Group
Plant Ion and Water Regulation
RIH
Description
Climate change threatens crop production, necessary to feed a continuously growing population. Faced with adverse environmental conditions, increasing knowledge about the homeostatic regulation of mineral nutrients is necessary to: enhance crop growth and production; improve the nutritional value of foods; reduce the adverse effects of key environmental factors threatening agriculture, particularly water deficit and salinity. The Group, led by Dr. José M. Colmenero-Flores, develops several lines of research in this field.
1. Chloride as a Beneficial Macronutrient Function (Responsible, Dr. José M. Colmenero-Flores) We study chloride (Cl−) nutrition and its function in higher plants. Chloride has traditionally been considered harmful to crops due to its toxicity under saline conditions and its detrimental effect on nitrate (NO3−) nutrition. However, our results have classified Cl− as a beneficial macronutrient, due to its role in plant development and its enhancement of water, nitrogen, and CO2 use efficiency, fundamental components of plant nutrition. Ensuring adequate Cl− nutrition allows: reducing the amount of NO3− supplied as fertilizer to crops and its adverse environmental effects (e.g., pollution of the Mar Menor, Murcia); reducing the NO3− content in vegetables, decreasing their toxicity (can cause methemoglobinemia and gastric cancer); increasing resistance to drought and other adverse environmental factors.
2. Regulatory Components of Cl− Homeostasis (Responsible, Dr. José M. Colmenero-Flores)
The homeostatic control of Cl− is meticulously regulated by plants through environmental and developmental factors, and is coordinated with the transport and accumulation of NO3−. We are identifying and characterizing the molecular mechanisms regulating these processes, including anionic transporters from the CCC, SLAC/SLAH, NPF, and NRT2 families, involved in Cl− and NO3− homeostasis.
3. Characterization of Wild Germplasm for Olive Crop Improvement (Responsible, Dr. José M. Colmenero-Flores)
We study the genotypic and phenotypic variability of wild olive genotypes (SILVOLIVE Collection), their importance for improving crop resistance and productivity, as well as their relevance for mitigating the effects of climate change. We collaborate closely and transfer results to companies in the agri-food and nursery sectors.
4. Epigenetic Tools in the Regulation of Ionic and Nutritional Homeostasis (Responsible, Dr. Fernando Alemán)
Potassium plays crucial roles in plants and is one of the nutrients that best participates in the plant acclimatization to water deficit. In the laboratory, we aim to achieve more efficient nutrient and water uptake in crops, crops better adapted to climate change, and sustainable agriculture. To achieve this, we are developing multidisciplinary approaches in the field of epigenetics and ABA-mediated cellular signaling, using structural biology tools and the CRISPR/dCas9 system.
Members of the research group
Dr. José Manuel Colmenero Flores
Científico Titular CSIC
Responsable del grupo
Dr. Fernando Alemán
Científico Titular CSIC
Former Members of the Research Group
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Mª Ángeles Vargas Pérez. Bióloga. Máster en Biología Avanzada.
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Blanca Beas Santos. Bióloga. Máster en Biología Avanzada.
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Adrián Gómez Garzón (TFM). Biólogo. Máster en Biología Avanzada.
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Dra. Paloma Cubero Font (Doctorado). Postdoc en BPMP-CNRS (Montpellier, Francia). Email: paloma.cubero-font[AT]supagro.fr
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Dr. José Barrera Gavira (TFM). Investigador en University of Aberdeen (Aberdeen, Scotland). Email: jomasims[AT]hotmail.com
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Alberto Vázquez Rodríguez (TFM). Biólogo, Informático y Desarrollador Android. Email: albvazrod[AT]gmail.com
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Ana Angulo Fornos (TFM). Asesora técnico-sanitaria. Email: anagunos[AT]gmail.com
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Gonzalo Lora Baranco (TFG). Consultor I+D. Email: gonzalolorabaranco93[AT]hotmail.com
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Sofía Luque González (Contrato Técnico). Profesora de Química y Biología en Secundaria. Email: sofy_lg[AT]hotmail.com
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Bernardino J. Sañudo Franquelo (Prácticas de Investigación). Biólogo. Urban sketcher. Ilustrador. Email: bernardinojsf[AT]gmail.com
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Yurema Pinto González (Prácticas de Investigación). Asesora comercial Amazon. Email: yuremapintogonzalez[AT]gmail.com
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Irene Robles Caballero (Prácticas de Investigación). Profesora. Email: irenerobles94[AT]hotmail.com
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Claudia Ahumada García (Prácticas de Investigación). Profesora de secundaria. Email: claahugar[AT]gmail.com
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Dr. Miguel A. Rosales Villegas. Científico titular (EEZ-CSIC)
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Dr. Juan D. Franco Navarro. Doctor contratado como personal de I+D de Empresa
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Francisco J. Moreno Racero. Dorctorando del IG-CSIC
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Álvaro F. García Rodríguez. Doctorando del IG-CSIC
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Ana Pérez Álvarez. Profesora de Secundaria
Members of the Plant Crop Biotechnology Service
Antonio Salas Illescas
Graduado en Bioquímica
Projects
- Characterization of Chloride Homeostasis in Plants: Interaction with Nitrate, Regulatory Mechanisms and Agronomic Applications, AGRICHLOR (PID2021-125157OB-I00). PEICTI 2021-2023 MICINN. Period: 2022-2025. Amount: €169,400. IP: José M. Colmenero Flores
- Caracterización funcional de transportadores aniónicos de plantas mediante el uso de las plataformas de electrofisiología y de edición genómica Estancia del Dr. Colmenero en el Laboratorio “Plant Transport and Signalling” del Waite Research Institute, Universidad de Adelaida, Australia (Ref: PRX22/00615). Programa de Estancias de movilidad de investigadores senior en centros de investigación extranjeros (14.645,00 €) Ministerio de Universidades. IP: José M Colmenero Flores
- SILVOLIVE, a Germplasm Collection of Wild Olive Genotypes for Olive Breeding” (Gen4Olive, UE-2020 Nº 101000427)European Comission 2023 (37,500 €). Empresa Coordinadora: Viveros Sevilla SA. IP: José M. Colmenero Flores.
- Regulation of plant development and crop management through chloride nutrition: a novel tool to improve water- and nitrogen-use efficiency (ChlorPlant, H2020-895613). 2020-2023. (259.398,72 €). European Commission, H2020-MSCA-CAR-2019. IP: Miguel A. Rosales.
- Chloride homeostasis: New Funtions on Early Plant Development, Hydraulic Architecture, and Salinity Tolerance of Crops “CLORHOME” (RTI2018-094460-B-100). 2019-2021. Programa Estatal de I+D+i Orientado a los Retos de la Sociedad (MICINN). IP: José M. Colmenero-Flores.
- RNAseq de la deficiencia a Cloruro: Verificación de Genes Candidatos (CSIC-2018-40E132). 2019. IP: José M. Colmenero-Flores.
- Transcriptoma-RNAseq de la Deficiencia a Cloruro y Caracterización de Canales Aniónicos” (CSIC-2015-40E108). 2017-2019. IP: José M. Colmenero-Flores.
- Homeostasis de Cloruro en Plantas: Resistencia a Sequía, Interacción con Nitrato y Caracterización Molecular, CLORHIDRIC” (AGL2015-71386-R). 2016-2018. PEICTI 2013-2016. IP: José M. Colmenero-Flores.
- Plants in search of water: physiological and molecular interplay between root hydraulics and architecture during drought stress (DROUGHTROOT, H2020-657374). 2016-2018. (173.076 €). European Commission, H2020-MSCA-2014. IPs: Miguel A. Rosales Villegas y Christophe Maurel.
- Portainjertos Silvestres para el Cultivo del Olivar, SILVOLIVE (Ref. 20160020006629). 2017. FEDER-MAPAMA. AYUDAS PARA LA CREACIÓN DE GRUPOS OPERATIVOS SUPRA-AUTONÓMICOS. Empresa coordinadora: Viveros Sevilla S.A. IP: José M. Colmenero-Flores.
- Estudio de variedades silvestres para su uso como portainjertos de olivo (CSIC-2016-40E069). 2016-2017. IP: José M. Colmenero-Flores.
- Caracterización Funcional de Canales de Cloruro / Nitrato (CSIC-2015-40E108). 2015-2016. IP: José M. Colmenero-Flores.
- Hormonal regulations of aquaporins and root hydraulic architecture: their role in water deficit tolerance (AQUAPORINROOT-FP7-26719-389). 2014-2016. European Commission & INRA. IP: Miguel A. Rosales Villegas.
- Generación e identificación de nuevas variedades para su uso como portainjertos en la mejora del cultivo intensivo del olivar (Ref. 20134R089). 2013-2015. Programa para el Desarrollo de Tecnologías Innovadoras para la Modernización y Valorización de la Explotación Agraria Andaluza mediante Compra Pública Pre-comercial. FEDER, MINECO. Coordinador: Ángel Caballero. IP Hito-6: José M. Colmenero-Flores.
- Secuenciación, Genotipado y desarrollo de herramientas Genómicas para la mejora de los Cítricos (CITRUSEQ) (PSE-060000-2009-8). 2009-2011. Plan Nacional I+D+I 2009. Proyectos Singulares y Estratégicos. Coordinador: Manuel Talón Cubillo. IP IRNAS: José M. Colmenero-Flores.
- Alteraciones biogeoquímicas mediadas por aves acuáticas en ecosistemas terrestres mediterráneos” (BIOGEOBIRD) (P09-RNM-4987). 2011-2013. Junta de Andalucía, Proyectos de Excelencia. IP: Luis V. García Fernández. Participante: José M. Colmenero-Flores.
- Tolerancia al déficit hídrico en plantas basada en la regulación de la homeostasis del anión Cl- y el nivel de ploidía, CLOROPLOID (AGL2009-08339). 2010-2013. Plan Nacional I+D+I 2009. IP: José M. Colmenero-Flores.
- Estudio funcional de algunas hidrofilinas vegetales y el impacto de su expresión heteróloga en la tolerancia a sequía (CONACYT-132258). 2010-2013. Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (México). IP: Alejandra Covarrubias Robles. Participante: Miguel A. Rosales Villegas.
- Caracterización funcional de factores transcripcionales involucrados en la respuesta a déficit hídrico en frijol: análisis de su potencial como herramientas para conferir o seleccionar resistencia a sequia (CONACYT-83553). 2009-2010. Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (México). IP: Francisco Campos. Participante: Miguel A. Rosales Villegas.
- Un nuevo mecanismo de tolerancia a déficit hídrico en plantas superiores: caracterización fisiológica y molecular (PIE-200840I222). 2008-2009. CSIC-I3. IP: José M. Colmenero-Flores.
- Análisis genómico y fenotípico de la variabilidad genética de los cítricos en relación con la tolerancia frente a los estreses abióticos. 2007-2008. PNI+D+I, Ministerio de Educación y Ciencia. IP: Manuel Talón Cubillo. Participante: José M. Colmenero-Flores.
- Citrus rootstock breeding for efficient water and nutrient use (FP6-2003-INCO-MPC-015453). 2006-2008. European Commission. IP: Patrick Ollitrault. Participante: José M. Colmenero-Flores.
- Tolerancia a la salinidad y al déficit hídrico en cítricos: bases fisiológicas y moleculares y criterios agronómico (AGL2003-08502-C04-01). 2004-2006. Plan Nacional de I+D+I. Ministerio de Ciencia y Tecnología. IP: Manuel Talón Cubillo. Participante: José M. Colmenero-Flores.
- Bac-ends sequencing for the physical mapping of the Citrus clementina nuclear genome. GENOSCOPE (Gobierno francés). IPs: Manuel Talón Cubillo (España) / Raphael Morillon (Francia). Participante: José M. Colmenero-Flores.
- Análisis nutricional de seis especies de quercíneas de interés forestal en Andalucía y propuestas para su gestión. 2004-2007. Proyecto de Excelencia, Junta de Andalucía. IP: Luis Romero Monreal. Participante: Miguel A. Rosales Villegas.
- Evaluación ambiental y mejoras de la calidad de la producción y eficiencia de uso de recursos del agrosistema invernaderos mediterráneos (I+D+I INIA RTA03-096-C5-1). 2003-2006. IP: Nicolás Castilla. Participante: Miguel A. Rosales.
- Mejora de la tolerancia salina de cítricos potenciando la compartimentalización de NaCl en portainjertos” (BIO-2000-0174-P4-02). 2002-2004. Ministerio de Ciencia y Tecnología, Plan Nacional de I+D+I, CICyT-P4. IP (Viveros Sevilla S.A.): José M. Colmenero-Flores.
- Obtención de portainjertos de cítricos resistentes a salinidad mediante transformación con un gen excluidor de sodio (FIT-010000-2001-134), 2001. Ministerio de Ciencia y Tecnología, Plan Nacional de I+D+I, PROFIT. IP: José M. Colmenero-Flores.
- Producción de cítricos, olivos y frutales de hueso mediante cultivo in-vitro de tejidos vegetales. Desarrollo de técnicas moleculares de certificación varietal y control de la estabilidad genética” (FIT-010000-2001-78). 2001-2002. Ministerio de Ciencia y Tecnología, Plan Nacional de I+D+I, PROFIT. IP: José M. Colmenero-Flores.
- Estudio de genes y proteínas involucradas en la respuesta a déficit hídrico en plantas superiores y levadura (26242N). 1998-2000. Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología, México. IP: Alejandra Covarrubias Robles. Participante: José M. Colmenero-Flores.
- El papel de las proteínas LEA en la tolerancia a la sequía en plantas. 1997-1999. Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (México) y KFA (Alemania). IPs: Alejandra Covarrubias Robles y Dorothea Bartles. Participante: José M. Colmenero-Flores.
- Caracterización de genes involucrados por déficit de agua en Phaseolus vulgaris (0054N9106). 1994-1996. Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología, México. IP: Alejandra Covarrubias Robles. Participante: José M. Colmenero-Flores.
- Aislamiento y caracterización de genes inducidos en la respuesta a déficit hídrico en Phaseolus vulgaris (0131PN). 1993-1995. Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología, México. IP: Alejandra Covarrubias Robles. Participante: José M. Colmenero-Flores.
Publications
- Lucas M, Diaz-Espejo A, Romero-Jimenez D, Peinado-Torrubia P, Delgado-Vaquero A, Álvarez R, Colmenero-Flores JM & Rosales MA Chloride reduces plant nitrate requirement and alleviates low nitrogen stress symptoms Plant Physiology and Biochemistry, Submitted
- Pons-Perpinyà J, Peinado-Torrubia P, Colmenero-Flores, JM & Gago J. The role of the “forgotten” elements Magnesium and Chloride for improving crop WUE Theoretical and Experimental Plant Physiology, Submitted
- Garcia-Rodriguez AF, Moreno-Racero FJ, Knicker H, Álvarez R, Colmenero-Flores JM, Rosales MA. Biochar enhances nitrogen use efficiency by promoting nitrate assimilation in lettuce plants. Submitted
- Peinado-Torrubia P, Álvarez R, Lucas M, Franco-Navarro JD, Durán-Gutiérrez FJ, Colmenero-Flores JM & Rosales MA (2023) Nitrogen assimilation and photorespiration become more efficient under chloride nutrition as a beneficial macronutrient Frontiers in Plant Science, 13:1058774.
- Cakmak I, Brown PH, Colmenero-Flores JM, Husted S, Zhao FJ (2023). Micronutrients In: Marschner’s Mineral Nutrition of Plants 4th Ed, Chapter 7. Rengel Z, Cakmak L and White P (Ed). Academic Press. ISBN 9780128121634
- Díaz-Rueda P, Peinado-Torrubia P, Durán-Gutiérrez FJ, Alcántara-Romano P, Aguado A, Capote N, Colmenero-Flores, JM (2022). Avoidant/resistant rather than tolerant olive rootstocks are more effective in controlling Verticillium wilt. Frontiers in Plant Science 13:1032489.
- Díaz-Rueda P, Cantos-Barragán M, Colmenero-Flores JM (2021) Growth quality and development of olive plants cultured in vitro under different illumination regimes. Plants 10:2214.
- Díaz-Rueda P, Aguado A, Romero-Cuadrado L, Capote N, Colmenero-Flores JM (2021) Wild olive genotipes as a valuable source of resistance to defoliating Verticillium dahliae. Frontiers in Plant Science 12:662060.
- Franco-Navarro JD, Díaz-Rueda P, Rivero-Núñez CM, Brumós J, Rubio-Casal AE, de Cires A, Colmenero-Flores JM, Rosales MA (2021) Chloride nutrition improves drought resistance by enhancing water deficit avoidance and tolerance mechanisms. Journal of Experimental Botany 72:5246-5261.