínez Fernandez. “ La ruta FUL-AP2 y la longevidad de los meristemos en Arabidopsis thaliana. Bases moleculares y potencial biotecnológico “ (2017) Directora: Cristina Ferrándiz

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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


LAURA MEDINA-PUCHE, MARIA JOSE CASTELLO, JUAN VICENTE CANET, JULIAN LAMILLA, MARIA LAURA COLOMBO, PABLO TORNERO (2017) β-carbonic anhydrases play a role in salicylic acid perception in Arabidopsis. PLOS One e0181820

Cursos Courses

Tornero, P. ‘Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ IBMCP-UPV 4 Horas en 2017

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

‘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) Esther Carrera Bergua (Contratado Doctor-CSIC / Research staff contract) Technical staff Teresa Sabater Gimeno (Ayudante de Investigación/ Technician) Estudiantes de Postgrado/ Postgraduate Students Pablo García Acero Mónica Montoya Novillo Javier López Martinez. Joan Freixas. Estudiantes de Proyecto Fin de Grado (TFG) / Undergraduate Students Andrea Marin Gloria Villanueva Párraga Rebeca Orosa Martínez Estudiantes de Biotecnología en prácticas / Student Traineeships Laura Viñals Itziar Estrada Alberto Cejudo Universidad de Roberto Boigues Muñoz Natalie Wantig Gamarra. Cristina Masegosa Pérez Carlos Bravo Buitrago Pedro Ramírez Navarro Juan Fernandez Visitantes extrajeros / Foreign Visitors Lucas Gaion ( Doctorando /UNESP/FCAV-Jaboticabal-SP Brasil. 2016) Soukaina RIDA (Erasmus +program. Cadi Ayyad University. Marruecos. 2016-17) Juliana Leles Costa (Doctoranda, Universidade de São Paulo. 2017)

METABOLISMO HORMONAL Y REGULACION DEL DESARROLLO DE LAS PLANTAS

El objetivo general de nuestra investigación es comprender el papel de las hormonas vegetales en la regulación del desarrollo de las plantas. En particular, estudiamos la regulación del metabolismo de giberelinas (GAs) y su interacción con otras hormonas en el control del desarrollo. En nuestra investigación utilizamos principalmente el tomate (Lycopersicon esculentum Mill, cultivar Micro - Tom) como sistema experimental, debido a su pequeño tamaño, rapidez de crecimiento, facilidad de transformación y a disponer de una colección de líneas isogenicas con mutaciones hormonales. También utilizamos otros sistemas experimentales, como Arabidopsis u otras solanáceas, para estudiar el papel de las hormonas en algunos procesos concretos.

Durante el periodo 2016-2017, la actividad del grupo se ha centrado en estudiar el papel de las giberelinas (GAs) en el control de la morfogénesis de los óvulos de tomate, a través del proyecto BIO2014-55946 y en el papel del metabolismo hormonal en la embriogénesis de microsporas de Solanáceas, a través del proyecto AGL2014-55177-R . En colaboración con otros grupos de investigación, hemos estudiado las relaciones entre el metabolismo de giberelinas y los microRNAs reguladores del desarrollo del fruto de tomate (da Silva et al., 2017) y su interacción con el metabolismo de carotenoides (Moreno et al., 2016). También hemos estudiamos los cambios inducidos por el ambiente en el metabolismo hormonal y su papel en las respuestas al estrés, en particular el papel de las GAs en las respuestas a salinidad (Kazachkova et al., 2016) y a sequia o déficit nutricional (Wild et al., 2016). En gran parte de estos trabajos hacemos uso de las facilidades del Laboratorio de Análisis de Fitohormonas del IBMCP (con un equipo de LC-MS de última generación) que está bajo nuestra supervisión y gestión, además de dar servicio a la comunidad científica de española.

Figura 1. Las GAs inhiben la formación de óvulos en tomate. El número de óvulos se reduce en plantas de tomate MicroTom (MT) cuando son tratadas con GA

3 (10-5 M y en líneas con mayor contenido endógeno de GAs activas (L4;

superproductora del enzima GA20ox1) o con las respuestas a GAs inducidas constitutivamente (mutante Procera) Figure 1. GA regulates ovule number in tomato. The number of ovules is reduced in tomato MicroTom plants (MT) when treated with GA

(10-5

M) or in lines with higher content of active GAs (L4, super producer of the GA20ox1 enzyme) or with the GA responses constitutively induced (Procera mutant)

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REGULATION OF HORMONE METABOLISM AND PLANT 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. The general objective of our research is to understand the role of plant hormones in the regulation of plant development. In particular, we have studied the regulation of gibberellin metabolism (GA) and its interaction with other plant hormones to control the development of tomato (Lycopersicon esculentum Mill) using micro - Tom as an experimental system, due to its small size, rapid growth , ease of transformation and availability of a line of isogenic lines with hormonal mutations. Occasionally, and in collaboration with other research groups, we use other experimental systems such as Arabidopsis or other Solanaceae, to study the role of hormones in specific processes.

During the period 2016-2017, the group's activity focused on the role of gibberellins (GA) in ovules formation through the BIO2014-55946 project and on the role of hormonal metabolism in the microspore embryogenesis, through the project AGL2014-55177-R. In collaboration with other research groups, we have studied the relationships between the GAs and microRNAs (da Silva et al., 2017) and between GAs and carotenoid metabolism (Moreno et al., 2016). We have also studied the changes induced by the environment in the hormonal metabolism and its role in stress responses, in particular, the role of GA in the responses to salinity (Kazachkova et al., 2016) and drought or nutritional deficit (Wild et al., 2016). In many of these works we have used the facilities of the Laboratory of Phytohormone Analysis of the IBMCP (with a LC-MS equipment of last generation) run by our group.


KAZACHKOVA Y, KHAN A, ACUNA T, LÓPEZ-DÍAZ I, CARRERA E, KHOZIN-GOLDBERG I, FAIT A AND BARAK S. (2016). Salt Induces Features of a Dormancy-Like State in Seeds of Eutrema (Thellungiella) salsugineum, a Halophytic Relative of Arabidopsis. Front. Plant Sci.7: p1071 03 August

WILD M, DAVIÈRE JM, REGNAULT T, SAKVARELIDZE-ACHARD L, CARRERA E, LOPEZ DIAZ I, CAYREL A, DUBEAUX G, VERT G, ACHARD P. (2016).Tissue-specific regulation of gibberellin signaling fine-tunes Arabidopsis iron deficiency responses. Dev Cell. 18; 37(2):190-200

MORENO JC, CERDA A, SIMPSON K, LOPEZ-DIAZ I, CARRERA E, HANDFORD M, AND STANGE CR. (2016). Increased Nicotiana tabacum fitness through positive regulation of carotenoid, gibberellin and chlorophyll pathways promoted by Daucus carota lycopene β-cyclase (Dclcyb1) expression. J Exp Bot. 67 (8): 2325-2338

DA SILVA EM, SILVA GFFE, BIDOIA DB, DA SILVA AZEVEDO M, DE JESUS FA, PINO LE, PERES LEP, CARRERA E, LÓPEZ-DÍAZ I, NOGUEIRA FTS. (2017). microRNA159-targeted SlGAMYB transcription factors are required for fruit set in tomato. The Plant Journal. 92(1): 95-109

Cursos Courses

Esther Carrera ‘‘Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ IBMCP UPV 3 Horas

Isabel Lopez Diaz ‘Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ IBMCP UPV 1 Horas

Proyectos Projects

‘Las giberelinas en el control de la morfogénesis de los óvulos.’ Entidad financiadora: Plan Nacional de I+D+i (BIO2014-55946).

‘Nuevas vías de mejora de la embriogénesis de microsporas en solanáceas recalcitrantes: estudio de la autofagia, la upr y la regulación hormonal’. Entidad financiadora: Plan Nacional de I+D+i (AGL2014-55177-R).

Figura 2. Localización diferencial de auxinas (A) y giberelinas (B) en el ovario de flores de tomate. Patrón de actividad GUS en los ovarios de tomate expresando una construcción inducible por auxina, pDR5: GUS, (A); o una construcción expresada bajo un promotor de biosíntesis de GAs, pSlGA20x1:GUS, (B) O, primordios del óvulo; P, placenta Figure 2. Differential localization of auxins (A) and gibberellins (B) in the ovary of tomato flowers. GUS expression pattern in ovaries of tomato plants expressing a transgene, pDR5: GUS, inducible by auxin (A); or a construction expressed under a GA biosynthesis promoter, pSlGA20x1:GUS, (B). O, primordia of the ovule; P, placenta

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Investigadores de Plantilla / Contracted Researchers Pedro Luis Rodriguez Egea (Profesor de Investigación OPI / Research Professor CSIC) Investigadores Post-doctorales / Post-Doctoral Researchers Jorge Lozano Juste Borja Belda Palazón Alberto Coego González Investigadores Pre-doctorales / Pre-Doctoral Researchers Lesia Rodriguez Solovey Marta Peirats Llobet Mª Angeles Fernández López José Julián Valenzuela Irene García Maquilón Técnicos Especialistas Laboratorio / Laboratory Technicians Vicente Fauli Amaro

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.

Para ello aprovecharemos los recientes avances del grupo, 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), Citrus sinensis (naranjo), Vitis vinifera (vid) and Setaria viridis (setaria). 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 una mayor tolerancia a sequía. Estos abordajes se complementarán con estudios para identificar nuevas proteínas reguladoras de los receptores de ABA y moléculas activadoras de los receptores.

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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. 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), Citrus sinensis orange), Vitis vinifera grapevine) and Setaria viridis (setaria). 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, and small molecules acting as ABA agonists.


PEIRATS-LLOBET,M., HAN,S.K., GONZALEZ-GUZMAN,M., JEONG,C.W., RODRIGUEZ,L., BELDA-PALAZON,B., WAGNER,D. AND RODRIGUEZ,P.L. (2016) A direct link between abscisic acid sensing and the chromatin remodeling ATPase BRAHMA via core ABA signaling pathway components. Molecular Plant 9:136-147

DIAZ,M., SANCHEZ-BARRENA,M.J., GONZALEZ-RUBIO,J.M.,

RODRIGUEZ,L., FERNANDEZ,D., ANTONI,R., YUNTA,C., BELDA-PALAZON,B., GONZALEZ-GUZMAN,M., PEIRATS-LLOBET,M., MENENDEZ,M., BOSKOVIC,J., MARQUEZ,J.A., RODRIGUEZ,P.L. AND ALBERT,A. (2016) Calcium-dependent oligomerization of CAR proteins at cell membrane modulates ABA signaling Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A 113:396-405

ANTONI,R., DIETRICH,D., BENNETT,M.J. AND RODRIGUEZ,P.L. (2016)

Hydrotropism: Analysis of the Root Response to a Moisture Gradient. Methods Mol. Biol. 1398:pag3-9

KRZYWINSKA,E., BUCHOLC,M., KULIK,A., CIESIELSKI,A., LICHOCKA,M.,

DEBSKI,J., LUDWIKOW,A., DADLEZ,M., RODRIGUEZ,P.L. AND DOBROWOLSKA,G. (2016) Phosphatase ABI1 and okadaic acid-sensitive phosphoprotein phosphatases inhibit salt stress-activated SnRK2.4 kinase BMC. Plant Biol. 16:136-148

BELDA-PALAZON,B., RODRIGUEZ,L., FERNANDEZ,M.A.,

CASTILLO,M.C., ANDERSON,E.A., GAO,C., GONZALEZ-GUZMAN,M., PEIRATS-LLOBET,M., ZHAO,Q., DE WINNE,N., GEVAERT,K., DE JAEGER,G., JIANG,L., LEON,J., MULLEN,R.T. AND RODRIGUEZ,P.L. (2016) FYVE1/FREE1 Interacts with the PYL4 ABA Receptor and Mediates its Delivery to the Vacuolar Degradation Pathway. Plant Cell 28:2291-2311

CHEN,J., YU,F., LIU,Y., DU,C., LI,X., ZHU,S., WANG,X., LAN,W.,

RODRIGUEZ,P.L., LIU,X., LI,D., CHEN,L. AND LUAN,S. (2016) FERONIA interacts with ABI2-type phosphatases to facilitate signaling cross-talk between abscisic acid and RALF peptide in Arabidopsis Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A 113:E5519-27

WU,Q., ZHANG,X., PEIRATS-LLOBET,M., BELDA-PALAZON,B., WANG,X.,

CUI,S., YU,X., RODRIGUEZ,P.L. AND AN,C. (2016) Ubiquitin Ligases RGLG1 and RGLG5 Regulate Abscisic Acid Signaling by Controlling the Turnover of Phosphatase PP2CA. Plant Cell 28:2178-2196

RODRIGUEZ, P.L. (2016) Abscisic acid catabolism generates phaseic

acid, a molecule able to activate a subset of ABA receptors. Molecular Plant 9:1448-1450

YU,F., LOU,L., TIAN,M., LI,Q., DING,Y., CAO,X., WU,Y., BELDA-

PALAZON,B., RODRIGUEZ,P.L., YANG,S. AND XIE,Q. (2016) ESCRT-I component VPS23A affects ABA signaling by recognizing ABA receptors for endosomal degradation. Molecular Plant 9:1570-1582

KRZYWINSKA,E., KULIK,A., BUCHOLC,M., FERNANDEZ,M.A.,

RODRIGUEZ,P.L. AND DOBROWOLSKA,G. (2016) Protein phosphatase type 2C PP2CA together with ABI1 inhibits SnRK2.4 activity and regulates plant responses to salinity. Plant Signal. Behav. 11:e1253647

PEDRO L. RODRIGUEZ Y JOSE M. PARDO (2016) Biotecnología agrícola

para mejorar la tolerancia a sequía y salinidad. Boletín de la Sociedad Española de Bioquímica y Biología Molecular 188:21-24

PEDRO L. RODRIGUEZ (2016) Señalización y Biosíntesis del ABA.

Boletín de la Sociedad Española de Fisiología Vegetal 63:43-50

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Cursos Courses

P.L. Rodriguez ‘Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ UPV-CSIC 8 Horas en 2016 y 8 Horas en 2017

Proyectos Projects

‘DrugCrops. Drug discovery to improve drought tolerance in crops’ UE. H2020-MSCA-IF-2015-707477 Del 1-3-2017 al 1-3-2019 I.P.: Jorge Lozano-Juste and P.L. Rodriguez ‘Regulación de la señalización del ABA mediante mecanismos que afectan localización subcelular, vida media y actividad de receptores para reforzar tolerancia vegetal a sequía.’ MINECO. BIO2014-52537-R. Del 1-1-2015 al 31-12-2018 I.P.: P.L. Rodriguez ‘Edición de genoma y biología química para aumentar la tolerancia a sequía de los cultivos.’ MINECO. EUIN2017-86741. Del 1-1-2017 al 31-12-2018 I.P.: P.L. Rodriguez



LING,Y., ALSHAREEF,S., BUTT,H., LOZANO-JUSTE,J., LI,L., GALAL,A.A., MOUSTAFA,A., MOMIN,A.A., TASHKANDI,M., RICHARDSON,D.N., FUJII,H., AROLD,S., RODRIGUEZ,P.L., DUQUE,P. AND MAHFOUZ,M.M. (2017) Pre-mRNA splicing repression triggers abiotic stress signaling in plants. Plant J. 89:291-309

ARBONA,V., ZANDALINAS,S.I., MANZI,M., GONZALEZ-GUZMAN,M.,

RODRIGUEZ,P.L. AND GOMEZ-CADENAS,A. (2017) Depletion of abscisic acid levels in roots of flooded Carrizo citrange (Poncirus trifoliata L. Raf. x Citrus sinensis L. Osb.) plants is a stress-specific response associated to the differential expression of PYR/PYL/RCAR receptors. Plant Mol. Biol. 93, . 93:623-640

PIZZIO, G.A. AND RODRIGUEZ, P.L. (2017) In-gel-kinase assay.

Bioprotocols 7:1-12, DIETRICH,D., PANG,L., KOBAYASHI,A., FOZARD,J.A., BOUDOLF,V.+.,

BHOSALE,R., ANTONI,R., NGUYEN,T., HIRATSUKA,S., FUJII,N., MIYAZAWA,Y., BAE,T.W., WELLS,D.M., OWEN,M.R., BAND,L.R., DYSON,R.J., JENSEN,O.E., KING,J.R., TRACY,S.R., STURROCK,C.J., MOONEY,S.J., ROBERTS,J.A., BHALERAO,R.P., DINNENY,J.R., RODRIGUEZ,P.L., NAGATANI,A., HOSOKAWA,Y., BASKIN,T.I., PRIDMORE,T.P., DE VEYLDER,L., TAKAHASHI,H. AND BENNETT,M.J. (2017) Root hydrotropism is controlled via a cortex-specific growth mechanism. Nature Plants 3:17057-61

MORENO-ALVERO,M., YUNTA,C., GONZALEZ-GUZMAN,M., LOZANO-

JUSTE,J., BENAVENTE,J.L., ARBONA,V., MENENDEZ,M., MARTINEZ-RIPOLL,M., INFANTES,L., GOMEZ-CADENAS,A., RODRIGUEZ,P.L. AND ALBERT,A. (2017) Structure of Ligand-Bound Intermediates of Crop ABA Receptors Highlights PP2C as Necessary ABA Co-receptor. Mol. Plant 10:1250-1253

VICENTE,J., MENDIONDO,G.M., MOVAHEDI,M., PEIRATS-LLOBET,M.,

JUAN,Y.T., SHEN,Y.Y., DAMBIRE,C., SMART,K., RODRIGUEZ,P.L., CHARNG,Y.Y., GRAY,J.E. AND HOLDSWORTH,M.J. (2017) The Cys-Arg/N-End Rule Pathway Is a General Sensor of Abiotic Stress in Flowering Plants. .Current Biology volumen 27:3183-90

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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/Bl azquezAlabadiLab/


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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/Bl azquezAlabadiLab/


A FELIPO-BENAVENT, N BLANCO-TOURIÑÁN, F MARTINELLI, MIGUEL

A. BLÁZQUEZ, DAVID ALABADÍ (2016) New role of sawtooth transcription factors in the shift to photoautotrophic growth in plants. New Biotechnology 33:425-425

N BLANCO-TOURIÑÁN, T LECHÓN, V PALOMARES, L SANZ, MIGUEL A.

BLÁZQUEZ, O LORENZO (2016) Involvement of prohibitin in nitric oxide (NO) homeostasis during developmental processes and salt stress in arabidopsis. New Biotechnology 33:412-412

MOHAMAD ABBAS, JORGE HERNÁNDEZ-GARCÍA, MIGUEL A.

BLÁZQUEZ, DAVID ALABADÍ (2016) Reduction of IAA methyltransferase activity compensates for high-temperature male sterility in Arabidopsis. New Biotechnology 33:435-435

BRIONES-MORENO, A., HERNÁNDEZ-GARCÍA, J., VARGAS-CHÁVEZ, C.,

ROMERO-CAMPERO, F.J., ROMERO, J.M., VALVERDE, F. Y BLÁZQUEZ, M.A (2017) Evolutionary analysis of DELLA-associated transcriptional networks. Frontiers in Plant Science 8:626

LÓPEZ-MOYA, F., ESCUDERO, N., ZAVALA-GONZÁLEZ, E.A., ESTEVE-

BRUNA, D., BLÁZQUEZ, M.A., ALABADÍ, D. Y LÓPEZ-LLORCA, L.V. (2017) Induction of auxin biosynthesis and WOX5 repression mediate changes in root development in Arabidopsis exposed to chitosan. Scientific Reports 7:16813

Capítulos de Libro Book Chapters

STEPHEN G. THOMAS, MIGUEL A. BLÁZQUEZ, DAVID ALABADÍ

(2016) DELLA Proteins: Master Regulators of Gibberellin-Responsive Growth and Development. The Gibberellins: 189-228


Berta Sotillo Saúco ‘Análisis de la variación genética natural de la fotomorfogénesis en Arabidopsis thaliana’ Directores: MA Blázquez / D. Alabadí Amelia Felipo Benavent ‘Modulation of primary meristem activity by DELLA-TCP interaction in Arabidopsis’ Directores: Miguel A. Blázquez, David Alabadí e Ignacio Rubio Somoza Federico Grau Enguix ‘Genética Química aplicada a la señalización por giberelinas y fosfato en Arabidopsis’ Directores: MA Blázquez / D. Alabadí

Cursos Courses

D. Alabadí ‘Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ IBMCP-UPV 24 Horas en 2016 y 24 Horas en 2017 M.A. Blázquez ‘Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ IBMCP-UPV 6 Horas en 2016 y 6 Horas el 2017 M.A. Blázquez y D. Alabadí ‘PhD School on "Environmental Regulation of Plant Development"’ IBMCP 20 Horas en 2016

Proyectos Projects

‘Análisis evolutivo de un 'hub' funcional en plantas [HUBFUN]’ MINECO BFU2016-80621-P. Duración: Diciembre 2016- Diciembre 2019 IP: MA Blázquez ‘Increasing reproductive success in crops under high ambient temperature [REPROHEAT]’ H2020 Unión Europea. H2020-MSCA-IF-2015-704697. Duración: Febrero 2017-Enero 2019. IP: MA Blázquez ‘Empleo de herramientas biotecnológicas para la mejora de la adormidera’ H2020 ALCALIBER, SA. Duración: Julio 2016-Marzo 2018. IP: MA Blázquez/D. Alabadi ‘Regulación de la actividad de la RNA Pol II y del proccesamiento alterntivo de mRNAS por DELLA-prefoldina en Arabidopsis [GAPOLAS]’ MINECO. BIO2016-79133-P. Duración: Diciembre 2016- Diciembre 2019. IP: D. Alabadi ‘New DELLA-based biotechnological tools for sustainable Agriculture [DELLATECH]’ H2020 Unión Europea. H2020-MSCA-IF-2016-746396. Duración: Marzo 2017-Febrero 2019. IP: MA Blázquez

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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 Pre-doctorales / Pre-Doctorals Researchers Daniela Barry Trastoy (Beca UPV) Técnicos Especialistas Laboratorio / Laboratory Technicians Clara Fuster Almunia Estudiante Máster / Master Student Alejandro Heres Gonzalbes Javier Ocaña Cuesta

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 científico de nuestro grupo tiene como objetivo estudiar el mecanismo molecular por el cual las giberelinas (GAs) coordinan la determinación del número de óvulos en la placenta del pistilo durante las fases tempranas de su desarrollo. La formación de óvulos y semillas es un proceso esencial en el ciclo vital de las plantas ya que asegura su correcta reproducción, además de tener una gran importancia económica al repercutir directamente en el rendimiento de los cultivos. El número de óvulos está determinado por una compleja red génica en la que participan factores transcripcionales, como ANT o los genes CUCs, y las vías de señalización hormonal de brasinoesteroides (BRs), auxinas y citoquininas (CKs). Los datos obtenidos por nuestro grupo señalan a las GAs como un nuevo regulador clave, mediante la acción de las proteínas DELLA, en el control de la correcta determinación del número de óvulos y de semillas en sistemas modelo como Arabidopsis y en especies de interés agronómico. Para conocer y caracterizar el mecanismo molecular de la formación de óvulos por GAs utilizamos una combinación de aproximaciones genético-moleculares y genómicas: - Caracterizar a nivel molecular la interacción de las proteínas DELLA y los factores CUC1/CUC2 durante la formación de los óvulos, prestando especial atención a la identificación y descripción de las dianas directas del módulo DELLA-CUC en la placenta, responsables finalmente de la formación de óvulos. - Conocer y caracterizar otras proteínas interactoras de las DELLA participan en la regulación del número de óvulos. - Profundizar en la caracterización de la interacción genética-molecular de las GAs y los BRs en la formación de los óvulos de tomate, estudiando la regulación del metabolismo de GAs por BRs e identificando los genes dianas de la actividad DELLA. - Desarrollar herramientas biotecnológicas basadas en el conocimiento adquirido en los puntos anteriores para aumentar la producción de semillas en colza, una especie de interés agronómico para la obtención de aceites vegetales y muy próxima filogenéticamente a Arabidopsis.

Figura 1. Portada del número de Diciembre de 2016 de la revista Plant Physiology, donde aparece el artículo de Gomez et al., (2016) Gibberellins regulate ovule integument development by interfering with the transcription factor ATS. Plant Physiol 172: 2403-2415 Figure 1. Cover of the December issue of the journal Plant Physiology, which includes the article by Gomez et al., (2016) Gibberellins regulate ovule integument development by interfering with the transcription factor ATS. Plant Physiol 172: 2403-2415

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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 scientific project of our group aims to study the molecular mechanism by which gibberellins (GAs) coordinate the determination of the number of ovules in the placenta during the early stages of pistil development. The formation of ovules and seeds is an essential process in the life cycle of plants as it ensures their correct reproduction, besides having a great economic importance to directly affect the yield of crops. The number of ovules is determined by a complex gene network participated by transcriptional factors, such as ANT or the CUCs, and the hormonal signaling pathways of brassinosteroids (BRs), auxins and cytokinins (CKs). The data obtained by our group point to GAs as a new key regulator, through the action of DELLA proteins, in the control of the correct determination of the number of ovules and seeds in model systems such as Arabidopsis and in species of agronomic interest. To know and characterize the molecular mechanism of ovule formation by GAs we use a combination of genetic-molecular and genomic approaches: - Characterize at molecular level the interaction of DELLA proteins and CUC1 / CUC2 factors during ovule formation, paying special attention to the identification and description of the direct gene targets of the DELLA-CUC module in the placenta, ultimately responsible for the formation of ovules. - Uncover and characterize other DELLA-interacting proteins that participate in the regulation of the number of ovules. - Deepen the characterization of the genetic-molecular interaction of GAs and BRs in the formation of tomato ovules, studying the regulation of GAs metabolism by BRs and identifying the target genes of DELLA activity. - Develop biotechnological tools based on the knowledge acquired to increase the production of seeds in oilseed rape, a species of agronomic interest for obtaining vegetable oils and very close phylogenetically to Arabidopsis.


ESTORNELL LH, GÓMEZ MD, PÉREZ-AMADOR MA, TALÓN M, TADEO

FR (2016) Secondary abscission zones: understanding the molecular mechanisms triggering stylar abscission in citrus. Acta Horticulturae 1051

GOMEZ MD, VENTIMILLA D, SACRISTAN R, PEREZ-AMADOR MA (2016) Gibberellins regulate ovule integument development by interfering with the transcription factor ATS. Plant Physiol 172: 2403-2415

LEIDA C, DAL RÌ A, DALLA COSTA L, GÓMEZ MD, POMPILI V, SONEGO P, ENGELEN K, MASUERO D, RÍOS G, MOSER C (2016) Insights into the role of the berry-specific ethylene responsive factor VviERF045. Frontiers in Plant Science 7:1793

GIMENO-FERRER F, PASTOR-CANTIZANO N, BERNART-SILVESTRE C, SELVI-MARTINEZ P, VERA-SIRERA F, GAO C PEREZ-AMADOR MA, JIANG L, ANIENTO F, MARCOTE MJ (2017) α2-COP is involved in early secretory traffic in Arabidopsis and is required for plant growth. J Exp Bot 68: 391-401

MERELO P, AGUSTÍ J, ARBONA V, COSTA ML, ESTORNELL LH, GÓMEZ-CADENAS A, COIMBRA S, GÓMEZ MD, PÉREZ-AMADOR MA, TALÓN M, TADEO FR (2017) Cell wall remodeling in abscission zone cells during ethylene-promoted fruit abscission in citrus. Front Plant Sci 8: 126

REIG C, GIL-MUÑOZ F, VERA-SIRERA F, GARCÍA-LORCA A, MARTÍNEZ-FUENTES A, MESEJO C, PÉREZ-AMADOR MA, AGUSTÍ M (2017) Bud sprouting and floral induction and expression of FT in loquat [Eriobotrya japonica (Thunb.) Lindl.]. Planta 246:915-925.

Cursos Courses

Gómez MD. ‘Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’. IBMCP-UPV 18 Horas Gómez MD. ‘Técnicas de Microscopía En Tejidos Vegetales’. Curso de formación del CSIC. IBMCP-UPV 25 Horas Proyectos Projects

‘Las giberelinas en el control de la morfogénesis de los óvulos.’ MINECO-FEDER BIO2014-55946-P. Del 01/01/2015 – 30/06/2018 IP: M.A. Pérez-Amador

Figura 3. Relación del número de óvulos por pistilo con la posición que ocupa la flor en la inflorescencia principal, en plantas silvestres (Ler) y en el mutante nulo 4xdella. Figure 3. Correlation between ovule number and the possition of the flower in the main inflorescence in wild-type plants (Ler) and the quadruple della mutant 4xdella.

Figure 2. La mutación doble gid1a gid1b de los receptores de GAs causa defectos en la formación del gametofito femenino en el óvulo, lo que conlleva una reducción del número de semillas. Figure 2. Mutant in the GA receptors gid1a gid1b shows defects in the megagametophyte, which result in the reduction in seed number.

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Investigadores de Plantilla / Contracted Researchers Alejandro Ferrando Monleon (Científico Titular CSIC / Research Scientific-CSIC)

Titulado Superiores/ Graduates Laetitia Poidevin

Visitantes / Visitors Dilek Unal (Universidad Bilecik Seyh Edebali, Turquía)

MECANISMOS MOLECULARES DE ACCIÓN DE LAS POLIAMINAS

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 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 SACL. Nuestros trabajos recientes se han centrado en elucidar los mecanismos mediante los cuales la termoespermina regula la traducción de los factores SACL mediante ensayos de traducción in vivo en protoplastos. Estos trabajos se realizan en colaboración con los grupos dirigidos por el Prof. Miguel A. Blázquez (IBMCP) y el de Ykä Helariutta (Sainsbury Lab & Universidad de Helsinki).

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 consiste en aliviar el estancamiento que ocasiona la incorporación de prolinas sucesivas durante la traducción. Para entender las funciones biológicas del eje espermidina/eIF5A hemos realizado un abordaje genético de desactivación condicional en Arabidopsis. La desactivación de la enzima de hipusinación DHS (desoxihipusina sintasa) nos ha permitido elucidar una serie de funciones no descritas hasta el momento para esta ruta, implicadas tanto en procesos de desarrollo como en adaptación a condiciones adversas de crecimiento.

Funciones de las poliaminas y la biosíntesis de proteínas en la tolerancia del polen a altas temperaturas. Con esta nueva línea de investigación proponemos evaluar el papel asignado a las poliaminas en la tolerancia del polen a altas temperaturas en Arabidopsis, y su posible relación con la traducción de proteínas en esas condiciones. Para ello hemos establecido en el laboratorio la tecnología de análisis de huella ribosomal (Riboseq), que permite la secuenciación masiva de fragmentos de mRNA protegidos por los ribosomas, como una aproximación al proceso de traducción a nivel global con resolución a nivel de nucleótido.

Polen germinado a 22°C Polen germinado a 32°C Fig 1. Estudiamos el proceso síntesis de proteínas del polen de Arabidopsis en condiciones de altas temperaturas. Para ello recogemos el polen de plantas crecidas en invernadero, que es germinado in vitro a altas temperaturas y analizado por técnicas de perfil de huella ribosomal (Riboseq) y validado por técnicas proteómicas.

Fig 1. We are studying to what extent protein biosynthesis of germinated Arabidopsis pollen is affected by heat stress . To this aim we collect pollen from soil-grown Arabidopsis plants to be germinated in vitro at optimum and high temperature and analysed by Ribosome footprinting technology (Riboseq) and validated by proteomic studies.

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MOLECULAR MECHANISMS OF POLYAMINE FUNCTION

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 SACL transcription factors. Our recent work focuses on the elucidation of the mechanism of function of thermospermine on the translation of SACL genes by means of in vivo translation assays with protoplasts. These studies are carried out in collaboration with the groups of Prof. Miguel A. Blázquez (IBMCP) and Ykä Helariutta (Sainsbury Lab & University of Helsinki)

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. To understand the biological functions of the axis spermidine/eIF5A, we have generated transgenic Arabidopsis for conditional inactivation of the hypusination enzyme DHS (deoxyhypusine synthase). The characterization of these transgenic plants has allowed the elucidation of unknown functions for this pathway related to plant growth and development.

Functions of polyamines and protein biosynthesis on pollen thermotolerance. With this new research line we aim to evaluate the assigned roles of polyamines on Arabidopsis pollen thermotolerance and its potential relationship with protein biosynthesis under those conditions. For this purpose we have established in the laboratory the Ribosome Footprint Profiling technology (Riboseq) that allows the characterization and analysis of massively sequenced ribosome-protected mRNA fragments as a proxy to understand global translation with subcodon resolution.


TORIBIO, R; MUÑOZ, A; CASTRO-SANZ, A; FERRANDO, A; BERROCAL-

LOBO, M; CASTELLANO, MM (2016) Evolutionary aspects of translation regulation during abiotic stress and development in plants. Evolution of the Protein Synthesis Machinery and Its Regulation, 477-490

BELDA-PALAZON B; ALMENDARIZ C; MARTI E; CARBONELL J; FERRANDO A (2016) Relevance of the Axis Spermidine/eIF5A for Plant Growth and Development. Frontiers In Plant Science 7: 245

FERRANDO, A; CASTELLANO, MM; LISON, P; LEISTER, D; STEPANOVA, AN; HANSON, J (2017) Editorial: Relevance of Translational Regulation on Plant Growth and Environmental Responses. Frontiers In Plant Science 8: 2170

Proyectos Projects

‘Papel de la espermidina y de la biosintesis de proteinas en la tolerancia del polen a las altas temperaturas’ MINECO BIO2015-70483-R Del 01/01/2016 al 31/12/2018 IP: A FERRANDO

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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 Silvina Mangano (visiting scientist from Instituto Leloir, Argentina)

Investigadores Pre-Doctorales / Pre-Doctoral Researchers Álvaro Costa Broseta Técnicos Especialistas Laboratorio / Laboratory Technicians Vicente Faulí Amaro

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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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.


LEÓN J, COSTA A, CASTILLO MC (2016) Nitric oxide triggers a transient metabolic reprogramming in Arabidopsis. Scientific Reports 6, 37945.

BELDA-PALAZON B, RODRIGUEZ L, LORENZO-ORTS L, FERNANDEZ MA,

CASTILLO MC, ANDERSON EM, GAO C, GONZALEZ-GUZMAN M, ZHAO Q, DE WINNE N, GEVAERT K, DE JAEGER G, JIANG L, LEÓN J, MULLEN RT, RODRIGUEZ PL (2016) The ESCRT component FYVE1/FREE1 interacts with the PYL4 ABA receptor and mediates its delivery to the vacuolar degradation pathway. The Plant Cell 28: 2291-2311.

Proyectos Projects

‘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

Fig 1: El NO regula el estado redox y la permeabilidad celular / NO regulates redox state and cell permeability

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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. UGrupos de InvestigaciónU:

• 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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BIOTECNOLOGÍA Y MEJORA VEGETAL DE ESPECIES CULTIVADAS

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 Javier García-Andrade Serrano María García Caballer

Investigadores Pre-doctorales / Pre-Doctoral Researchers Carlos Angulo Sánchez Beatriz Gonzalez García Miguel Ozáez Martínez Ayudante Investigación / Research Assistants Begoña Balaguer Zamora

MECANISMOS DE RESPUESTA DE LAS PLANTAS A AGRESIONES PATOGÉNICAS. BIOTECNOLOGÍA EN CULTIVOS ENERGÉTICOS. Nuestra investigación está centrada en dos temáticas fundamentales. Una de ellas hace referencia al entendimiento de los mecanismos moleculares y la identificación de genes que son necesarios para 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 como sistema experimental ARABIDOPSIS thaliana. La otra temática, está relacionada con la realización de aproximaciones genómicas y genéticas en un cultivo energético de referencia: Euphorbia lathyris L.. 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 la finalidad de contribuir a la producción de biocombustibles de segunda y tercera generación a partir de materia prima vegetal. De manera particular, pretendemos entender las bases moleculares y celulares que median en la diferenciación y el crecimiento de las células laticíferas en esta especie vegetal. Esto resulta de suma importancia, ya que son las células laticíferas las que actúan como despensa energética de esta especie y son las portadoras de los “energy carriers”, en particular de los metabolitos derivados de la ruta de los terpenoides.

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PLANT BREEDING AND BIOTECHNOLOGY OF CROP SPECIES

Figure. Distribution pattern of laticifers cells in Euphorbia lathyris intact leaves as revealed by whole-mount staining with Sudan Blabk B. Whole-mount preparation of an emerging leaf close to the apical meristem, with predominant distribution of laticifers tubular cells close to the midrib (A) and details of a sector close to the leaf tip at different magnification (B). (C) Magnification of laticifer cell in a leaf epidermal peel showing a characteristic H-Bifurcation pattern.

PLANT RESPONSES TO PATHOGENS. BIOTECHNOLOGY OF ENERGY CROPS. Our research deals with two major important topics. One refers to the understanding of the mechanisms developed by plants to deploy defenses when encountering pathogenic microorganisms. An important issue in our research is the understanding of the molecular mechanisms mediating disease resistance and susceptibility to pathogens. Towards this end, we employ Arabidopsis as a model experimental system. Energy crops, and in particular Euphorbia lathyris L., is the other topic of our research. We are performing genetic and genomic approaches to domesticate this plant species in order to maximize production of molecules with added value for the bioenergy sector and contribute to the development of second and third generation biofuels. In particular we try to understand molecular and cellular bases mediating laticifer cell differentiation in E. lathyris, as this type of cells represents not only a paradigmatic process of cellular differentiation and growth in eukaryotes but also is the cell factory where major energy carriers (in particular triterpenoids) are synthesized and long lastly stored.


CASTELBLANQUE L , BALAGUER B , MARTÍ C, RODRÍGUEZ JJ , OROZCO

M, VERA P (2016) Novel Insights into the Organization of Laticifer Cells: A Cell Comprising a Unified Whole System. Plant Physiology 172: 1032-1044

SCHALLER A; STINTZI A; RIVAS S; SERRANO I; CHICHKOVA NV;

VARTAPETIAN AB; MARTÍNEZ D; GUIAMÉT JJ; SUELDO DJ; VAN DER HOORN RAL; RAMÍREZ V; VERA P (2017) From structure to function - a family portrait of plant subtilases. New Phytologist 218: 879–881

CASTELBLANQUE L, BALAGUER B, MARTÍ C, RODRÍGUEZ JJ, OROZCO

M, VERA P. (2017) Multiple facets of laticifer cells. Plant Signalling & Behavior. 12(7): e1300743

Proyectos Projects

‘ Sobre los mecanismos de Susceptibilidad a patógenos en Arabidopsi’s. BFU2015-68199-R. Fecha de inicio-fin: 01 / 01/ 2015 - 31/ 12 / 2018 IP: Pablo Vera 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. Fecha de inicio-fin: 01 / 01/ 2014 - 31 / 12 / 2017 IP: Pablo Vera Vera


Javier García-Andrade Serrano ‘Función de OCP3 e la resistencia de Arabidopsis frente a hongos necrotrofos’. Universidad Politécnica de Valencia (2016) Beatríz González García ‘Implicación de las modificaciones de tRNA y del metabolismo de los folatos en la respuesta inmune de Arabidopsis’. Universidad Politécnica de Valencia (2017)

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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).


ESTELA GIMENEZ - LAURA CASTAÑEDA - BENITO PINEDA - IRVIN L.

PAN - VICENTE MORENO - TRINIDAD ANGOSTO - RAFAEL LOZANO (2016) TOMATO AGAMOUS1 and ARLEQUIN/TOMATO AGAMOUS-LIKE1 MADS-box genes have redundant and divergent functions required for tomato reproductive development. Plant Molecular Biology 91:513-531

JUAN F. CAMPOS, BEATRIZ CARA, FERNANDO PÉREZ-MARTÍN, BENITO

PINEDA, ISABEL EGEA, FRANCISCO B. FLORES, NIEVES FERNANDEZ-GARCIA, JUAN CAPEL, VICENTE MORENO, TRINIDAD ANGOSTO, RAFAEL LOZANO, MARIA C. BOLARIN (2016) The tomato mutantars1(altered response to salt stress 1) identifies an R1-type MYB transcription factor involved in stomatal closure under salt acclimation. Plant biotechnology journal 14:1345-1356

FERNANDO J. YUSTE-LISBONA, MURIEL QUINET1, ANTONIA

FERNÁNDEZ-LOZANO, BENITO PINEDA, VICENTE MORENO, TRINIDAD ANGOSTO, RAFAEL LOZANO (2016) Characterization of vegetative inflorescence (mc-vin) mutant provides new insight into the role of MACROCALYX in regulating inflorescence development of tomato. Scientific Reports 6:18796

PÉREZ-MARTÍN, FERNANDO; YUSTE-LISBONA, FERNANDO J.; PINEDA

CHAZA, BENITO JOSÉ; @; GARCÍA SOGO, BEGOÑA; ANTÓN MARTÍNEZ, MARÍA TERESA; SANCHEZ MARTÍN-SAUCEDA, SIBILLA; GIMÉNEZ CAMINERO, MARIA ESTELA; ATARÉS HUERTA, ALEJANDRO; FERNÁNDEZ-LOZANO, ANTONIA; ORTIZ-ATIENZA A; GARCÍA-ALCÁZAR M; CASTAÑEDA, LAURA; ROCIO FONSECA; CAPEL, C; GOERGEN ., GERALDINE; SANCHEZ-LOPEZ, JORGE; JORGE LUIS QUISPE; JUAN CAPEL SALINAS; TRINIDAD ANGOSTO TRILLO; MORENO FERRERO, VICENTE; LOZANO, R (2017) A collection of enhancer trap insertional mutants for functional genomics in tomato. Plant Biotechnology Journal 15:1439-1452

JAIME-PÉREZ N; PINEDA CHAZA, BENITO JOSÉ; GARCÍA SOGO, BEGOÑA;

ATARÉS HUERTA, ALEJANDRO; ATHMAN A; BYTS CS; RAQUEL OLÍAS; ASINS, M.; GILLIHAM M; MORENO FERRERO, VICENTE; BELVER, ANDRÉS (2017) The sodium transporter encoded by the HKT1;2 gene modulates sodium/potassium homeostasis in tomato shoots under salinity. Plant Cell & Environment 40:658-671

MANUEL GARCÍA-ALCÁZAR, ESTELA GIMÉNEZ, BENITO PINEDA,

CARMEN CAPEL, BEGOÑA GARCÍA-SOGO, SIBILLA SÁNCHEZ, FERNANDO J. YUSTE-LISBONA, TRINIDAD ANGOSTO, JUAN CAPEL, VICENTE MORENO & RAFAEL LOZANO (2017) Albino T-DNA tomato mutant reveals a key function of 1-deoxy-D-xylulose-5-phosphate synthase (DXS1) in plant development and survival. Scientific Reports 7:1-12

PILAR ROJAS-GRACIA, EDELIN ROQUE, MONICA MEDINA, MARICRUZ

ROCHINA, RIM HAMZA, MARIA PILAR ANGARITA-DIAZ, VICENTE MORENO, FERNANDO PEREZ-MARTIN, RAFAEL LOZANO, LUIS CAÑAS, JOSE PIO BELTRAN, CONCEPCION GOMEZ-MENA (2017) The parthenocarpic hydra mutant reveals a new function for a SPOROCYTELESS-like gene in the control of fruit set in tomato. New Phytologist 214:1198–1212

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Cursos Courses

A. ATARÉS “Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas” IBMCP-UPV 150 Horas en 2016 y 110 en 2017 Proyectos Projects

‘Genomica funcional y mejora genetica de tomate: importancia agronomica del balance desarrollo - estres abiotico’ MINISTERIO DE ECONOMIA INDUSTRIA Y COMPETITIVIDAD. AGL2015-64991-C3-3-R. Duración: 1-1-2016 a 1-1-2019. IP: V. Moreno ‘Desarrollo de un protocolo de regeneracion adventicia de cañamo (cannabis sativa l.) Que sirva de base para iniciar un programa basado en el aprovechamiento de la variacion somaclonal’ HEMP TRADING S.L.U. Duración: 30/10/2017 - 30/10/2018. IP: V. Moreno



Geraldine Goergen ‘Generación de líneas T-DNA de tomate (Solanum lycopersicum L.), identificación de mutantes de inserción afectados en caracteres del desarrollo y caracterización de mutantes de fruto partenocárpico’ UPV (2016). Directores: Vicente Moreno/Benito Pineda Sin¡billa Sánchez Martín-Sauceda ‘Generación de mutantes de inserción de tomate cultivado y silvestre e identificación de genes implicados en procesos de desarrollo y tolerancia a estrés abiótico’ UPV (2016) . Directores: Vicente Moreno/Benito Pineda Peter Schleicher ‘Mutagenesis insercional en tomate y Solanum pennellii: Identificación de mutantes en inserción alterados en el desarrollo y la tolerancia a la salinidad.’ UPV (2017). Directores: Moreno Ferrero, Vicente; Atarés Huerta, Alejandro Jorge Sánchez López ‘Generación de líneas T-DNA de tomate (Solanum lycopersicum) para la identificación de mutantes de inserción alterados en la morfogénesis y el desarrollo vegetal’ UPV. (2017). Directores: Moreno Ferrero, Vicente; Atarés Huerta, Alejandro

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RAMBLA JL, MEDINA A, FERNÁNDEZ-DEL-CARMEN A, BARRANTES

W, GRANDILLO S, CAMMARERI M, LÓPEZ-CASADO G, RODRIGO G, ALONSO A, GARCÍA-MARTÍNEZ S, PRIMO J, RUIZ JJ, FERNÁNDEZ-MUÑOZ R, MONFORTE AJ, GRANELL A. (2016) Identification, introgression, and validation of fruit volatile QTLs from a red-fruited wild tomato species.. J Exp Bot 68(3):429-442

ESCOBAR-BRAVO R, ALBA JM, PONS C, GRANELL A, KANT MR, MORIONES E, FERNÁNDEZ-MUÑOZ R. (2016) A Jasmonate-Inducible Defense Trait Transferred from Wild into Cultivated Tomato Establishes Increased Whitefly Resistance and Reduced Viral Disease Incidence. Front Plant Sci. 2016 Nov 22;7:1732

POYATOS-PERTÍÑEZ S, QUINET M, ORTÍZ-ATIENZA A, YUSTE-LISBONA FJ, PONS C, GIMÉNEZ E, ANGOSTO T, GRANELL A, CAPEL J, LOZANO R. (2016) A Factor Linking Floral Organ Identity and Growth Revealed by Characterization of the Tomato Mutant unfinished flower development (ufd). Front Plant Sci;7:1648.

RAMBLA JL, TRAPERO-MOZOS A, DIRETTO G, RUBIO-MORAGA A, GRANELL A, GÓMEZ-GÓMEZ L, AHRAZEM O. (2016) Gene-Metabolite Networks of Volatile Metabolism in Airen and Tempranillo Grape Cultivars Revealed a Distinct Mechanism of Aroma Bouquet Production. Front Plant Sci.7:1619.

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

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.

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https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/28040800














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.


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

PONS C, MARTÍ C, FORMENT J, CRISOSTO CH, DANDEKAR AM, GRANELL A. (2016) A genetic genomics-expression approach reveals components of the molecular mechanisms beyond the cell wall that underlie peach fruit woolliness due to cold storage. Plant Mol Biol.92(4-5):483-503.

BARRANTES W, LÓPEZ-CASADO G, GARCÍA-MARTÍNEZ S, ALONSO A, RUBIO F, RUIZ JJ, FERNÁNDEZ-MUÑOZ R, GRANELL A, MONFORTE AJ. (2016) Exploring New Alleles Involved in Tomato Fruit Quality in an Introgression Line Library of Solanum pimpinellifolium. Front Plant Sci. 17;7:1172

BARRERO-GIL J, HUERTAS R, RAMBLA JL, GRANELL A, SALINAS J. (2016) Tomato plants increase their tolerance to low temperature in a chilling acclimation process entailing comprehensive transcriptional and metabolic adjustments. Plant Cell Environ.39(10):2303-18

RACOVITA RC, HEN-AVIVI S, FERNANDEZ-MORENO JP, GRANELL A, AHARONI A, JETTER R. (2016) Composition of cuticular waxes coating flag leaf blades and peduncles of Triticum aestivum cv. Bethlehem. Phytochemistry 130:182-92

FERNANDEZ-MORENO JP, TZFADIA O, FORMENT J, PRESA S, ROGACHEV I, MEIR S, ORZAEZ D, AHARONI A, GRANELL A. (2016) Characterization of a New Pink-Fruited Tomato Mutant Results in the Identification of a Null Allele of the SlMYB12 Transcription Factor. Plant Physiol.171(3):1821-36

VAZQUEZ-VILAR M, BERNABÉ-ORTS JM, FERNANDEZ-DEL-CARMEN A, ZIARSOLO P, BLANCA J, GRANELL A, ORZAEZ D. (2016) A modular toolbox for gRNA-Cas9 genome engineering in plants based on the GoldenBraid standard. Plant Methods. 12:10

POLTURAK G, BREITEL D, GROSSMAN N, SARRION-PERDIGONES A, WEITHORN E, PLINER M, ORZAEZ D, GRANELL A, ROGACHEV I, AHARONI A. (2016) Elucidation of the first committed step in betalain biosynthesis enables the heterologous engineering of betalain pigments in plants. New Phytol.210(1):269-83

JUAREZ, P., V. VIRDI, A. DEPICKER, AND D. ORZAEZ, (2016) Biomanufacturing of protective antibodies and other therapeutics in edible plant tissues for oral applications. Plant Biotechnology Journal, 14(9)1791-1799

DICKER, M., M. TSCHOFEN, D. MARESCH, J. KÖNIG, P. JUAREZ, D. ORZAEZ,

F. ALTMANN, H. STEINKELLNER, AND R. STRASSER (2016) Transient glyco-engineering to produce recombinant IgA1 with defined N-and O-glycans in plants.. Frontiers in Plant Science 7:18.

FERNANDEZ-MORENO, J.P., S. MALITSKY, J. LASHBROOKE, A.K. BISWAL,

R.C. RACOVITA, E.J. MELLEROWICZ, R. JETTER, D. ORZAEZ, A. AHARONI, AND A. GRANELL (2016) An efficient method for medium throughput screening of cuticular wax composition in different plant species. Metabolomics 12 (4)NA


OUSSAMA AHRAZEM, GIANFRANCO DIRETTO, JAVIER

ARGANDOÑA, ANGELA RUBIO-MORAGA, JOSÉ M JULVE, DIEGO ORZAEZ, ANTONIO GRANELL, AND LOURDES GOMEZ-GOMEZ (2017). Evolutionarily distinct carotenoid cleavage dioxygenases are responsible for crocetin production in the dicot Buddleja davidii Journal of Experimental Botany 68(16):4663-4677

JULVE PARREÑO, JOSE MANUEL; HUET, ESTEFANÍA; FERNÁNDEZ-

DEL-CARMEN, ASUN; SEGURA, ALVARO; VENTURI, MICOL; GANDIA, ANTONI; PAN, WEI-SONG; ALBALADEJO, IRENE; FORMENT, JAVIER; PLA, DAVINIA; WIGDOROVITZ, ANDRÉS; CALVETE, JUAN J.; GUTIÉRREZ, CARLOS; GUTIÉRREZ, JOSÉ MARÍA; GRANELL, ANTONIO; ORZAEZ, DIEGO (2017) Synthetic Biology approach for consistent production of plant-made recombinant polyclonal antibodies against snake venom toxins. Plant Biotechnology Journal 16(3):727-736

MARÍA URRUTIA, JOSÉ LUIS RAMBLA, ANTONIO GRANELL,

AMPARO MONFORT (2017) Mapping the ‘wild strawberry’ aroma in a Fragaria vesca NIL collection. Plant Physiology and Biochemistry 121 (2017) 99–117

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Cursos Courses

D. Orzez ‘Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ IBMCP-UPV 20 Horas en 2016 y 20 Horas en 2017

Fernández Moreno, Josefina Patricia ‘Mejora De La Calidad Del Fruto De Tomate. Caracterización De Genes Y Regiones Génicas Asociadas Al Metabolismo Especializado En Fruto De Tomate’ (2016) Directores: D. Orzaez / A. Granell Vázquez Vilar, Marta ‘Diseño Genético En Solanáceas Mediante Ensamblaje Estandarizado De Elementos De La Ruta De Los Flavonoide’ (2016) Directores: D. Orzaez / A. Granell Estefania Huet ‘Nuevas metodologías para la producción de anticuerpos recombinantes en plantas’ (2017) Directores: D. Orzaez / A. Granell Cocaliadis Caisson, María Florencia ‘A multilevel, developmentally controlled gene engineering strategy or tomato fortification and protection’ (2017) Directores: D. Orzaez / A. Granell

Proyectos Projects

‘Diseño de circuitos génicos sintéticos y ortogonales para plantas mediante el uso de factores programables de unión a DNA basados en la arquitectura CRISPR-Cas9.’ MINECO. BIO2016-78601-R. Duración: 01/01/16-31/12/18. IP: D. Orzaez ‘Nuevos productos cosméticos y sanitarios mediante la producción recombinante de proteínas y anticuerpos para inmunoafinidad.’ MINECO. RTC-2015-4374-1. Duración: 01/03/2015 - 01/07/2017. IP: D. Orzaez


CORRALES, ALBA-ROCIO ; CARRILLO, LAURA; LASIERRA, PILAR; G. NEBAUER, SERGIO; DOMINGUEZ-FIGUEROA, JOSÉ; RENAU-MORATA, BEGOÑA; POLLMANN, STEPHAN; GRANELL, ANTONIO; MOLINA, ROSA; VICENTE-CARBAJOSA, JESÚS; MEDINA, JOAQUÍN (2017) Dual Role of Cycling Dof Factor 3 (CDF3) in the regulation of flowering time and abiotic stress responses in Arabidopsis. Plant Cell Environ. 40(5):748-764

VAZQUEZ VILAR, MARTA; FERNANDEZ-DEL-CARMEN, ASUN; SARRION-PERDIGONES, ALEJANDRO; OCHOA-FERNANDEZ, ROCIO; ZIARSOLO, PEIO; BLANCA, JOSE; GRANELL, ANTONIO; ORZAEZ, DIEGO (2017) A large collection of “phytobricks” for Plant Synthetic Biology documented with refined functional specifications. Nucleic Acids Research 45(4): 2196–2209

DENISE TIEMAN, GUANGTAO ZHU, MARCIO RESENDE, CUONG NGUYEN, DAWN BIES, JOSE LUIS RAMBLA, KRISTTY STEPHANIE ORTIZ BELTRAN, MARK TAYLOR, BO ZHANG, HIROKI IKEDA, ZHONGYUAN LIU, JOSEF FISHER, ANTONIO MONFORTE, DANI ZAMIR, ANTONIO GRANELL, MATIAS KIRST, SANWEN HUANG, HARRY KLEE (2017) A chemical genetic roadmap to improved tomato flavor. Science 355(6323):391-394

JOSEFINA-PATRICIA FERNANDEZ-MORENO, DORIT LEVY-SAMOCHA, SERGEY MALITSKY, ANTONIO MONFORTE, ITAY OFNER, DIEGO ORZAEZ, ASAPH AHARONI, ANTONIO GRANELL (2017) Uncovering quantitative trait loci and candidate genes for tomato fruit cuticular lipid composition using the Solanum pennellii introgression line population. J. Exp. Bot 68(11):2703-2716

LÓPEZ-GRESA MP, LISÓN P, CAMPOS L, RODRIGO I, RAMBLA JL, GRANELL A, CONEJERO V, BELLÉS JM (2017) A non-targeted metabolomics approach unravels the VOC network underlying the tomato immune response against bacteria. Front. Plant Sci 8:1188

QUENTIN GASCUEL, GIANFRANCO DIRETTO, ANA MARGARIDA FORTES, ANTONIO GRANELL (2017) Use of natural diversity and biotechnology approaches to increase quality and nutritional content of tomato and vine fleshy fruits. Frontiers in Plant Science 8:652

FORTES, AM, GRANELL A, PEZZOTTI M, BOUZAYEN M (2017) Molecular and metabolic mechanisms associated with fleshy fruit quality. Frontiers in Plant Science 8: 1236

SARRA BOUAGGA, ALBERTO URBANEJA, JOSÉ L. RAMBLA,

ANTONIO GRANELL, MERITXELL PÉREZ-HEDO (2017) Orius laevigatus strengthens its role as biological control agent by inducing plant defenses. Journal of Pest Science 91(1):55-64

C. BESADA, G. SANCHEZ, R. GIL, A. GRANELL AND A. SALVADOR

(2017) Metabolomic analysis reveal the changes in volatile compounds associated with the spontaneous generation of new loquat cultivars. Food Research International 100(Pt 1):234-243


SAWSEN SDIRI, JOSE LUIS RAMBLA, CRISTINA BESADA, ANTONIO

GRANELL, ALEJANDRA SALVADOR (2017) Changes in the Volatile Profile of Citrus Fruit. Submitted to Postharvest Degreening Treatment. Postharvest Biology and Technology 133: 48-56.

MERITXELL PEREZ-HEDO; JOSE L. RAMBLA; ANTONIO GRANELL;

ALBERTO URBANEJA (2017) Biological activity and specificity of Miridae-induced plant volatiles. Biocontrol 63(2): 203–213

PASIN F, BEDOYA LC, BERNABÉ-ORTS JM, GALLO A, SIMÓN-

MATEO C, ORZAEZ D, GARCÍA JA. (2017) Multiple T-DNA Delivery to Plants Using Novel Mini Binary Vectors with Compatible Replication Origins. ACS Synth Biol6 (10):1962-1968


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Investigadores de Plantilla / Contracted Researchers Antonio J Monforte Gilabert (Científico Titular CSIC / Research Scientific CSIC) Carlos Romero Salvador (Científico Titular CSIC / Scientist CSIC) Investigadores Post-doctorales / Post-Doctorals Researchers Clara Pons Puig Mª José Gonzalo Pascual Cecilia Martínez Martínez

Técnicos de Laboratorio / Laboratory Technicians Soledad Casal Ventura Sara Gimeno Peris Estudiante Máster / Master Student Pablo Sipowicz Dorra Fackhet Gonçalo da Silva Chaymaa Riahi Mariem Mhimdi

GENÓMICA EN MEJORA GENÉTICA El principal objetivo es la aplicación de la genómica para Mediante la genética de poblaciones, genética cuantitativa y teoría de la mejora que integramos con agronomía, biología molecular y genómica diseccionamos genes implicados en caracteres de interés agronómico. Generamos herramientas útiles para el desarrollo de nuevos cultivares, así como, conocimiento para comprender mejor las bases genéticas de la variación fenotípica de los caracteres agronómicos. Utilizamos marcadores moleculares, genotipado de alto rendimiento, mapas genéticos, análisis de QTLs y desarrollo de líneas de introgresión o QTL-NILs, con énfasis en el descubrimiento de nueva variabilidad genética a partir de especies silvestres. Los proyectos que estamos desarrollando son: - Caracterización de QTLs implicados en la morfología del fruto y en la domesticación de melón. Hemos localizado QTLs implicados en la forma del fruto y domesticación y estamos identificando genes implicados por clonación posicional. - Barreras reproductivas interespecíficas en Cucumis. Estudiamos los sistemas que regulan la incompatibilidad interespecífica con el fin último de encontrar vías para superarlos y facilitar la introgresión de caracteres de interés agronómico en el melón cultivado con un abordaje multidisciplinar que hace uso de la genómica, la transcriptómica, la biología molecular y celular. - Caracteres reproductivos en Prunus (frutales de hueso). Analizamos las bases genéticas del sistema de autoincompatibilidad que opera en este género, identificamos QTLs relacionados con el proceso de floración y rastreamos mutaciones que puedan afectar a la reproducción. - Genética de la calidad del fruto de tomate. Diseccionamos genéticamente caracteres de calidad de fruto como morfología, color, contenido en azúcares, acidez y compuestos volátiles en una colección de líneas de introgresión a partir de S. pimpinellifolium. - Valorización de las variedades tradicionales de tomate europeas dentro del proyecto TRADITOM. Hemos recopilado una colección de 1.800 variedades tradicionales con las que estamos realizando una exhaustiva caracterización agronómica, de calidad de fruto y postcosecha, genómica y metabolómica. - Tolerancia a altas temperaturas en tomate (TOMGEM). Estamos identificando variedades con capacidad de cuajar frutos a altas temperaturas y QTLs implicados en este proceso.

Figura 1. Tubos polínicos de la especie asiática ‘Cucumis melo var. agrestis’ rechazados en el estigma de la especie silvestre africana ‘Cucumis dipsaceus’.

Figure 1. Pollen tubes of the Asian species ‘C. melo var. agrestis’ rejected at the stigma of African wild species ‘C. dipsaceus’.

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GENOMICS IN PLANT BREEDING The principal scientific objective is the application of We use population genetics, quantitative genetics and breeding that we integrate with agronomy , molecular biology and genomics to dissect genes involved in agronomic traits . We generate useful tools for the development of new cultivars, as well as basic knowledge to better understand the molecular and genetic basis of the phenotypic variation of agronomic traits. We use molecular markers , high throughput genotyping , genetic mapping , QTL analysis and development of introgression lines or QTL - NILs, with emphasis on the discovery of new genetic variation from wild or unadapted germplasm . The specific projects we are developing are: - Characterization of QTLs involved in fruit morphology and domestication of melon. We have located QTLs involved in fruit shape and domestication and identifying the genes by map-based cloning. - Interspecific reproductive barriers in Cucumis. We study the interspecific incompatibility with the aim to overcome it to introgress new genetic variability in melon with multidisciplinary approaches as genomics, transcriptomics, celular and molecular biology. - Reproductive traits in Prunus (stone fruits). We analyze the genetics of the self-incompatibility system operating in this genus, we identify QTLs related with the flowering process and we search for mutations affecting reproduction.. - Genetics of tomato fruit quality . We dissect genetically fruit quality traits as morphology , color, sugar content , acidity and volatile compounds studying a collection of introgression lines form S. pimpinellifolium. - Study of European tomato traditional cultivars in the TRADITOM project. We have gathered 1.800 traditional varieties and doing an exhaustive characterization including agronomy, fruit quality and post-harvest, genomics and metabolomics. - Heat tolerance in tomato (TOMGEM). We are identifying varieties capable of setting fruits at high temperatura and QTLs involved in this process.

Publicaciones Publications BARRANTES, W., LOPEZ-CASADO, G., GARCIA-MARTINEZ, S., ALONSO, A.,

RUBIO, F., RUIZ, J.J., FERNANDEZ-MUNOZ, R., GRANELL, A., MONFORTE, A.J. (2016) Exploring New Alleles Involved in Tomato Fruit Quality in an Introgression Line Library of Solanum pimpinellifolium. Frontiers in plant science 7: 1172-1172

PERPINA, G., ESTERAS, C., GIBON, Y., MONFORTE, A.J., PICO, B. (2016) A

new genomic library of melon introgression lines in a cantaloupe genetic background for dissecting desirable agronomical traits. Bmc Plant Biology 16: 21

ZEBALLOS, J.L., ABIDI, W., GIMENEZ, R., MONFORTE, A.J., MORENO, M.A.,

GOGORCENA, Y. (2016) Mapping QTLs associated with fruit quality traits in peach Prunus persica (L.) Batsch using SNP maps. Tree Genetics & Genomes 12: 37

ARGYRIS JM, DIAZ A, RUGGIERI V, FERNANDEZ M, JAHRMANN T, GIBON

Y, PICO B, MARTIN-HERNANDEZ AM, MONFORTE AJ, GARCIA-MAS J. (2017) QTL Analyses in Multiple Populations Employed for the Fine Mapping and Identification of Candidate Genes at a Locus Affecting Sugar Accumulation in Melon (Cucumis melo L.) Frontiers in Plant Science 8(1679): 1-20

DIAZ A, MARTIN-HERNANDEZ AM, DOLCET-SANJUAN R, GARCES-

CLAVER A, ALVAREZ JM, GARCIA-MAS J, PICO B, MONFORTE AJ. (2017) Quantitative trait loci analysis of melon (Cucumis melo L.) domestication-related traits Theoretical and Applied Genetics 130:1837-1856

FERNANDEZ-MORENO JP, LEVY-SAMOHA D, MALITSKY S, MONFORTE

AJ, ORZAEZ D, AHARONI A, GRANELL A (2017) Uncovering tomato quantitative trait loci and candidate genes for fruit cuticular lipid composition using the Solanum pennellii introgression line population. Journal of Experimental Botany 68:2703-2716

GASCUEL Q, DIRETTO G, MONFORTE AJ, FORTES AM, GRANELL A

(2017) Use of Natural Diversity and Biotechnology to Increase the Quality and Nutritio nal Content of Tomato and Grape Frontiers in Plant Science 8(652): 1-24

MONTERO-PAU J, BLANCA J, ESTERAS C, MARTINEZ-PEREZ EM, GOMEZ

P, MONFORTE AJ, CANIZARES J, PICO B (2017) An SNP-based saturated genetic map and QTL analysis of fruit-related traits in Zucchini using Genotyping-by-sequencing Bmc Genomics 18(94): 1-21

PERPINA G, CEBOLLA-CORNEJO J, ESTERAS C, MONFORTE AJ, PICO B

(2017) MAK-10': A Long Shelf-life Charentais Breeding Line Developed by Introgression of a Genomic Region from Makuwa Melon. Hortscience 52: 1633-1638

RAMBLA JL, MEDINA A, FERNANDEZ-DEL-CARMEN A, BARRANTES W,

GRANDILLO S, CAMMARERI M, LOPEZ-CASADO G, RODRIGO G, ALONSO A, GARCIA-MARTINEZ S, PRIMO J, RUIZ JJ, FERNANDEZ-MUNOZ R, MONFORTE AJ, GRANELL A. (2017) Identification, introgression, and validation of fruit volatile QTLs from a red-fruited wild tomato species. Journal of Experimental Botany 68:429-442

RIOS P, ARGYRIS J, VEGAS J, LEIDA C, KENIGSWALD M, TZURI G,

TROADEC C, BENDAHMANE A, KATZIR N, PICO B, MONFORTE AJ, GARCIA-MAS J (2017) ETHQV6.3 is involved in melon climacteric fruit ripening and is encoded by a NAC domain transcription factor. Plant Journal 91:671-683

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Cursos Courses

A. Monforte. ‘Máster en “Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ IBMCP-UPV (2016-2017) 10 Horas/año A. Monforte. ‘Máster en “Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ IBMCP-UPV (2016-2017) 10 Horas/año A. Monforte. ‘Curso Nacional de Mejora Genética de Plantas’ (2016) Sociedad Española de Genética and Universidad de Almería. 4 horas. A. Monforte. ‘Màster Universitari en Investigació i Biotecnologia Agràries’ Universitat Jaume I (2016) 4 horas A. Monforte. 'Horticultural Genetics and Biotechnology' Mediterranean Agronomic Institute center of Chania (MAICh), Chania (Creta) (2016-2017) 20 horas/año Carlos Romero. ‘Máster en “Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ IBMCP-UPV (2016-2017) 10 Horas/año

Proyectos Projects

‘Evolucion y diversificacion en cucumis. Genetica de la domesticacion, morfologia de fruto y barreras Reproductivas’ MINISTERIO DE ECNOMOÍA Y COMPETITIVIDAD. AGL2015-64625-C2-2-R. Del 01/01/2016 al 31/12/20118. IP: A. Monforte y C. Romero

Figura 2. Ejemplos de variedades de tomate recolectadas y estudiadas en el Proyecto TRADITOM, indicando su origen geográfico. Figure 2. Examples of European traditional tomato varieties collected and studied in the TRADITOM Project, indicating their geographic origin.


Publicaciones Publications DENISE TIEMAN, GUANGTAO ZHU, MARCIO F. R. RESENDE JR., TAO LIN,

CUONG NGUYEN, DAWN BIES, JOSE LUIS RAMBLA, KRISTTY STEPHANIE ORTIZ BELTRAN, MARK TAYLOR, BO ZHANG, HIROKI IKEDA, ZHONGYUAN LIU, JOSEF FISHER, ITAY ZEMACH, ANTONIO MONFORTE, DANI ZAMIR, ANTONIO GRANELL, MATIAS KIRST, SANWEN HUANG, HARRY KLEE (2017) A chemical genetic roadmap to improved tomato flavor. Science 355:391-394

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Figure 1. Volatile sesquiterpenes emitted by different tissues of Pineapple sweet orange. From top to bottom, young flushes, mature leaves, flowers, peel and pulp from mature fruit.

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.

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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.


RODRÍGUEZ, A., PERIS, J.E., REDONDO, A., SHIMADA, T., PEÑA, L. (2016). Principal component analysis (PCA) of volatile terpene compounds dataset emitted by genetically modified sweet orange fruits and juices in which a D-limonene synthase was either up- or down-regulated vs. empty vector controls. Data in Brief 9: 355-361

ALQUÉZAR, B., RODRÍGUEZ, A., DE LA PEÑA, M., PEÑA, L. Genomic

analysis of terpene synthase family and functional characterization of seven sesquiterpene synthases from Citrus sinensis. Frontiers in Plant Science 8: 1481-1501 (2017).

ALQUÉZAR, B., LINHARES VOLPE, H. X., FACCHINI MAGNANI,, R.,

MIRANDA, M. P., SANTOS, M. A., WULFF, N. A., BENTO, M.S., PARRA, J.R.P. BOUWMEESTER, H., PEÑA L. Beta-caryophyllene repels Diaphorina citri, vector of HLB, in pure form and in transgenic plants. Scientific Reports 7: 5639 (2017).

CARMONA, L., ALQUÉZAR, B., MARQUES, V.V., PEÑA L. Anthocyanin

biosynthesis and accumulation in blood oranges during postharvest storage at different low temperatures. Food Chemistry 25: 7-14 (2017).

PERIS, J.E., RODRÍGUEZ, A., PEÑA, L., FEDRIANI, J.M. Fungal infestation boosts fruit aroma and fruit removal by mammals and birds. Scientific Reports 7: 5646 (2017).

RODRÍGUEZ, A., PERIS, J.E., REDONDO, A., SHIMADA, T., COSTELL, E., CARBONELL, I., ROJAS, C., PEÑA, L. (2017). Impact of d-limonene synthase up- or down-regulation on sweet orange fruit and juice odor perception. Food Chemistry 217: 139-150

SHIMADA, T., ENDO, T., RODRÍGUEZ, A., FUJII, H., GOTO, S., MATSUURA,

T., HOJO, Y., IKEDA, Y., MORI, I., FUJIKAWA, T., PEÑA, L., OMURA, M. (2017). Ectopic accumulation of linalool confers resistance to Xanthomonas citri subsp. citri in transgenic sweet orange plants. Tree Physiology, 37: 654-664.

PONS E, PEÑA L. (2017) Increasing nutritional value by RNA silencing.

In: Dalmay, T. (ed.) Plant gene silencing: Mechanisms and applications. Chapter 8. CABI Biotechnology Series, vol 5, pp. 147-165

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Figure 2. Graphic representation of the device developed to evaluate in no-choice tests the effect of plant volatiles on D. citri. b. Percentage of D. citri psyllids settled 1, 4, 8, 24 and 48 hours after their release on sweet orange flushes when presented alone (white bars), caged with Arabidopsis At5g23960 KO line (grey bars) or caged with Arabidopsis At5g23960 OE line (black bars). For a given time, the bars with different letters indicate significant differences between the treatments tested (* P < 0.1). Error bars represent SE (n=12 independent tests, 10 responsive psyllids evaluated in each test).

Figure 3. Internal appearance of pulp (up) and juices (down) of Pera (left) and Moro (right) oranges from Pardinho (A) and Maringá (B) (Sao Paulo, Brazil) during storage at either 9 (black bars) or 4 °C (grey bars) for 0, 15, 30 and 45 days.


Figure 4. Harvesting by vertebrate frugivores (mammals and birds) of intact and Penicillium-infested oranges. Graphical representation of statistically significant interaction between Penicillium infestation (intact vs. Penicillium-infested) and region (tropical vs. Mediterranean) found for overall fruit harvesting by vertebrate frugivores of sweet orange (Citrus sinensis) fruit in our experimental Mediterranean and tropical groves. The P-values of the tests for the four simple main effects involved in the interaction are shown.

Figure 5. Organoleptic evaluations of fresh-juice with pulp of transgenic Pineapple sweet oranges. (A–C) Smell (orthonasal route) evaluations for the juice-odor intensity and discrimination (perceived as different) in the comparison of Pineapple AS11 vs. EV and S13 vs. EV samples performed by panelists (n = 65). Differences found are statistically significant by two-tailed paired comparisons at P ≤ 0.01. (C) Details of the sensory facility for the smelling tests.

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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.)

• 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


KHALED; CAMPO GARCÍA, ANTONIO DÁMASO DEL; AGUADO, A.; MULET SALORT, JOSÉ MIGUEL (2016) Early establishment response of different Pinus nigra ssp. Salzmanii seed sources on contrasting environments: Implications for future reforestation programs and assisted population migration JOURNAL OF ENVIRONMENTAL MANAGEMENT 171:184-9

KHALED; FADHILA TAÏBI; LEILA A. ABDERRAHIMA; ; ; MULET SALORT,

JOSÉ MIGUEL (2016) Effect of salt stress on growth, chlorophyll content, lipid peroxidation and antioxidant defence systems in Phaseolus vulgaris L. SOUTH AFRICAN JOURNAL OF BOTANY 105:306

MULET SALORT, JOSÉ MIGUEL (2016) La Homeopatía tiene efectos

secundarios EL MUNDO 9514:38 MULET SALORT, JOSÉ MIGUEL (2016) Mucha ayuda, pero pocas

naranjas El Mundo del siglo veintiuno (Ed. Valencia) 9528:23

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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.

MULET SALORT, JOSÉ MIGUEL (2016) Nuevos alimentos, del trigo apto para celíacos al tomate que previene el cáncer. Revista española de pediatría 72(5):297

MULET SALORT, JOSÉ MIGUEL (2016) Premios nobel contra

Greenpeace. Basta ya de ataques a los transgénicos Phytoma España 281:11

MULET SALORT, JOSÉ MIGUEL (2016) Transgénicos sobre la mesa

Matador S:132 TAÏBI K, DEL CAMPO AD, VILAGROSA A, BELLÉS JM, LÓPEZ-GRESA MP,

PLA D, CALVETE JJ, LÓPEZ-NICOLÁS JM, MULET JM. (2017) Drought tolerance in Pinus halemepsis seed sources as indentified by distinctive physiological and molecular markers Frontiers in Plant Science ecollection 41275

ANTON C, ZANOLARI B, ARCONES I, WANG C, MULET JM, SPANG A,

RONCERO C. (2017) Involvement of the exomer complex in the polarized transport of Ena1 required for Saccharomyces cerevisiae survival against toxic cations. Molecular Biology of the Cell 28(25):3672-3685

MULET JM (2017) La alimentación que viene. Más, mejor, pero diferente.

Fronteras de la Ciencia 1(1):80-87 MULET JM (2017) The appeal-to-nature fallacy: Homeopathy and

biodynamic agriculture in official EU regulations Mètode Popular Science Journal 95:103-109

MAHMOUD S, PLANES MD, CABEDO M, TRUJILLO C, RIENZO A,

CABALLERO-MOLADA M, SHARMA SC, MONTESINOS C, MULET JM, SERRANO R. (2017) TOR complex 1 regulates the yeast plasma membrane proton pump and pH and potassium homeostasis FEBS Letters 591(13):1993-2002

MULET JM (2017) Transgénicos, la revolución silenciosa Revista

Asociación para el Progreso de la Dirección 331:34-35

Libro Book

MULET, J.M. (2016) ‘Fronteras de la ciencia: demarcaciones’ Editorial: Biblioteca nueva MULET, J.M. (2016) ‘La Ciència a l'ombra’ Editorial: Pórtic MULET, J.M. (2016) ‘Medicina sin Engaños’ Editorial: Booket MULET, J.M. (2017) ‘Transgénicos sin miedo’ Editorial: Destino MULET, J.M. (2017) (La Izquierda Feng Shui) ‘ Prólogo’ Editorial: Ariel MULET, J.M. (2017) (Estudios de derecho alimentario en homenaje al doctor Carlos Barros Santos) ‘Mitos alimentarios’ Editorial: Aranzadi Thomson Reuters Tesis Doctorales Doctoral Theses

Ana Cristina Izquierdo García (2016) ‘Caracterización del gen CRIO4 y su implicación en tolerancia a estrés por frío.’ Directores: Serrano Salom, Ramón; Mulet Salort, José Miguel

Proyectos Projects

‘Evolucion y diversificacion en cucumis. Genetica de la domesticacion, morfologia de fruto y barreras Reproductivas’ MINISTERIO DE ECNOMOÍA Y COMPETITIVIDAD. AGL2015-64625-C2-2-R. Del 01/01/2016 al 31/12/20118. IP: A. Monforte y C. Romero 'Descifrando la regulacion de transportadores de potasio en plantas y levaduras' AGENCIA ESTATAL DE INVESTIGACION BIO2016-77776-P Duración: Del 30/12/2016 al 30/12/2020 IP: A. Mulet Salor, Jose Miguel 'Estudio de estimulacion del crecimiento y protector frente al estres abiotico de diferentes formulaciones en levadura, arabidopsis y tomate' AGRO METODOS, S.A Duración: Del 20/11/2015 al 20/02/2017 IP: A. Mulet Salor, Jose Miguel

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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 Sugenith Margarita Arteaga Castillo Manel Bellache Genoveva Ballesteros Amat Estudiante Trabajo Fin de Carrera y Fin de Máster / Final Year undergraduate Project and Master’s Thesis Students Nadia Moltó Lliso Andreu Manzanera Adell Sara González Orenga

Estudiantes de Prácticas en Empresa / Student Traineeships José Antonio Forte Gil Nguyen Huu Trong Ritesh Sanu Estudiantes de intercambio / Exchange Students Aleksandra Kozminska Andra-Octavia Roman Andreea-Natalia Matei Attila-Zsolt Jakab Bianca-Ioana Sas Catalin Gaman Cristian-Florin Gabor Denisa-Bianca Prodan Emanuel Camară Ioana-Maria Plesa Petrisoara-Florina Suvet

Visitantes / Visitors Ali Shahi-Gharahlar Lourdes Yabor Cabrera Sameh Dbira Dinesh Kumar

ESTRÉS ABIÓTICO

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 la realización de análisis comparativos de las respuestas a estrés de taxones relacionados genéticamente pero con distintos niveles de tolerancia, incluyendo, por ejemplo, especies silvestres del mismo género adaptadas a distintos hábitats naturales (e.g. de los géneros Juncus, Plantago, Limonium o Silene), distintos cultivares o variedades de especies cultivadas, hortícolas y ornamentales (Phaseolus, Tagetes, Portulaca...), distintas poblaciones de especies forestales (Picea abies, Larix decidua) o comparando especies cultivadas, como la berenjena, con algunos de sus parientes silvestres. 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.

118

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 performing comparative analyses of the stress responses of genetically related taxa with different levels of tolerance, including, for example, wild species of the same genus adapted to different natural habitats (e.g. of the genera Juncus, Plantago, Limonium or Silene), different cultivars or varieties of cultivated horticultural and ornamental species (Phaseolus, Tagetes, Portulaca ...), different populations of forest species (Picea abies, Larix decidua) or comparing cultivated species, such as the eggplant, with some of its wild relatives. 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, specifically, 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.


Bautista, I., Boscaiu, M., Lidon, A., Llinares, J.V., Lull, C., Donat, M.P., Mayoral, O. and Vicente, O. (2016). Environmentally induced changes in antioxidant phenolic compounds levels in wild plants. Acta Physiol. Plant. 38, 9. doi: 10.1007/s11738-015-2025-2

Al Hassan, M., Chaura, J., López-Gresa, M.P., Borsai, O., Daniso, E., Donat-Torres, M.P., Mayoral, O., Vicente, O. and Boscaiu, M. (2016). Native-invasive plants vs. halophytes in Mediterranean salt marshes: Stress tolerance mechanisms in two related species. Front. Plant Sci. 7, 473. doi: 10.3389/fpls.2016.00473.

Cicevan, R., Al Hassan, M., Sestras, A.F., Prohens, J., Vicente, O., Sestras, R.E. and Boscaiu, M. (2016). Screening for drought tolerance in cultivars of the ornamental genus Tagetes (Asteraceae). PeerJ 4:e2133; doi: 10.7717/peerj.2133.

Boscaiu, M. and Vicente, O. (2016). Plant ‘molecular pharming’. J. Biotechnol. 231S, S6-S7 (Abstract). doi: 10.1016/j.jbiotec.2016.05.048.

Al Hassan, M., Pacurar, A., López-Gresa, M.P., Donat-Torres, M.P., Llinares, J.V., Boscaiu, M. and Vicente, O. (2016). Effects of salt stress on three ecologically distinct Plantago species. PLoS ONE 11(8): e0160236. doi:10.1371/journal.pone.0160236

Al Hassan, A., López-Gresa, M.P., Boscaiu, M. and Vicente, O. (2016). Stress tolerance mechanisms in Juncus: responses to salinity and drought in three Juncus species adapted to different natural environments. Funct. Plant Biol. 43, 949-960. doi: 10.1071/FP16007

Al Hassan, M., Morosan, M., López-Gresa, M.P., Prohens, J., Vicente, O. and Boscaiu, M. (2016). Salinity-induced variation in biochemical markers provides insight into the mechanisms of salt tolerance in common (Phaseolus vulgaris) and runner (P. coccineus) beans. Int. J. Mol. Sci. 17, 1582; doi:10.3390/ijms17091582

Pardo-Domènech, L.L., Tifrea, A., Grigore, M.-N., Boscaiu, M. and Vicente, O. (2016): Proline and glycine betaine accumulation in two succulent halophytes under natural and experimental conditions, Plant Biosys. 150, 904-915. doi: 10.1080/11263504.2014.990943

Glaied Ghram, I., Belguith, H., Ben Mustapha, M., Himila, I., Bouhaouala, B., Vicente, O. and Ben Hamida, J. (2016). Cloning, sequence analysis and expression patterns during seed germination of a rapeseed (Brassica napus L.) G-x-S-x-G-motif lipase gene. Not. Bot. Hort. Agrobot. Cluj 44, 437-444

Matei, A.N., Al Hassan, M., Boscaiu, M., Alexiu, V., Vicente, O. (2016). Responses to drought and salinity in the endangered species Ligularia sibirica (L.) Cass. Bull. USAMV Cluj, Horticulture 73, 252-253

Kumar, D., Al Hassan, M., Vicente, O., Agrawal, V. and Boscaiu, M. (2016). Mechanisms of response to salt stress in oleander (Nerium oleander L.). Bull. USAMV Cluj, Horticulture 73, 249-251

Oprica, L., Vicente, O., Boscaiu, M. and Grigore, M.-N. (2016). Enzymatic activity and soluble protein content in seedlings of Calendula officinalis L. under salt stress. J. Plant Dev. 23, 71-79.

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ESTRÉS ABIÓTICO

Cursos Courses

O. Vicente ‘Bioquímica y Biología Molecular de Plantas Avanzada’, en: Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas. IBMCP-UPV, 2016 (45 h). O. Vicente ‘Bioquímica y Biología Molecular de Plantas’, en: Grado en Biotecnología. ETSIAMN-UPV (2016 y 2017, 55 h/año). O. Vicente ‘Biotecnología y nanotecnología’, en: Grado Ingeniería Biomédica ETSII-UPV, 2016 (35 h), 2017 (23 h). O. Vicente ‘Plant Biotechnology’, FH Campuswien. Viena, Austria. 03/2016 (8 h). O. Vicente ‘Mechanisms of abiotic stress tolerance in plants’, University of Agricultural Sciences and Veterinary Medicine (USAMV). Cluj-Napoca, Rumania. 09/2016 (8 h). O. Vicente ‘Plant Biotechnology’, USAMV. Cluj-Napoca, Rumania. 01/2017 (8 h). O. Vicente ‘Plant Biotechnology’, USAMV. Bucarest, Rumania. 06/2017 (8 h). O. Vicente ‘Plant Biotechnology’, Agricultural University of Athens, Grecia. 07/2017 (8 h). O. Vicente ‘Plant Biotechnology’, USAMV. Cluj-Napoca, Rumania. 09/2017 (8 h). O. Vicente ‘Plant Stress Tolerance’, USAMV. Bucarest, Rumania. 11/2017 (8 h).

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 ‘European plant breeding college’. 2015-1-FR01-KA203-015095. Desde el 01/09/2015 al 01/09/2017. IP: O. VICENTE ‘Supporting biotechnology students oriented towards and entrepreneurial path’ (SupBioEnt). 2017-1-RO01-KA203-037304. Desde el 23/10/2017 al 23/10/2019. IP: O. VICENTE


Shahi-Gharahlar, A., Reza, F.M., Zabihollah, Z., Al Hassan, M., Boscaiu, M. and Vicente, O. (2016). Drought responses in six hazelnut (Corylus avellana L.) cultivars. Bull. USAMV Cluj, Horticulture. 73, 259-261

Al Hassan, M., Chaura, J., Donat-Torres, M.P., Boscaiu, M. and Vicente, O. (2017). Antioxidant responses under salinity and drought in three closely related wild monocots with different ecological optima. AoB PLANTS 9(2): plx009. doi:10.1093/aobpla/plx009

Schiop, S.T., Al Hassan, M., Sestras, A.F., Boscaiu, M., Sestras, R.E. and Vicente, O. (2017). Biochemical responses to drought, at the seedling stage, of several Romanian Carpathian populations of Norway spruce (Picea abies L. Karst). Trees Struct. Funct. 31, 1479-1490. doi 10.1007/s00468-017-1563-1.

Boscaiu, M. and Vicente, O. (2017). Mechanisms of drought and salt stress tolerance in plants. J. Biotechnol. 256S, S7 (Abstract). doi: 10.1016/j.jbiotec.2017.06.024.

Bellache, M., Al Hassan, M., Arteaga, S., Allal-Benfekih, L., Boscaiu, M. and Vicente, O. (2017). Seed germination under salt stress conditions in two Amaranthus species. J. Biotechnol. 256S, S102 (Abstract). doi: 10.1016/j.jbiotec.2017.06.1149.

Kumar, D., Al Hassan, M., Naranjo, M.A., Agrawal, V., Boscaiu, M. and Vicente, O. (2017). Effects of salinity and drought on growth, ionic relations, compatible solutes and activation of antioxidant systems in oleander (Nerium oleander L.). PLoS ONE 12(9): e0185017. doi: 10.1371/journal.pone.0185017.

Kozminska, A., Al Hassan, M., Kumar, D., Oprica, L., Martinelli, F., Grigore, M. A., Vicente, O. and Boscaiu, M. (2017). Characterizing the effects of salt stress in Calendula officinalis L. J. Appl. Bot. Food Qual. 90, 323-329, doi: 10.5073/JABFQ.2017.090.040

Al Hassan, M., Estrelles, E., Soriano, P., López-Gresa M.P., Bellés, J.M., Boscaiu, M. and Vicente, O. (2017). Unraveling salt tolerance mechanisms in halophytes: A comparative study on four Limonium species with different geographic distribution patterns. Front. Plant Sci. 8, 1438, doi: 10.3389/fpls.2017.01438

Vicente, O. and Boscaiu, M. (2017). GM plants as biofactories of pharmaceutical proteins: present state and future developments. Sci. Bull. USAMV Bucharest, Series F. Biotechnologies 21, 308-313.

Morosan, M., Al Hassan, M., Naranjo, M.A., López-Gresa, M.P., Boscaiu, M. and Vicente, O. (2017). Comparative analysis of drought responses in Phaseolus vulgaris (common bean) and P. coccineus (runner bean) cultivars. EuroBiotech J. 1, 247-252.

Forte Gil, J.A., Yabor, L., Bellido Nadal, A., Collado, F., Ferrer-Gallego, P., Vicente, O. and Boscaiu, M. (2017). A methodological approach for testing the viability of seeds stored in short-term seed banks. Not. Sci. Biol. 9, 563-570.

Vicente, O., Al Hassan, M. and Boscaiu, M. (2016). Contribution of osmolyte accumulation to abiotic stress tolerance in wild plants adapted to different stressful environments. In: Osmolytes and Plants Acclimation to Changing Environment: Emerging Omics Technologies (Iqbal, N., Nazar, R., Khan, N.A., eds.). Springer. ISBN 978-81-322-2615-4. doi: 10.1007/978-81-322-2616-1.

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ESTRÉS ABIÓTICO

Investigadores de Plantilla / Contracted Researchers 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.


Elena Vanacloig-Pedros, Markus Proft , Amparo Pascual-Ahuir (2016) Different Toxicity Mechanisms for Citrinin andOchratoxin A Revealed by Transcriptomic Analysis in Yeast. Toxins 273(8): 20

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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.

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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

HOMEOSTASIS IÓNICA, ESTRÉS CELULAR Y GENÓMICA

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.

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ABIOTIC STRESS

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, MARTINEZ C, TELLO C, MARTINEZ-ALMONACID I, BALLESTER P, SIMÓN-MOYA M, BRUNAUD V, YENUSH L, FERRANDIZ C, SERRANO R (2016) Arabidopsis COGWHEEL1 links light perception and gibberellins with seed tolerance to deterioration. Plant Journal 87: 583-596

EDUARDO BUESO , RAMÓN SERRANO R, VICENTE PALLÁS , JESÚS A.

SÁNCHEZ-NAVARRO (2017) Seed tolerance to deterioration in Arabidopsis is affected by virus infection. Plant Physiology and Biochemistry 116: 1-8

SHIMA MAHMOUDS,MARIA DOLORES PLANES, MARC CABEDO ,

CRISTINA TRUJILLO, RIENZO ALESSANDRO, MARCOS CABALLERO-MOLADA, SUKESH C. SHARMA, CONSUELO MONTESSINOS, MULET JOSE M., RAMÓN SERRANO (2017) TOR complex 1 regulates the yeast plasma membrane proton pump and pH and potassium homeostasis. FEBS Letters 59: 1993-2002


Ana Cristina Izquierdo Garcia ‘Caracterización del gen CRIO4 y su implicación en tolerancia a estrés por frío’ (2016) Directores: R. Serrano / J.R. Murguia Marcos Caballero Molada ‘Estudio de efectos protectores y mecanismos de acción frente a estrés abiótico de bioestimulantes de fertilizantes en Saccharomyces cerevisiae.’ (2016). Directores: R. Serrano

Proyectos Projects

‘La homeostasis de cationes monovalentes (H+, K+ y Na+) y el crecimiento y muerte celular’ PROMETEO II/2014/041 Del 01/01/2014 al 31/12/2017 IP: R. Serrano ‘Los CRFS como alternativa a los fertilizantes tradicionales: Buscando una mejor proteccion del medio ambiente’ RTC-2014-1457-5 Del 01/03/2014 al 31/12/2017 IP: R. Serrano ‘Regulacion del desarrollo de la cubierta de las semillas como herramienta para aumentar su longevidad’ BIO2014-52621-R Del 01/01/2015 al 31/12/2017 IP: R. Serrano

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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

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ABIOTIC STRESS

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.


ROESCHLIN RA, FAVARO MA, CHIESA MA, ALEMANO S, VOJNOV AA, CASTAGNARO AP, FILIPPONE MP, GMITTER FG JR, GADEA J, MARANO MR. (2016) Resistance to citrus canker induced by a variant of Xanthomonas citri ssp. citri is associated with a hypersensitive cell death response involving autophagy-associated vacuolar processes. Mol Plant Pathol. 18(9):1267-1281

AMIL-RUIZ F, GARRIDO-GALA J, GADEA J, BLANCO-PORTALES R,

MUÑOZ-MÉRIDA A, TRELLES O, DE LOS SANTOS B, ARROYO FT, AGUADO-PUIG A, ROMERO F, MERCADO JÁ, PLIEGO-ALFARO F, MUÑOZ-BLANCO J, CABALLERO JL. (2016) Partial Activation of SA- and JA-Defensive Pathways in Strawberry upon Colletotrichum acutatum Interaction. Front Plant Sci. 7:1036

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ESTRÉS ABIÓTICO

Investigadores de Plantilla / Contracted Researchers Lynne Yenush (Profesor Titular UPV / Professor UPV) José Miguel Mulet (Profesor Titular UPV / Professor UPV) Nuria Andrés Colás (Profesor Ayudante Doctor/ Associate Professor UPV) Investigadores Post-doctorales / Post-Doctoral Researchers

Antonella Locascio

Trabajo Fin de Carrera / Final Year undergraduate Project Student

Jorge Armero Irene Cabal Guillem García Mónica Ferrer

Trabajo Fin de Máster / Master’s Thesis Students Claudia bou

Visitantes/Visiting Students: Bárbara Baixauli Claire Albright Adrián González

ESTRÉS ABIÓTIK+O-TRANSPORTE DE POTASIO EN ESTRÉS ABIÓTICO EN PLANTAS Y LEVADURAS La homeostasis de iones es un proceso dinámico básico para los organismos vivos. Los procesos bioquímicos esenciales requieren la presencia de diferentes iones metálicos, pero la acumulación de estos elementos puede resultar tóxica. Para resolver esta cuestión los organismos vivos han desarrollado sistemas para adquirir y almacenar estos elementos y complejos mecanismos para mantener la homeostasis independientemente de los cambios ambientales y evitar la toxicidad. En levaduras y plantas el potasio es un catión monovalente clave en múltiples aspectos del crecimiento celular y la supervivencia, por ejemplo para compensar las cargas negativas de las macromoléculas producidas por el metabolismo, mantener la electroneutralidad, la turgencia y el volumen celular, para la actividad enzimática, la síntesis de proteínas, y para el mantenimiento del potencial de membrana y el pH intracelular. El reto de nuestro grupo de investigación es generar nuevos conocimientos sobre la regulación de los transportadores de potasio en plantas y levadura que puedan aplicarse en el futuro a abordajes biotecnológicos destinados a mejorar la tolerancia de las plantas a la sequía y el rendimiento industrial de la levadura. DESCRIPCIÓN DE LAS LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN En plantas, además de las funciones a nivel celular el potasio juega un papel clave a nivel de planta entera, ya que está involucrado en procesos tan importantes como la apertura de estomas que controla la pérdida de agua por transpiración y la desecación de la planta. Los canales del tipo rectificador de entrada (inward rectifying, Kin) son responsables de la entrada de potasio en las células oclusivas y juegan un papel clave en la apertura de los estomas. Los canales KAT1, su homologo KAT2, y AKT1, determinan la entrada de potasio en las células oclusivas. Nuestro grupo está interesado en identificar proteínas que regulan la actividad de estos canales de potasio. Nuestro actividad actual se centra en la caracterización de 14 proteínas de Arabidopsis thaliana que interaccionan con KAT1 que ya hemos identificado gracias a un rastreo de interacción proteína-proteína Split-ubiquitina. Estamos realizando varios abordajes bioquímicos y genéticos para confirmar las interacciones y el efecto funcional sobre KAT1 de estos candidatos en planta. La identificación de reguladores fisiológicamente relevantes de los canales de K+ ayudará en el diseño de enfoques que puedan mejorar tanto la tolerancia a la sequía o salinidad, como la susceptibilidad a patógenos, ya que estos poros son responsables de la absorción de CO2, la pérdida de agua por transpiración y son el punto de entrada de ciertos patógenos. En el segundo objetivo de nuestro grupo se centra en el estudio del transportador de potasio de alta afinidad de la levadura, Trk1. La regulación de este transportador es crucial para la toma de nutrientes y, recientemente, se ha descubierto un efecto directo del potasio y del pH tanto externo como interno en la tolerancia al etanol en condiciones relevantes para la producción industrial de bioetanol. Además, varios estudios indican claramente que las proteínas implicadas en la determinación y el mantenimiento del potencial de la membrana plasmática a través de la modulación de la homeostasis de potasio son dianas potenciales de tratamientos antifúngicos, por lo que el conocimiento de estas proteínas podría servir de ayuda para combatir enfermedades como la candidiasis. Por lo tanto la identificación de proteínas que regulen la actividad de este transportador de potasio nos proporcionará aplicaciones potenciales tanto en contextos agronómicos e industriales como médicos.

Figure 1. Schematic representation of the experimental approach we use for the characterization of AtKAT1 interactors.

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ABIOTIC STRESS

ABIOTIK+ STRESS-POTASSIUM TRANSPORT IN ABIOTIC STRESS IN PLANTS AND YEAST GENERAL DESCRIPTION OF SCIENTIFIC INTERESTS: Ion homeostasis is a dynamic process and a fundamental requirement for all organisms. Many different minerals are required for essential biochemical processes, but accumulation of these elements is toxic. Thus, all living organisms have developed efficient systems to acquire and store these elements and robust mechanisms to maintain homeostatic concentrations to avoid toxicity and to respond to environmental changes. Potassium is a key monovalent cation necessary for multiple aspects of cell growth and survival, for example compensation of negative charges of macromolecules, maintenance of electroneutrality, cell turgor and volume, enzyme activity, protein synthesis, and maintenance of proper membrane potential and intracellular pH. The long term, general goal of our research group is to generate new knowledge regarding the regulation of potassium transporters from both plants and yeast which may be applied in future in biotechnological approaches to improve plant drought tolerance and industrial performance of yeast. CURRENT PROJECTS: In plants, apart from the basic, general physiological functions listed above for potassium at the cellular level, this cation also plays a key role at the whole plant level, as it is involved in important processes such as stomatal aperture that controls transpirational water loss and plant desiccation. Inward rectifying channels (Kin) are responsible for potassium influx into guard cells and play a key role in stomatal opening. KAT1, and its close homologue KAT2, are the main inward rectifying channels expressed in guard cells. Our current project is focused on the characterization 14 proteins that we have identified in a Split-Ubiquitin protein-protein interaction screen searching for KAT1 potassium channel interactors from the model plant Arabidopsis thaliana. We are taking several biochemical and genetic approaches to confirm these interactors and their effect on KAT1 activity in plants. The identification of physiologically relevant regulators of K+ channels will aid in the design of approaches that may impact both drought tolerance and pathogen susceptibility, since these pores are responsible for CO2 uptake and transpirational water loss and are the point of entry for certain pathogens. In addition we are interested in studying the regulation of the high affinity potassium transporter of yeast, Trk1. The regulation of this transporter is crucial for the regulation of nutrient uptake and, recently, a direct effect of both external and internal potassium and pH on ethanol tolerance in conditions relevant for the industrial production of bioethanol has been reported. In addition, several studies clearly indicate that the proteins involved in determining and maintaining plasma membrane potential through the modulation of potassium homeostasis represent promising targets for complimentary antifungal treatments. Therefore, the identification of proteins that regulate the activity of this potassium transporter has potential applications in both agronomic, industrial and medical contexts.


ROQUE E, FARES MA, YENUSH L, ROCHINA MC, WEN J, MYSORE KS, GÓMEZ-MENA C, BELTRÁN JP, CAÑAS LA. (2016) Potassium and Sodium Transport in Yeast. Adv Exp Med Biol. 892:187-228

BUESO E, MUÑOZ-BERTOMEU J, CAMPOS F, MARTÍNEZ C, TELLO C,

MARTÍNEZ-ALMONACID I, BALLESTER P, SIMÓN-MOYA M, BRUNAUD V, YENUSH L, FERRÁNDIZ C, SERRANO R. (2016) Evolution by gene duplication of Medicago truncatula PISTILLATA-like transcription factors J Exp Bot. 67:1805-17

LLOPIS-TORREGROSA V, FERRI-BLÁZQUEZ A, ADAM-ARTIGUES A,

DEFFONTAINES E, VAN HEUSDEN GP, YENUSH L. (2016) Arabidopsis COGWHEEL1 links light perception and gibberellins with seed tolerance to deterioration. Plant J. 87:583-96

PETREZSÉLYOVÁ S, LÓPEZ-MALO M, CANADELL D, ROQUE A, SERRA-

CARDONA A, MARQUÉS MC, VILAPRINYÓ E, ALVES R, YENUSH L, ARIÑO J. (2016) Regulation of the Yeast Hxt6 Hexose Transporter by the Rod1 α-Arrestin, the Snf1 Protein Kinase, and the Bmh2 14-3-3 Protein. J. Biol. Chem. 291:14973-85

LÓPEZ-GRESA MP, LISÓN P, YENUSH L, CONEJERO V, RODRIGO I, BELLÉS

JM. (2016) Regulation of the Na+/K+-ATPase Ena1 Expression by Calcineurin/Crz1 under High pH Stress: A Quantitative Study. PLoS One 11:e0158424

LÓPEZ-GRESA MP, LISÓN P, YENUSH L, CONEJERO V, RODRIGO I, BELLÉS

JM. (2016) Salicylic Acid Is Involved in the Basal Resistance of Tomato Plants to Citrus Exocortis Viroid and Tomato Spotted Wilt Virus PLoS One 11:e0166938

PRIMO C, FERRI-BLÁZQUEZ A, LOEWITH R, YENUSH L. (2017) Reciprocal

Regulation of Target of Rapamycin Complex 1 and Potassium Accumulation. Journal of Biological Chemistry 292(2): 563-574

Cursos Courses

Y. Lynne ‘Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ IBMCP-UPV 20 Horas Y. Lynne ‘Grado Biotecnología UPV’ Estructura e Ingeniería de Proteínas (11122). UPV 143 Horas

Proyectos Projects

‘Descifrando la regulacion de transportadores de potasio en plantas y levaduras’ AGENCIA ESTATAL DE INVESTIGACION. BIO2016-77776-P Del 30/12/2016 al 30/12/2020. IP: Lynne Yenush

Figure 2. Schematic representation of the key proteins participating in Saccharomyces cerevisiae monovalent cation homeostasis (Yenush 2016).

128

ESTRÉS ABIÓTICO

Investigadores de Plantilla / Contracted Research

Mario A. Fares Riaño (Científico Titular CSIC / Research Scientific CSIC) Investigadores Post-doctorales / Post-Doctoral Researchers Beatriz Sabater-Muñoz Christina Toft Estudiantes pre-doctorales / Pre-doctoral students José Aguilar Martínez Florian Mattenberger Roser Montagud Martínez Trabajo Fin de Master/ Master’s Thesis students Adriá Sans Sánchez

Trabajo Fin de Grado / Final year Project’s students Verónica Ramos Viana Técnico de laboratorio / Laboratory Technician Jesús navarro Huerta María Prats Escriche (2016)

BIOLOGÍA INTEGRATIVA Y DE SISTEMAS

El objetivo fundamental de mi investigación se centra en el estudio y determinación del origen de nuevas funciones y su implicación en la generación de complejidad 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 ante los nuevos estímulos ambientales. Dichos intereses y objetivos son relevantes en áreas que transcienden del mero interés fundamental abriendo nuevas perspectivas en el desarrollo biotecnológico y biomédico. El interés de mi investigación se basa en el hecho de que muchas innovaciones evolutivas – como la aparición de las flores, las duplicaciones genómicas, etc – 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 mecanismos capaces de reducir el coste que una innovación supone, permitiendo la supervivencia de dicha innovación durante periodos evolutivos suficientemente largos. Creemos que la supervivencia de tales innovaciones – duplicaciones genómicas – se produce de forma críptica en las poblaciones naturales siendo el punto clave para su posterior emergencia como adaptaciones a ambientes cambiantes (como el período en el que estamos de cambio climático).

Es por ello por lo que nuestro interés se centra en el estudio de mecanismos capaces de impulsar el origen y fijación de innovaciones biológicas. De hecho, en los últimos años hemos demostrado que los organismos tienen mecanismos que proporcionan robustez frente a cambios genéticos como las chaperonas o proteínas de choque térmico 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 cómo se generan nuevas funciones tras duplicaciones génicas y genómicas, y que trayectorias evolutivas son más favorecidas.

Identificar fenómenos de co-evolución molecular con el fin de proporcionar una dimensión de redes biológicas a nuestros estudios.

Testar hipótesis concretas llevando a cabo experimentos de evolución microbiana bajo condiciones controladas.

129

ABIOTIC STRESS

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 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 evolutions 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 among the population and become eventually fixed in the genome, potentially emerging as adaptative feature 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 or 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 analysing 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 within and between proteins from an organism.

Testing evolutionary hypotheses using experimental evolution with microbes.


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 MATTENBERGER F, SABATER-MUÑOZ B, TOFT C, SABLOK G, FARES MA. (2017) Expression properties exhibit correlated patterns with the fate of duplicated genes, their divergence, and transcriptional plasticity in Saccharomycotina. DNA Res. 24(6):559-570. doi: 10.1093/dnares/dsx025.

HERMIDA-CARRERA C, FARES MA, FERNÁNDEZ Á, GIL-PELEGRÍN E, KAPRALOV MV, MIR A, MOLINS A, PEGUERO-PINA JJ, ROCHA J, SANCHO-KNAPIK D, GALMÉS J. (2017) Positively selected amino acid replacements within the RuBisCO enzyme of oak trees are associated with ecological adaptations. PLoS One. 12(8): e0183970. doi: 10.1371/journal.pone.0183970. eCollection 2017.

LI H, WATSON A, OLECHWIER A, ANAYA M, SOROOSHYARI SK, HARNETT DP, LEE HP, VIELMETTER J, FARES MA, GARCIA KC, ÖZKAN E, LABRADOR JP, ZINN K. (2017) Deconstruction of the beaten Path-Sidestep interaction network provides insights into neuromuscular system development. Elife. 6. pii: e28111. doi: 10.7554/eLife.28111.

SABATER-MUÑOZ B, TOFT C, ALVAREZ-PONCE D, FARES MA. (2017) Chance and necessity in the genome evolution of endosymbiotic bacteria of insects. ISME J. 11(6):1291-1304. doi: 10.1038/ismej.2017.18.

FARES MA, SABATER-MUÑOZ B, TOFT C. (2017) Genome mutational and transcriptional hotspots are traps for duplicated genes and sources of adaptations. Genome Biol Evol. 9(5):1229-1240. doi: 10.1093/gbe/evx085.

MATTENBERGER F, SABATER-MUÑOZ B, HALLSWORTH JE, FARES MA. (2017) Glycerol stress in Saccharomyces cerevisiae: Cellular responses and evolved adaptations. Environ Microbiol. 2017 Mar;19(3):990-1007. doi: 10.1111/1462-2920.13603.

MATTENBERGER F, SABATER-MUÑOZ B, TOFT C, FARES MA. (2017) The phenotypic plasticity of duplicated genes in saccharomyces cerevisiae and the origin of adaptations. G3 (Bethesda) 7(1):63-75. doi: 10.1534/g3.116.035329.

AGUILAR-RODRÍGUEZ J, SABATER-MUÑOZ B, MONTAGUD-MARTÍNEZ

R, BERLANGA V, ALVAREZ-PONCE D, WAGNER A, FARES MA. (2016) The molecular chaperone dnak is a source of mutational robustness. Genome Biol Evol. 8(9):2979-2991.

ALVAREZ-PONCE D, SABATER-MUÑOZ B, TOFT C, RUIZ-GONZÁLEZ

MX, FARES MA. (2016) Essentiality is a strong determinant of protein rates of evolution during mutation accumulation experiments in Escherichia coli. Genome Biol Evol. 26;8(9):2914-2927.

ROQUE E, FARES MA, YENUSH L, ROCHINA MC, WEN J, MYSORE KS, GÓMEZ-MENA C, BELTRÁN JP, CAÑAS LA. (2016) Evolution by gene duplication of Medicago truncatula PISTILLATA-like transcription factors. J Exp Bot. 67(6):1805-17. doi: 10.1093/jxb/erv571

130

TFGs, TFMs Final year or Master’s thesis Projects

Adriá Sanz Sánchez, “Contribución de genes duplicados en la adaptación a estrés en poblaciones de Saccharomyces cerevisiae”. TFM, Enero 2017.

Noticias grupo News

Desafortunadamente, en Octubre de 2017 y estando a dos días de recibir su auto-trasplante de médula, mientras realizaba las últimas evaluaciones de proyectos del MICINN/MINECO y estando preparando un proyecto Europeo, Mario nos dejó, no sin plantarle dura batalla al cáncer. Mario nos deja un gran vacío en el grupo, y en nuestros corazones. Se ha ido una gran persona y un excelente investigador. Esto se ha reflejado en varios memoriales que le han hecho a lo largo de este año, pero esperamos poder refrendarlo con una aún más larga lista de publicaciones a aparecer en la memoria del 2018-19.

Beatriz Sabater-Muñoz.

ESTRÉS ABIÓTICO

Proyectos Projects

MICINN BFU2015-66073-P; Del 01/01/2016 al 31/12/2018 PI MA. Fares, co-PI B. Sabater-Munoz

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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.

UGrupos de InvestigaciónU:

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

132

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.)

133

ESTRÉS BIÓTICO

Figura. Green Leaf Volatiles (GLVs) are defensive compounds which are differentially emitted by tomato plants when efficiently resisting an infection with Pseudomonas syringae pv. tomato. Among them, (Z)-3-hexenyl butyrate produces stomatal closure, PR protein induction and enhanced resistance to bacteria.

Figure. Las plantas de tomate sometidas a infección por Pseudomonas syringae pv. tomato emiten un conjunto de compuestos defensivos volátiles denominados GLVs (Green Leaf Volatiles). Entre ellos, el (Z)-3-hexenil butirato produce cierre de estomas, inducción de proteínas PR y una mayor resistencia a la bacteria.

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.

134

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.


LÓPEZ-GRESA MP, LISÓN P, YENNUS L, CONEJERO V, RODRIGO I, BELLÉS JM (2016) Salicylic Acid Is Involved in the Basal Resistance of Tomato Plants to Citrus Exocortis Viroid and Tomato Spotted Wilt Virus. PLoS ONE 11:1-25

AL HASSAN M, MOROSAN M, LÓPEZ-GRESA MP, PROHENS J, BOSCAIU M,

VICENTE O (2016) Salinity-Induced Variation in Biochemical Markers Provides Insight into the Mechanisms of Salt Tolerance in Common (Phaseolus vulgaris) and Runner (P. coccineus) Beans. International Journal of Molecular Science 17:1582-1598

AL HASSAN M, LÓPEZ-GRESA MP, BOSCAIU M, VICENTE O (2016) Effects

of Salt Stress on Three Ecologically Distinct Plantago Species. PLoS ONE 8

AL HASSAN M, LÓPEZ-GRESA MP, BOSCAIU M, VICENTE O (2016) Stress

tolerance mechanisms in Juncus: responses to salinity and drought in three Juncus species adapted to different natural environments. Functional Plant Biology 43:949-960

HINAREJOS E, CASTELLANO M, RODRIGO I, BELLÉS JM, CONEJERO V,

LÓPEZ-GRESA MP, LISÓN P (2016) Bacillus subtilis IAB/BS03 as a potential biological control agent. European Journal of Plant Pathology 146:597 608

AL HASSAN M, CHAURA J, LÓPEZ-GRESA MP, BORSAI O, DANISO E,

DONAT-TORRES MP, MAYORAL O, VICENTE O, BOSCAIU M (2016) Native-invasive plants vs. halophytes in Mediterranean salt marshes: Stress tolerance mechanisms in two related species. Frontiers in Plant Science 7:1-21

LÓPEZ-GRESA MP, LISÓN P, CAMPOS L, RODRIGO I, RAMBLA JL,

GRANELL A, CONEJERO V, BELLÉS JM (2017) A Non-targeted Metabolomics Approach Unravels the VOCs Associated with the Tomato Immune Response against Pseudomonas syringae. Frontiers in Plant Science 8:1-15

Patentes Patents

PURIFICACIÓN LISÓN PÁRRAGA, JOSÉ MARÍA BELLÉS ALBERT, ISMAEL RODRIGO BRAVO, MARÍA PILAR LÓPEZ GRESA ‘Compuesto para la protección de plantas mediante cierre estomático, uso, composición y método relacionados’ P201730685. 11/05/2017.

Proyectos Projects

‘Identificacion de metabolitos a partir de un materia biologico y estudio de sus posibles actividades biologicas’ CDTI. FERTINAGRO NUTRIENTES, SL . Del 28/6/2017 al 28/6/2019. IP: JOSÉ MARÍA BELLÉS ALBERT ‘Generacion de plantas transgenicas de tomate evocs inductoras de resistencia en cultivos vecinos.’ AICO/2017/048. GENERALITAT VALENCIANA. Del 1/12/2017 al 31/12/2019. IP: JOSÉ MARÍA BELLÉS ALBERT

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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".

UGrupos de investigaciónU:

• 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)

137

VIROLOGÍA MOLECULAR Y EVOLOUTIVA DE PLANTAS

5 p

p

p p

p

R 3

PLPV gRNA

H

CI

RNA:RNA interaction involved

A

R

RNA:RNA interaction involved

Figura 1. Representación esquemática de dos interacciones RNA:RNA a larga distancia identificadas en el RNA genómico (gRNA) del virus del arabesco del pelargonium (PLPV) con un papel esencial en: a) la síntesis del RNA subgenómico (sgRNA) mediante un mecanismo de terminación prematura (interacción entre los elementos AS y RS) y, b) la traducción mediante un mecanismo independiente de cap (interacción entre un estimulador de la traducción, CITE, y una horquilla 5´-proximal, HP). Figure 1. Schematic representation of two long-distance RNA: RNA interactions identified in the PLPV gRNA with an essential role in: a) the synthesis of the subgenomic RNA (sgRNA) by means of a premature termination mechanism (interaction between AS and RS elements) and, b) translation by a cap-independent mechanism (interaction between a translation stimulator, CITE, and a 5'-proximal hairpin, HP).

Investigadores de Plantilla / Contracted Researhers Carmen Hernández (Científico Titular CSIC / Research Scientific CSIC) Investigadores Pre-doctorales / Pre-Doctoral Researchers Miryam Pérez Cañamás Técnico de Labotarorio/ Technicians Laboratory Cristian Mares Barreda Estudiante Trabajo Fin de Carrera / Final Year undergraduate Project Student Carlos Sánchez Soriano Estancia Prácticas / Student Traineeships Elena Olmedo Serrano Laura Villamayor Belinchón Nazaret Peña Gil Lorena Sánchez Jiménez Cristina Santana Artiles Carlos de Barutell Arnal Lainy Jaimar Ramírez Aroca

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.

138

PLANT MOLECULAR AND EVOLUTIONARY VIROLOGY

Genomic

A B

C

Figura 2. Algunas características y detección de pequeños RNAs virales (vsRNAs) presentes en plantas de Nicotiana benthamiana infectadas por el virus del arabesco del Pelargonium (PLPV). (A) Distribución por tamaño y polaridad (positiva y negativa por encima y por debajo del eje de las x, respectivamente) de vsRNAs a lo largo del genoma viral. (B) Porcentaje relativo de vsRNAs en plantas infectadas. (C) Northern blot para la detección de PLPV sRNAs de polaridad positiva y negativa. Figure 2. Some characteristics and detection of viral small RNAs (vsRNAs) present in plants of Nicotiana benthamiana infected by the Pelargonium line pattern virus (PLPV). (A) Distribution by size and polarity (positive and negative above and below the x axis, respectively) of vsRNAs along the viral genome. (B) Relative percentage of vsRNAs in infected plants. (C) Northern blot for the detection of PLPV sRNAs of positive and negative polarity.


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.

BLANCO-PEREZ M, HERNANDEZ C (2016) Evidence supporting a premature termination mechanism for subgenomic RNA transcription in Pelargonium line pattern virus: identification of a critical long-range RNA-RNA interaction and functional variants through mutagenesis. Journal of General Virology 97: 1469-1480

BLANCO-PEREZ M, PEREZ-CANAMAS M, RUIZ L, HERNANDEZ C (2016)

Efficient Translation of Pelargonium line pattern virus RNAs Relies on a TED-Like 3 '-Translational Enhancer that Communicates with the Corresponding 5 '-Region through a Long-Distance RNA-RNA Interaction. PLOS ONE 11: e0152593

AMBROS, S.; MARTINEZ, F.; IVARS, P.; HERNANDEZ, C.; DE LA IGLESIA,

F.; ELENA, S. F. (2017) Molecular and biological characterization of an isolate of Tomato mottle mosaic virus (ToMMV) infecting tomato and other experimental hosts in eastern Spain. European Journal Of Plant Pathology 14(2):261–268

PEREZ-CANAMAS, M; BLANCO-PEREZ, M; FORMENT, J; HERNANDEZ,

C (2017) Nicotiana benthamiana plants asymptomatically infected by Pelargonium line pattern virus show unusually high accumulation of viral small RNAs that is neither associated with DCL induction nor RDR6 activity. Virology 501:136-146

‘Estudio de la modulación de los procesos de traducción y de supresión del silenciamiento en un virus de RNA de plantas’ BFU2015-70261-P Del 01/01/2016 al 31/12/2017 IP: C. Hernández

Proyectos Projects

C. Hernández ‘Máster Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ IBMCP-UPV 2H en 2016 y 2H en 2017

Cursos Courses

139


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

Andrea Martín Guindal Técnico de Labotarorio/ Technicians Laboratory

María Pedrote Partida

GENÓMICA FUNCIONAL Y BIOTECNOLOGÍA DE RNAS NO CODIFICANTES El avance en técnicas genómicas y de secuenciación masiva está dando a conocer multitud de nuevas formas de regulación génica y genómica en los seres vivos. 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 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 el descubrimiento y caracterización de 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. De esta forma, hemos encontrado que numerosos ribozimas de autocorte (Figura 1) están presentes en genomas de plantas y animales. Nuestra investigación reciente ha confirmado que muchos de estos ribozimas están involucrados en el ciclo biológico de diversos retroelementos eucarióticos. Entre todos ellos, destaca el descubrimiento de una nueva familia de retrotransposones que hemos denominado Retrozimas y que se expresan abundantemente en forma de pequeños (300-700 nt) RNAs circulares (Figura 2). Para llevar a cabo nuestra investigación, en el laboratorio utilizamos aproximaciones multidisciplinares que combinan la Bioinformática, Bioquímica y Biología Molecular y Estructural.

Figura 1. Representación esquemática en 3D y su correspondiente modelo de estructura cristalográfica del motivo mínimo (A), tipo I (B), tipo II (C) y tipo III (D) de la ribozima de cabeza de martillo.

Figure 1. Schematic 3D representation and crystallographic structures of an artificial minimal motif (A), a type I (B), type II (C) and type III (D) hammerhead ribozymes.

140


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 noncoding RNAs, focusing especially on their catalytic (ribozymes) and regulatory (riboswitches) capabilities, and trying to derive them into Biotechnological applications. We have previously reported that numerous self-cleaving ribozymes (Figure 1) are present in the genomes of plants and animals. Our recent research has confirmed that many of these ribozymes are involved in the biological cycle of diverse eukaryotic retroelements. Among them, we can highlight the discovery of a new family of retrotransposons that we have named Retrozymes, which are abundantly expressed as small (300-700 nt) circular RNAs (Figure 2). In order to carry out our investigation, in our laboratory we follow multidisciplinary approaches that combine Bioinformatics, Biochemistry and Molecular and Structural Biology.

Proyectos Projects

‘ncRNAs catalíticos en genomas eucarióticos: origen, evolución y funciones biológicas’. BFU2014-56094. Del 01/01/2015 al 30/09/2018 IP: M. De la Peña

‘RNAs catalíticos’. Proyecto Intramural CSIC. Del 2016 al 2018. IP: M. De la Peña

‘Papel de los RNAs autocatalíticos y circulares en el mecanismo de retrotransposición del DNA eucariótico.’ BFU2017-87370-P. Del 01/01/2018 al 31/12/2020 IP: M. De la Peña


CERVERA A, URBINA D, DE LA PEÑA M. (2016) Retrozymes are a unique family of non-autonomous retrotransposons with hammerhead ribozymes that propagate in plants through circular RNAs. Genome Biol. 17(1):135.

DE LA PEÑA M, CERVERA A. (2017) Circular RNAs with hammerhead ribozymes encoded in eukaryotic genomes: The enemy at home. RNA Biol. 14(8):985-991.

ALQUÉZAR B, RODRÍGUEZ A, DE LA PEÑA M, PEÑA L. (2017) Genomic Analysis of Terpene Synthase Family and Functional Characterization of Seven Sesquiterpene Synthases from Citrus sinensis. Front Plant Sci. 8:1481.

DE LA PEÑA M, GARCÍA-ROBLES I, CERVERA A. (2017) The

Hammerhead Ribozyme: A Long History for a Short RNA. Molecules. 22(1). pii: E78.

LTR LTR

Type III Type III

PBS

PPT

Type I Type I Type I Type I

Type IType I

Type I

Type I

Type I

Eukaryotic genomes

circRNAs with ribozymes

Figura 2. Los genomas eucarióticos de plantas y animales contienen diversas familias de retrotransposones no-autónomos con ribozimas (llamados retrozimas), que se propagan a través de la expresión de pequeños RNAs circulares.

Figure 2. The eukaryotic genomes of plants and animals contain diverse families non-autonomous retrotransposons with ribozymes (so called retrozymes), which propagate through the expression of small circular RNAs.

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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 Alberto Carbonell Olivares Investigadores Pre-doctorales / Pre-Doctoral Researchers Eszter Majer María Teresa Cordero Cucart Anamarija Butković Fakhreddine Houhou Mari Carmen Martí Botella Técnicos de Laboratorio / Laboratory Technicians Verónica Aragonés Blasco Cristian Mares Barreda Trabajo Fin de Máster / Master’s Thesis Students Cristina Beceiro Durán Miguel Ezquerro Urzanqui Beltrán Ortolá Navarro Lucio López Dolz Trabajo Fin de Carrera / Final Year Undergraduate Project Student Glòria Martínez Llidó Beatriz Gayubas Balaguer Visitantes / Visitors Alba Latorre Francés Arantxa Rosado Pérez Ada Lizbeth Sumí Jauregui Kara Schreiber Claudia Pérez Carretero Agostina De Luca Pauluzzi Danielle Gobatto Fabiola Velasco Rodríguez Maroua Sta

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. Con ello queremos entender mejor cómo estos patógenos son capaces de expresar y replicar sus genomas en las células vegetales, invadir la planta y sortear los mecanismos defensivos del huésped. Nuestras investigaciones siempre tienen un enfoque biotecnológico, por lo que a partir de estos conocimientos desarrollamos nuevas estrategias para la protección e innovación en los cultivos. Líneas de investigación: Determinación de las redes de interacción entre

las proteínas virales y las de la planta huésped durante la infección.

Desarrollo de estrategias de resistencia a virus y

viroides en plantas.

Vectores virales para expresar proteínas recombinantes en plantas.

Ingeniería metabólica de plantas mediante vectores virales.

Vectores derivados de viroides para producir RNA recombinante.

Desarrollo de sistemas de seguimiento visual de la infección viral en plantas.

Desarrollo de circuitos genéticos sintéticos en plantas.

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PLANT VIRUS BIOTECHNOLOGY Our group investigates the interactions, at the molecular level, between plants and some of their pathogens, such as viruses and viroids. With this, we want to better understand how these pathogens are able to express and replicate their genomes in plant cells, invade the plant and circumvent the host defensive mechanisms. Our research always has a biotechnological perspective. So, from this knowledge, we develop new strategies for crop protection and innovation. Research lines: Determination of the virus-plant protein-protein

interaction networks during infection.

Development of resistance strategies against virus and viroid in plants.

Viral vectors to express recombinant proteins in plants.

Plant metabolic engineering using viral vectors.

Viroid-derived vectors to produce recombinant RNA.

Development of systems to visually track virus infection in plants.

Development of synthetic genetic circuits in plants.


CARBONELL A.; J.C. CARRINGTON;J.A. DARÒS (2016) Fast-forward generation of effective artificial small RNAs for enhanced antiviral defense in plants. RNA & Disease 3(1). pii: e1130

MARTÍNEZ F; G. RODRIGO; V. ARAGONÉS; M. RUIZ, I. LODEWIJK; U.

FERNÁNDEZ; S.F. ELENA;J.A. DARÒS (2016) Interaction network of tobacco etch potyvirus NIa protein with the host plant during infection. BMC Genomics 17:87

WILLEMSEN A., M.P. ZWART, N. TROMAS, E, MAJER, J.A. DARÒS, S.F.

ELENA (2016) Multiple barriers to the evolution of alternative gene orders in a positive-strand RNA virus. Genetics ;202(4):1503-21

DARÒS J.A. (2016) Eggplant latent viroid: a friendly experimental

system in the family Avsunviroidae. Molecular Plant Pathology 17(8):1170-7

ABDEL-HAFEZ S.I.I, N.A. NAFADY, I.R. ABDEL-RAHIM, A.M. SHALTOUT,

J.A. DARÒS , M.A. MOHAMED (2016) Assessment of protein silver nanoparticles toxicity against pathogenic Alternaria solani. 3 Biotech 6(2): 199

LÓPEZ-GONZÁLEZ S., V. ARAGONÉS, J.A. DARÒS, F. SÁNCHEZ, F. PONZ

(2017) An infectious cDNA clone of a radish-infecting Turnip mosaic virus strain. European Journal of Plant Pathology 148(1): 207–211

CORDERO T., CERDÁN L., CARBONELL A., KATSAROU K., KALANTIDIS

K., J.A. DARÒS (2017) Dicer-like 4 is involved in restricting the systemic movement of Zucchini yellow mosaic virus in Nicotiana benthamiana. Molecular Plant-Microbe Interactions 30(1):63-71

RODRIGO G., J.A. DARÒS, S.F. ELENA (2017) Virus-host interactome:

putting the accent on how it changes. Journal of Proteomics 156: 1-4

CARBONELL A., J.A. DARÒS (2016) Artificial microRNAs and synthetic

trans-acting small interfering RNAs interfere with viroid infection. Molecular Plant Pathology 18(5):746-753

MAJER E., B. LLORENTE, M. RODRÍGUEZ-CONCEPCIÓN, J.A. DARÒS

(2017) Rewiring carotenoid biosynthesis in plants using a viral vector. Scientific Reports 7: 41645

CORDERO T., M.A. MOHAMED, J.J. LÓPEZ-MOYA, J.A. DARÒS (2017) A

recombinant Potato virus Y infectious clone tagged with the Rosea1 visual marker (PVY-Ros1) facilitates the analysis of viral infectivity and allows the production of large amounts of anthocyanins in plants. Frontiers in Microbiology 8:611

ABDEL-HAFEZ S.I.I., N.A. NAFADY, I.R. ABDEL-RAHIM, A.M. SHALTOUT,

J.A. DARÒS, M.A. MOHAMED (2017) Biosynthesis of silver nanoparticles using Curvularin compound isolated from the endophytic fungus Epicoccum nigrum: New approach with great promise. Journal of Pharmaceutical and Applied Chemistry 3(2): 135-146

DARÒS J.A. (2017) Viral suppressors: combating RNA silencing. Nature

Plants 3: 17098 RODRIGO G., S. PRAKASH, S. SHEN, E. MAJER, J.A. DARÒS, A.

JARAMILLO (2017) Model-based design of RNA hybridization networks implemented in living cells. Nucleic Acids Research 45(16):9797-9808

143



Daròs, J.A. (2016) Viroids: small noncoding infectious RNAs with the

remakable ability of autonomous replication. Current Research Topics in Plant Virology 295-322

DARÒS, J.A. (2017) Eggplant latent viroid. Viroids and Satellites 339-344


Eszter Majer ‘Metabolic engineering of plants using a disarmed potyvirus vector.’ (2016) Directores: José Antonio Darós Arnau

Proyectos Projects

‘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 ‘Genome-wide analysis of RNA and protein interacting profiles during a plant virus infection’ Comisión Europea (Acción Marie Sklodowska-Curie) H2020-MSCA/0071 Del 01/05/2015 al 30/04/2017 IP: J.A. Daròs ‘Instrumentos biotecnológicos derivados de virus de plantas’ MINECO BIO2014-54269-R Del 01/01/2015 al 31/12/2017 IP: J.A. Daròs

Cursos Courses Daròs, J.A. Máster. ‘Virología Molecular de Plantas’ Universidad

Politécnica de Valencia. 2h en 2016 y 2h en 2017 Daròs, J.A. Máster. ‘Biología de Sistemas’ Universidad Politécnica de

Valencia. 4h en 2016 y 4h en 2017

Figura 1. Vector derivado del virus del grabado del tabaco capaz de expresar una ruta biosintética completa de origen bacteriano en plantas.

Figure 1. Tobacco etch virus-derived vector able to express a full biosynthetic pathway of bacterial origin in plants.

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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.

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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.


FLORES, R (2016) Callose depositionin plasmodesmata and viroid invasion of the shoot apical meristem Frontiers in Microbiology (Virology) 7:52

LÓPEZ-CARRASCO, C., GAGO-ZACHERT, S., MILETI, G., MINOIA, G.,

FLORES, R. & DELGADO, S. (2016) The transcription initiation sites of eggplant latent viroid strands map within distinct motifs in their in vivo RNA conformations RNA Biology 13:83-97

FLORES, R., OWENS, R.A. & TAYLOR, J. (2016) Pathogenesis by subviral

agents: viroids and hepatitis delta virus Current Opinion in Virology 17:87-94

FLORES, R. (2016) Highly abundant small interfering RNAs derived from

a satellite RNA contribute to symptom attenuation by binding helper virus-encoded RNA silencing suppressors Frontiers in Plant Science 7:692

HADIDI, A., FLORES, R., CANDRESSE, C. & BARBA, M. (2016) Next-

generation sequencing and genome editing in plant virology Frontiers in Microbiology (Virology) 7:1325

LÓPEZ-CARRASCO, A. & FLORES, R. (2017) Dissecting the secondary

structure of the circular RNA of a nuclear viroid in vivo: a “naked” rod-like conformation similar but not identical to that observed in vitroRNA Biology 14:1046-1054

SERRA, P., BERTOLINI, E., MARTÍNEZ , M.C., CAMBRA, M. & FLORES, R.

(2017) Interference between variants of peach latent mosaic viroid reveals novel features of its fitness landscape: implications for detectionScientific Reports 7:42825

DING, B., ZHONG, X. & FLORES, R. (2017) Viroids and virusoidsReference

Module in Life Sciences Elsevier :http://dx.doi.org/10.1016/B978-0-12-809633-8.13120-6)

GÓMEZ-MUÑOZ, N., VELÁZQUEZ, K., VIVES, M.C., RUIZ-RUIZ, S., PINA, J.A.,

FLORES, R., MORENO, P. & GUERRI, J. (2017) The resistance of sour orange to citrus tristeza virus is mediated by both the salycilic acid and the RNA silencing defense pathwaysMolecular Plant Pathology 18:1253-1266

MESSMER, A., SANDERSON, D., BRAUN, G., SERRA, P., FLORES, R. &

JAMES, D. (2017) Molecular and phylogenetic identification of unique isolates of hammerhead viroid-like RNA from ‘Pacific Gala’ apple (Malus domestica) in CanadaCanadian Journal of Plant Pathology 39:342-353

FLORES, R., NAVARRO, B., KOVALSKAYA, N., HAMMOND, R.W. & DI

SERIO, F. (2017) Engineering resistance against viroidsCurrent Opinion in Virology 26:1-7

LÓPEZ-CARRASCO, A. & FLORES, R. (2017) The predominant circular

form of avocado sunblotch viroid accumulates in planta as a free RNA adopting a rod-shaped secondary structure unprotected by tightly bound host proteinsJournal of General Virology 98:1913-1922

LÓPEZ-CARRASCO, A., BALLESTEROS, C., SENTANDREU, V., DELGADO, S.,

GAGO-ZACHERT, S., FLORES, R. & SANJUÁN, R. (2017) Different rates of spontaneous mutation of chloroplastic and nuclear viroids as determined by high-fidelity ultra-deep sequencingPublic Library of Science Pathogens 13:e1006547

Cursos Courses

R. Flores ‘Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ IBMCP-UPV 20 Horas en 2016 y 20 Horas en 2017

Proyectos Projects

‘Viroides, los parásitos extremos: evolución espacio-temporal, patogénesis mediada por silenciamiento vía RNA, y degradación’ MICINN. BFU2014-56812-P. Del 1 Enero 2015 a 31 Diciembre 2016. IP: R. Flores

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VIROLOGÍA MOLECULAR Y EVOLUTIVA DE PLANTAS

Figura 1. La desmetilasa atALKBH9B colocaliza con siRNA bodies y se asocia a P-bodies. Reproducido de Martinez-Perez et a., 2017 (PNAS vol. 114 (40): 10755–10760.

Figure 1. atALKBH9B demethylase colocalizes with siRNA-body/P-body components.

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 Mireya Martínez Pérez 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.

147

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.


PALLAS, V., GARCIA, J.A. (2016) Viral pathogenesis: still many missing pieces in the puzzle. Current Opinion in Virology 17:v-vii

FIORE, N., ZAMORANO, A., SÁNCHEZ-DIANA, N.,GONZÁLEZ, X., PALLÁS,

V., SÁNCHEZ-NAVARRO, J.A. (2016) First detection of Grapevine rupestris stem pitting-associated virus and Grapevine rupestris vein feathering virus, and new phylogenetic groups for Grapevine fleck virus and Hop stunt viroid isolates, revealed from grapevine field surveys in Spain. Phytopathologia Mediterranea 55(2): 225-238

DE LA TORRE-ALMARÁZ, R., PALLÁS, V. , SÁNCHEZ-NAVARRO, J.A.

(2016) First report of cucumber mosaic virus (CMV) and CARNA-5 in Carnation in Mexico. Plant Disease 100(7): 1509

DE LA TORRE-ALMARAZ, R., SALGADO-ORTIZ, H., SALAZAR-SEGURA,

M., PALLAS, V., SANCHEZ-NAVARRO, JA, VALVERDE, RA. (2016) First Report of Rattail cactus necrosis-associated virus in Prickly Pear Fruit (Opuntia albicarpa Scheinvar) in Mexico. Plant Disease 100 (11): 2339-2339

CASTELLANO, M., PALLAS, V., GOMEZ, G. (2016) A pathogenic long

noncoding RNA redesigns the epigenetic landscape of the infected cells by subverting host Histone Deacetylase 6 activity. New Phytologist 211(4): 1311-1322

CASTELLANO, M., MARTINEZ, G., MARQUES, M.C., MORENO-ROMERO, J.,

KÖHLER, C., PALLAS, V., GOMEZ, G. (2016) Changes in the DNA methylation pattern of the host male gametophyte of viroid-infected cucumber plants. Journal Experimental Botany 67(19): 5857-5868

LEASTRO, M.O., PALLAS, V.; RESENDE, R.O., SANCHEZ-NAVARRO, J.A .

(2016) The functional analysis of distinct tospovirus movement proteins (NSM) reveals different capabilities in tubule formation, cell-to-cell and systemic virus movement among the tospovirus species. Virus Research 227: 57-68

DE LA TORRE-ALMARAZ, R., SALGADO-ORTIZ, H., SALAZAR-SEGURA, M.,

PALLAS, V., SANCHEZ-NAVARRO, J. A., VALVERDE, R. A. (2016) First Report of Schlumbergera virus X in Prickly Pear (Opuntia focus-indica) in Mexico. Plant Disease 100(8): 1799-1800

COLIMBA, J., FALCON, E., CASTRO, E. R., DAVILA-ALDAS, D., PALLAS, V.,

SANCHEZ-NAVARRO, J. A., GOMEZ, G. (2016) First Report of Alfalfa mosaic virus in Red Pepper Plants in Ecuador. Plant Disease 100(5): 1026

ALFARO-FERNÁNDEZ, A., SÁNCHEZ-NAVARRO, J.A. LANDEIRA,

M.,FONT, M.I., HERNÁNDEZ-LLÓPIS, D., PALLAS V. (2016) Evaluation of PCR and non-radioactive molecular hybridization techniques for the routine diagnosis of Tomato leaf curl New Delhi virus, Tomato yellow leaf curl virus and Tomato yellow leaf curl Sardinia virus. Journal Plant Pathology 98(2)

APARICIO, F. , PALLAS, V. (2016) The coat protein of Alfalfa mosaic

virus interacts and interferes with the transcriptional activity of the bHLH transcription factor ILR3 promoting salicylic acid-dependent defence signaling response. Molecular Plant Pathology 18(2):173-186

Cursos Courses

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


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Proyectos Projects

‘Interacciones entre factores virales y del huesped implicados en los procesos de movimiento y patogenesis en cultivos de intereInteracciones RNA-proteina y proteina-proteina en procesos de desarrollo y patogenesis mediados por virus y agentes subvirales en cultivos de interés Agronomicos agronómico’ Ministerio de Ciencia e innovación- Programa Biotecnología. BIO 2014-54862-R. Del 01/01/2015 al 31/12/2017. IP: Dr. V. Pallás y Jesus A. Sanchez-Navarro 'Interacciones RNA-proteina y proteina-proteina en procesos de desarrollo y patogenesis mediados por virus y agentes subvirales en cultivos de interés Agronomico' Conselleria D’Eduacçio-GVA PROMETEO 2015-010 Del 01/05/2015 al 31/12/2018 IP:Dr. V. Pallás 'LA APLICACIÓN DE LAS POLISONDAS EN EL ANÁLISIS RUTINARIO DE LOS PRINCIPALES VIRUS Y VIROIDES QUE AFECTAN AL CULTIVO DE FRUTALES' INVISA BIOTECNOLOGIA VEGETAL SL Del 01/10/2016 al 31/03/2018 IP:Dr. V. Pallás 'APLICACION DE LAS POLISONDAS EN EL ANALISIS RUTINARIO DE LOS PRINCIPALES VIRUS Y VIROIDES QUE AFECTAN AL CULTIVO DE PETUNIA Y CRISANTEMO' Barberet & Blanc, S.A. Del 02/11/2015 al 02/05/2017 IP:J.A. Sánchez-Navarro 'OPTIMIZACION DE LA TECNOLOGIA DE POLISONDAS EN EL ANALISIS RUTINARIO DE LOS PRINCIPALES VIRUS Y VIROIDES QUE AFECTAN A LOS CULTIVOS DE CLAVEL, GERBERA, PETUNIA Y CIRSANTEMO' Barberet & Blanc, S.A. Del 01/07/2016 al 01/07/2019 IP:J.A. Sánchez-Navarro 'Determinación del estado fitosanitario de las variedades de cava de Requena mediante el desarrollo de una polisonda para la detección polivalente de 14 virus y 5 viroides' Fundación Ciudad de Requena Del 05/10/2016 al 04/10/2017 IP:J.A. Sánchez-Navarro ‘Descrifrando interacciones virus-planta esenciales para la susceptibilidad y/o resistencia en dos patosistemas agronomicamente relevantes’ MINECO. BIO2017-88321-R Del 31/12/2017 al 31/12/2020 IP: VICENTE PALLAS BENET


Marta Serra Soriano ‘Relación estructura-función de las proteínas virales implicadas en el movimiento de los carmovirus y su interacción con factores celulares.’ (2016) Directores: Vicente Pallás/ Jose A. Navarro Bohigues Mayte Castellano Perez ‘Estudio de las alteraciones en el patrón de metilación del DNA del huésped inducidas por un viroide nuclear.’ (2017) Directores: Vicente Pallás /Gustavo Gómez

VIROLOGÍA MOLECULAR Y EVOLUTIVA DE PLANTAS


SERRA-SORIANO, M., NAVARRO, J.A., PALLAS, V. (2017) Dissecting the

multifunctional role of the N-terminal disordered domain of a plant virus coat protein in RNA packaging, viral movement and interference with antiviral plant defense. Molecular Plant Pathology 18 (6): 837-849

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Seed tolerance to deterioration in arabidopsis is affected by virus infection. Plant Physiology and Biochemistry 227:57-68

LEASTRO, MIKHAIL O.; PALLAS, VICENTE; RESENDE, RENATO O.,

SANCHEZ-NAVARRO, JESUS A. (2017) The functional analysis of distinct tospovirus movement proteins (NSM) reveals different capabilities in tubule formation, cell-to-cell and systemic virus movement among the tospovirus species. Virus Research 41 (4):256-262

SIPAHIOĞLU, H.M., KAYA, I., USTA, M., ÜNAL, M., ÖZCAN, D., ÖZER, M.,

GÜLLER, A., PALLAS, V. (2017) Pokeweed (Phytolacca americana) antiviral protein inhibits Zucchini yellow mosaic virus infection in a dose dependent manner in squash plants Turkish Journal of Agriculture and Forestry 227:57-68

LEASTRO, M.O., DE OLIVEIRA, A., PALLAS, V., SANCHEZ-NAVARRO, J.A.

KORMELINK; R, RESENDE, R. (2017) The NSm proteins of phylogenetically related tospoviruses trigger Sw-5b mediated resistance dissociated of their cell-to-cell movement function. Virus Research 98:1161-1162

GARCÍA , M.L., DAL BÓ, E., DA GRAÇA, J.V., GAGO-ZACHERT, S.,

HAMMOND, J., MORENO, P. NATSUAKI, T., PALLAS, V., NAVARRO, J.A., REYES, C.A., ROBLES LUNA, G., SASAYA, T., TZANETAKIS, I.E., VAIRA, A.M.-, VERBEEK, M. and ICTV REPORT CONSORTIUM (2017) ICTV Virus Taxonomy Profile: Ophioviridae. Journal of General Virology 171:125-138

RUBIO, M., MARTINEZ-GOMEZ, P., MARAIS, A., SANCHEZ-NAVARRO,

J.A., PALLAS, V., CANDRESSE, T. (2017) Recent advances and prospects in Prunus virology. Annals of Applied Biology 114:10755-10760

MARTINEZ-PEREZ, M. APARICIO, F. LOPEZ-GRESA, M.P. BELLES, J.M.,

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FERNÁNDEZ-CRESPO, E., NAVARRO, J.A., SERRA-SORIANO, M., FINITI, I., GARCÍA-AGUSTÍN, P., PALLÁS, V., GONZÁLEZ-BOSCH, C. (2017) Hexanoic Acid Treatment Prevents Systemic MNSV Movement in Cucumis melo Plants by Priming Callose Deposition Correlating SA and OPDA Accumulation. Frontiers in Plant Science 8:e1801


NAVARRO, J.A., PALLÁS, V. (2017) An update on the intracellular trafficking of carmoviruses. Frontiers in Plant Science 20:60-63

FIALLO-OLIVE, E. PALLAS, V., NAVAS-CASTILLO, J. (2017) ¿PUEDEN

LOS VIRUS DE PLANTAS SER PATOGÉNICOS EN HUMANOS? Virología 20: 60-63

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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).

Publicaciones Publications CERVERA, H. Y ELENA, S.F. (2016) Genetic variation in fitness within a

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BRAVO, I.G. (2016) Assessing parallel gene histories in viral genomes. BMC EVOLUTIONARY BIOLOGY 16:32

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MINICKA, J., ELENA, S.F., BORODYNKO-FILAS, N., RUBIS, B. Y

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cooperation game to evolve from prisoner’s dilemma to snow drift. Proceedings of the Royal Society B 284:20170228

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A putative antiviral role of plant cytidine deaminases. F1000 Research 6:222

WU, B., ZWART, M.P., SÁNCHEZ-NAVARRO, J. Y ELENA, S.F.

(2017) Within-host evolution of segments ratio for the tripartite genome of Alfafa mosaic virus. Scientific Reports 7:5004

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population sequencing reveals the interplay of selection and genetic drift in experimental evolution of Potato virus Y. Journal of Virology 91:e00690-17

VALVERDE, S., ELENA, S.F. Y SOLÉ, R.V. (2017) Spatially-induced

nestedness in a neutral model of phage-bacteria networks. Virus Evolution 3:vex021


Anouk Willemsen ‘Experimental evolution of genome architecture and complexity in an RNA virus’ (2016) Dirctores: S.F. Elena

Proyectos Projects

‘Evolución de virus en huéspedes con susceptibilidad variable: consecuencias en eficacia y virulencia y cambios en las redes interactómicas de proteínas virus-huésped’ MINECO. BFU2015-65037-P. Del 2016 al 2019. IP: S.F. Elena ‘Comparative systems biology of host-virus interactions’ Generalitat Valenciana. PROMETEOII/2017/021. Del 1 Enero 2014 - 31 Diciembre 2017. IP: S.F. Elena



AMBRÓS, S., MARTÍNEZ, F., IVARS, P., HERNÁNDEZ, C., DE LA IGLESIA, F. Y ELENA, S.F. (2017) Molecular and biological characterization of an isolate of Tomato mottle mosaic virus (ToMMV) infecting tomato and other experimental hosts in eastern Spain. European Journal of Plant Pathology 149:261-268

NAVARRO, R., AMBRÓS, S., MARTÍNEZ, F., ELENA, S.F. (2017)

Diminishing returns of inoculum size on the rate of a plant RNA virus evolution. Europhysics Letters (EPL) 120:38001

Cursos Courses

S.F. Elena. Máster en Virología (2016) y (2017) ‘Interacción virus-hospedador. Biología Evolutiva de la Emergencia de Virus de RNA’ Facultad de Veterinaria, Madrid 3.5 Horas S.F. Elena. Doctorado. (2017) Frontiers in Systems Biology Program/ A systems biology perspective to the evolution of virus-plants interactions. Weizmann Institute of Science, Rehovot, Israel. 2 Horas.

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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.


CASTELLANO M., MARTINEZ G., MARQUES MC., MORENO J., KÖHLER C., PALLAS V. & GOMEZ G (2016) Changes in the DNA methylation pattern of the host male gametophyte of viroid-infected cucumber plants. Journal of Experimental Botany 67:5857-5868

CASTELLANO, M.; PALLÁS, V. AND GÓMEZ, G (2016) A pathogenic

long noncoding RNA redesigns the epigenetic landscape of the infected cells by subverting host Histone Deacetylase 6 activity. New Phytologist 211:1311-1322

COLIMBA J, FALCON E, CASTRO E, DAVILA-ALDAS D, PALLÁS V,

SANCHEZ-NAVARRO J AND GOMEZ G (2016) First report of Alfalfa mosaic virus in red pepper plants in Ecuador. Plant Disease 100:1026-1027

Proyectos Projects

‘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 ‘Validacion funcional de las redes de sncrnas que regulan la repuesta a estres en melon. Analisis de su potencial como fuente de tolerancia a condiciones ambientales adversas’ MINECO. AGL2016-79825-R . Del 30/12/16 al30/12719. IP: G. Gómez ‘Identificación y caracterización de miRNAs específicamente expresados en plantas de melón expuestas a estrés biótico y abiótico.’ CSIC. 201540I003. Del 01/10/2015 al 30/09/16. IP: G. Gómez ‘Optimización para uso a escala industrial de un sistema para la expresión selectiva de compuestos heterologos en cloroplastos mediado por non-coding RNAs’ MINECO. BIO2014-61826-EXP. Del 01/09/2015 al 31/08/2017. IP: G. Gómez


Mayte Castellano ‘Estudio de las Alteraciones en la Metilación del DNA del Huésped Inducidas por un Viroide Nuclear’ (2016) Dirctores: Gustavo Gomez - Vicente Pallas

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memoria 2016 2017 scientific report 2016 2017memoria 2016 ‐2017 scientific ... participation in...

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