Estudio del potencial biotecnológico de transportadores de Na+ y K+ para la mejora de la tolerancia a la salinidad y la eficiencia en la nutrición del K+ en tomateReferencia:
Proyecto de Excelencia, Junta de Andalucía (CVI-7558)Cofinanciación: Fondos Feder
Investigador Principal:
M. Pilar Rodríguez RosalesAño Inicio:
2013 Año Fin:
2017Objetivos: El incremento en la salinidad de los suelos, debido en parte al abuso de fertilizantes y la irrigación con aguas de baja calidad de alto contenido en sales, tiene un efecto negativo para la producción agrícola además de plantear una seria amenaza medioambiental. La identificación y estudio de los genes que codifican transportadores iónicos relacionados con la tolerancia a la salinidad y la distribución intracelular de K+ puede ayudar a resolver estos problemas, ya que ofrece la posibilidad de incrementar la tolerancia a la salinidad y la eficiencia en el uso de nutrientes y agua en especies de interés agronómico mediante sobrexpresión de estos genes. En nuestro laboratorio hemos identificado varios transportadores de Na+ y K+ de tomate, que son importantes para la homeostasis de potasio, tolerancia a la salinidad y, posiblemente, desarrollo de las plantas y producción de frutos. Como resultado de Proyectos anteriores hemos generado plantas de tomate transgénicas en las que varios de estos transportadores estan sobreexpresados o silenciados. En este proyecto queremos combinar estas líneas transgenicas para construir lineas sobreexpresoras de varios transportadores. Además, algunos de estos transportadores (SlHKT1;1, SlHKT1;2, LeNHX1, LeNHX3) se localizaron en regiones genómicas coincidentes con las posiciones de máxima significación del valor LOD para varios QTLs, para la concentración de Na+, K+ y Cl- en la hoja, probablemente relacionados con la tolerancia a la salinidad, en lineas recombinantes (RILs) de Solanum lycopersicum var Cerasiforme, portando introgresiones cromosómicas derivadas de su cruce con S. cheesmanii o S. pimpinellifolium (dos especies halotolerantes) (Villalta et al 2008). Si mediante un análisis de genes candidatos se confirmara que las variantes alélicas de estos transportadores introgresadas determinan la función de los QTLs de interés, aquellas podrían ser incorporadas a variedades de élite en programas de mejora genética, mediante selección asistida por marcador o ingeniería genética. Además, hemos identificado varios antiportadores KEA y CCX de Arabidopsis que también juegan un papel en la nutrición de K+ y la tolerancia a la salinidad y al pH alcalino. En el proyecto que presentamos se clonarán estos transportadores de tomate y se evaluará la importancia de los mismos en la tolerancia a salinidad y nutrición de K+
Los objetivos concretos del Proyecto son: .
1. Validación de SlHKT1;1, SlHKT1;2, LeNHX1 y LeNHX3 como genes candidatos responsables de QTLs relacionados con la concentración de Na+, K+ y Cl- en parejas de lineas casi-isogénicas de tomate (NILs). Estas parejas de líneas NILs se diferencian únicamente en que una de ellas porta la introgresión alélica del parental Cheesmanii (HKT1) o de Pimpinillefolium (NHX1, NHX) en la variedad cultivada y la otra, el propio alelo del parental cultivado. Se analizarán las diferencias en las secuencias genómicas (polimorfismos) y/o el nivel de expresión de las variantes alélicas de cada gen ya que pueden reportar caracteristicas bioquímicas diferenciales que expliquen su contribucion fisiológica a los respectivos QTLs. Dichas caracteristicas, actividad, modo de transporte y especificidad de sustrato (K+ y/o Na+
2. Identificación de los homologos funcionales de las proteínas AtKEA y AtCCX en tomate: Clonaremos estos genes de las líneas parentales de tomate utilizadas para la generación de RILs donde fueron identificados los QTLs y estudiaremos su función en levadura. Analizaremos los perfiles de expresión de estas proteínas. ), serán evaluadas mediante la expresión de cada variante alélica en levadura.
3. Estudio del efecto de la sobreexpresión de multiples transportadores de Na+ y K+ sobre la tolerancia a la salinidad y eficiencia de la nutrición de K+ y uso del agua. Hemos generado plantas de tomate transgénicas que sobreexpresan LeNHX2, LeNHX4, SlSOS2, SlSOS3 y SlNhaD o silencian SlSOS1, LeNHX2 y LeNHX4. Estamos obteniendo también en nuestro laboratorio plantas de tomate que portan construcciones para el silenciamiento de SlHKT1;1, SlHKT1;2 y SlNhaD o la sobrexpresión de SlHKT1;1, SlHKT1;2. En el curso de este nuevo Proyecto, se cruzarán líneas T3 homocigóticas y mono-locus para los distintos transgenes al objeto de producir plantas que sobreexpresen una combinación de algunos de estos transportadores, y se evaluará el efecto sobre la tolerancia a la salinidad y la eficiencia del uso de K+ y agua.
Otro Personal:
Antiportadores catión/protón intracelulares de plantas: papel en la nutrición de potasio y la tolerancia a los estreses osmótico y salinoReferencia:
Plan Nacional (BIO2012-33655)Cofinanciación: Fondos Feder
Investigador Principal:
Cornelius Marinus VenemaAño Inicio:
2013 Año Fin:
2015Objetivos: El incremento en la salinidad de los suelos, debido en parte al abuso de fertilizantes y la irrigación con aguas de baja calidad de alto contenido en sales, tiene un efecto negativo para la producción agrícola además de plantear una seria amenaza medioambiental. La identificación y estudio de los genes que codifican transportadores iónicos relacionados con la distribución intracelular de Na+ y K+ puede ayudar a resolver estos problemas, ya que ofrece la posibilidad de incrementar la tolerancia a la salinidad y la eficiencia en el uso de nutrientes y agua en especies de interés agronómico mediante sobrexpresión de estos genes. Como resultado de Proyectos anteriores hemos identificado varios antiportadores NHX de tomate que son importantes para la homeostasis de potasio y tolerancia a la salinidad. Además, hemos identificado varios antiportadores KEA con una posible localización cloroplastídica que también podrían desempeñar un papel en la nutrición de K+ y tolerancia a la salinidad. Por otra parte, la identificación del transportador Vnx1 como principal responsable de la acumulación vacuolar de Na+
1. Caracterizar las proteínas KEA. Estudiaremos la función fisiológica de las proteínas AtKEA1-2 por análisis de mutantes knock-out de Arabidopsis. Se identificaran las proteínas KEA de tomate y se estudiaran sus niveles de expresión. en levadura sugiere que sus proteínas homólogas en plantas, los transportadores CCX, podrían desempeñar un papel clave en la tolerancia a la salinidad. Por todo lo anterior, los objetivos propuestos son:
2. Caracterizar las proteínas CCX. Se estudiará la tolerancia o sensibilidad a la salinidad en plantas de Arabidopsis que sobrexpresen estos genes y en mutantes knock-out (líneas T-DNA). Se determinará la expresión específica de tejido y la localización subcelular. Se identificarán los homólogos en tomate y se estudiaran sus niveles de expresión.
3. Sobrexpresar sVNX en tomate. Se expresará en tomate la versión hiperactiva de VNX1 (sVNX1) y se evaluarán los fenotipos de las plantas transgénicas en relación a la tolerancia a la salinidad.
4. Determinar la secuencia y actividad de los transportadores LeNHX en especies de tomate tolerante y sensible a la salinidad. Se determinaran los polimorfismos en las secuencias de los transportadores LeNHX de S. lycopersicum y S. pimpinellifolium y se determinará la actividad de las proteínas transportadoras en levadura.
Otro Personal: Pilar Rodríguez Rosales, Ali Abu Kila
TRANSPORTE DE NA+ Y K+ A LARGA DISTANCIA EN TOMATE BAJO CONDICIONES SALINAS: ASPECTOS BIOTECNOLOGICOS Referencia:
PLAN NACIONAL(AGL2010-17090) Cofinanciación: FONDOS FEDER
Investigador Principal:
ANDRES BELVER CANOAño Inicio:
2011 Año Fin:
2013Objetivos: 1. SlHKT1;1/SlHKT1;2 como genes candidatos responsables del QTL lkc7.1 en lineas NILs de tomate. Se investigará la contribución de ambos isogenes a dicho QTL, mediante el silenciamiento estable de la expresión de cada uno de ellos en dos líneas casi-isogénicas (NILs) de tomate, diferenciadas únicamente en que una de ellas porta la introgresión alélica de Cheesmanii, y la otra, el alelo del parental cultivado.
2. Coordinación de SOS1 y SlHKT1 en el transporte de Na+ y K+ a larga distancia. Se investigará cómo dichos transportadores se coordinan entre sí para controlar el transporte de Na+ a larga distancia, e indirectamente el de K+, un aspecto que parece clave en la tolerancia del tomate a la salinidad. Para ello, se llevará a cabo la localización de las proteinas HKT1 y SOS1 y se analizará el perfil de expresión de los genes HKT1 y SOS1 en función del estadío de desarrollo de los órganos de la planta de las líneas NILs, así cómo el efecto de la supresión estable de SlSOS1, generada en proyectos previos, sobre la expresión de los genes HKT1.
3. Determinación de la función de la proteína de NhaD1 de tomate. Se investigará la función de la proteína NhaD1 de tomate, un antiportador putativo Na+(Li+)/H+, aún no caracterizado en plantas superiores. Se determinará su función in vitro, utilizando vesículas de membrana invertidas de cepas bacterianas defectivas para el transporte endógeno de K+ y Na+ que expresan la proteína, y/o su purificación y reconstitución en liposomas, y se complementarán con ensayos funcionales in planta de silenciamiento génico estable
Otro Personal: RAQUEL OLIAS SANCHEZ, MOHAMED ALY
Análisis funcional de antiportadores catión/protón de plantasReferencia:
Plan Nacional (BIO2008-01691)Investigador Principal:
Mª del Pilar Rodríguez RosalesAño Inicio:
2009 Año Fin:
2011Objetivos: 1) Evaluación de la función de los transportadores LeNHX2 y LeNHX4 en la tolerancia a sal, eficiencia en el uso de agua y nutrientes, así como en el desarrollo de las plantas y formación de los frutos. Se producirán plantas de tomate transformadas con construcciones génicas para la sobrexpresión y silenciamiento de estos transportadores y se determinarán en ellas parámetros fisiológicos relacionados con los procesos indicados; 2) Estudio de las proteínas de la familia KEA y CHX de Arabidopsis. Se desarrollarán ensayos funcionales utilizando proteínas purificadas y reconstituidas en liposomas, al objeto de determinar su función bioquímica. Se estudiará la localización de estos transportadores en plantas; y 3) Caracterización bioquímica del antiportador Vnx1p, y búsqueda de homólogos funcionales de Vnx1p en Arabidopsis.
Otro Personal: Kees Venema
Validación de SLHKT1;1 Y SLHKT1;2 como genes candidatos responsables de un QTL que relaciona la concentración de Na+ y K+ en hoja de tomate bajo condiciones salinasReferencia:
Plan Nacional (BIO2009-07655)Investigador Principal:
Andrés Belver CanoAño Inicio:
2010 Año Fin:
2010Objetivos: En el presente proyecto se pretende avanzar en el conocimiento de la función de los transportadores HKT1 de tomate aislados en nuestro laboratorio (SlHKT1;1, SlHKT1;2), que como todos los miembros caracterizados de la subfamilia 1, se cree que transportan Na+ de manera específica, participando en su descarga xilemática y quizá en su recirculación hacia la raíz.
Otro Personal: Raquel Olías Sánchez y Mohamed Kamal Mahmoud Aly
Transporte de sodio a larga distancia en tomate bajo condiciones salinas: papel de los transportadores de Na+ de tipo SOS1, HKT y NhaD Referencia:
Plan Nacional (BIO2006-1955)Investigador Principal:
Andrés Belver CanoAño Inicio:
2006 Año Fin:
2009Objetivos: Se pretende evaluar el potencial biotecnológico de los genes de la ruta SOS en la tolerancia del tomate a la salinidad mediante sobrexpresión heteróloga y homóloga. Se identificarán funcionalmente otros genes implicados en la homeostasis del Na+ y K+, específicamente en el control de la carga xilemática y floemática de los diferentes tejidos, como aquéllos que codifican transportadores de tipo HKT y NhaD, utilizando un abordaje funcional en levadura e
in planta (RNAi).
Otro Personal: Mª Pilar Rodríguez Rosales, Raquel Olías Sánchez, Jun Li, Zakia El Jakaoui, Paz Alvarez de Morales
Aproximación biotecnológica para la mejora del cultivo del tomate en la eficiencia del uso del agua y del potasio en situaciones de salinidad: papel de los transportadores iónicos Referencia:
Junta de Andalucía, Incentivos a Proyectos de Excelencia (AGR-436) Investigador Principal:
Mª Pilar Rodríguez RosalesAño Inicio:
2006 Año Fin:
2009Objetivos: 1) Identificar transportadores iónicos susceptibles de aplicación biotecnológica en plantas de interés agronómico; 2) Producir plantas de tomate transgénicas con mayor capacidad para incorporar K+ y, previsiblemente, mayor tolerancia al estrés hídrico inducido por la salinidad.
Otro Personal: Andrés Belver Cano, Cornelis Venema y Raúl Huertas Ruz
Transportadores iónicos implicados en la adaptación de las plantas al estrés salino: caracterización funcional. Referencia:
Plan Nacional (BIO2005-00878)Investigador Principal:
Cornelis VenemaAño Inicio:
2005 Año Fin:
2008Objetivos: Estudio de la función de los antiportadores Cation-Protón de las familias CPA1 (NHX, SOS) y CPA2 (KEA, CHX) de
Arabidopsis y tomate. Objetivos específicos: 1) Clonación y expresión en levadura y
Arabidopsis, 2) desarrollo de ensayos funcionales utilizando proteínas purificadas y reconstituidas en liposomas, 3) estudio de la localización subcelular de los antiportadores y 4) comprobación de su función
in planta mediante silenciamiento génico.
Otro Personal: Mª Pilar Rodríguez Rosales, Mourad Baghour, Hao Gangping, Nieves Aranda Sicilia y Ana Belén Vílchez Castillo
Actividad interanual del grupo de estudio de mecanismos de tolerancia de plantas a estreses abióticosReferencia:
Acción Especial Junta de Andalucía (CVI-124)Investigador Principal:
Mª Pilar Rodríguez RosalesAño Inicio:
2006 Año Fin:
2008Objetivos: Identificación y estudio de la función y regulación de sistemas de transporte iónico en plantas
Otro Personal: Andrés Belver Cano, Cornelis Venema
Estudio del papel de posibles antiportadores Catión/Protón de tomate y Arabidopsis en la nutrición mineral y tolerancia a la salinidad Referencia:
Proyecto Intramural (2006-40I090)Investigador Principal:
Cornelis VenemaAño Inicio:
2006 Año Fin:
2007Objetivos: Expresión, purificación y caracterización funcional de sistemas de transporte de iones de plantas
Otro Personal:
Homeostasis iónica en condiciones de estrés salino: identificación y funcionalidad de genes de la ruta SOS en tomate. Referencia:
Plan NacionalInvestigador Principal:
Andrés Belver CanoAño Inicio:
2004 Año Fin:
2006Objetivos: Se propone la identificación de los genes de la ruta SOS en tomate y su caracterización funcional en levaduras así como en la planta, mediante la supresión de su expresión, por silenciamiento génico (RNAi), y evaluación del fenotipo de los transformantes con supresión de LeSOS, lo que puede facilitar el conocimiento de las bases genéticas de la tolerancia y adaptación a la salinidad en plantas de cosecha.
Otro Personal: Juan Pedro Donaire Navarro y Mª Pilar Rodríguez Rosales.
Caracterización funcional de los antiportadores Na+/H+ LeNHX1 y LeNHX2: mejora de la tolerancia a sal mediante sobreexpresión en tomate. Referencia:
Plan Nacional de Biotecnología. Investigador Principal:
Cornelis Venema. Año Inicio:
2002 Año Fin:
2005Objetivos: Objetivos.
Molecular Mechanisms of salt tolerance for food safety. Referencia:
NATO Collaborative Research. Investigador Principal:
Pilar Rodríguez Rosales. Año Inicio:
2002 Año Fin:
2005Objetivos: Objetivos.
Otro Personal: Eulogio Bedmar Gómez.
Estudio de la tolerancia del tomate transgénico a la salinidad. Referencia:
Programas FEDER de a Unión Europea. Investigador Principal:
Juan Pedro Donaire Navarro. Año Inicio:
1999 Año Fin:
2002Objetivos: Objetivos.
Bases bioquímicas y moleculares de los mecanismos de tolerancia del tomate a la salinidad. Referencia:
DGES. Investigador Principal:
Juan Pedro Donaire Navarro. Año Inicio:
1999 Año Fin:
2001Objetivos: Objetivos.
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