Grupo
Regulación Iónica e Hídrica en Plantas
RIH
Descripción
El cambio climático amenaza la producción de los cultivos, necesaria para alimentar una población en continuo crecimiento. Frente a condiciones ambientales adversas, es necesario aumentar el conocimiento sobre la regulación homeostática de nutrientes minerales para: incrementar el crecimiento y la producción de los cultivos; mejorar el valor nutricional de los alimentos; reducir el efecto adverso de los principales factores medioambientales que amenazan la agricultura, particularmente el déficit hídrico y la salinidad.
El Grupo, liderado por el Dr. José M. Colmenero-Flores, desarrolla varias líneas de investigación en este ámbito.
1. Función de Cloruro como Macronutriente Beneficioso (Responsable, Dr. José M. Colmenero-Flores)
Estudiamos la nutrición de cloruro (Cl−) y su función en las plantas superiores. El Cl− se ha considerado tradicionalmente dañino para los cultivos por su toxicidad en condiciones de salinidad y por perjudicar la nutrición de nitrato (NO3−). En cambio, nuestros resultados han permitido clasificar al Cl− como un macronutriente beneficioso, debido a su papel en el desarrollo vegetal y por mejorar la eficiencia del uso del agua, del Nitrógeno y del CO2, componentes fundamentales de la nutrición vegetal. Garantizar una adecuada nutrición de Cl− permite: reducir la cantidad de NO3− aportado como fertilizante a los cultivos y sus efectos medioambientales adversos (por ej., contaminación del Mar Menor, Murcia); reducir el contenido de NO3− en vegetales y hortalizas, disminuyendo su toxicidad (puede producir metahemoglobinemia y cáncer gástrico); aumentar la resistencia a la sequía y a otros factores ambientales adversos.
2. Componentes Regulatorios de la Homeostasis de Cl− (Responsable, Dr. José M. Colmenero-Flores)
El control homeostático del Cl− está meticulosamente regulado por las plantas mediante factores ambientales y de desarrollo, coordinándose a su vez con el transporte y acumulación de NO3−. Estamos identificando y caracterizando los mecanismos moleculares que regulan estos procesos, incluidos los transportadores aniónicos de las familias CCC, SLAC/SLAH, NPF y NRT2, involucrados en la homeostasis de Cl− y NO3−.
3. Caracterización de germoplasma silvestre para la mejora del cultivo del olivar (Responsable, Dr. José M. Colmenero-Flores)
Estudiamos la variabilidad genotípica y fenotípica de genotipos silvestres de olivo (Colección SILVOLIVE), su importancia para mejorar la resistencia y la productividad del cultivo, así como su interés para mitigar los efectos del cambio climático. Colaboramos estrechamente y transferimos resultados a empresas de los sectores agroalimentario y viverista.
4. Herramientas Epigenéticas en la Regulación de la Homeostasis Iónica y Nutricional (Responsable, Dr. Fernando Alemán)
El Potasio cumple funciones muy importantes en plantas y además es uno de los nutrientes que mejor combate el estrés hídrico. En el laboratorio pretendemos conseguir cultivos más eficientes en cuanto absorción de nutrientes y de agua, cultivos mejor adaptados al cambio climático, y una agricultura sostenible. Para ellos estamos desarrollando abordajes multidisciplinares en el área de la epigenética y señalización celular mediada por ABA, con herramientas de biología estructural y el sistema CRISPR/dCas9.
Miembros del grupo de Investigación
Dr. José Manuel Colmenero Flores
Científico Titular CSIC
Responsable del grupo
Dr. Fernando Alemán
Científico Titular CSIC
Antiguos Miembros del Grupo de Investigación
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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
Miembros del Servicio Biotecnología de Cultivos Vegetales
Antonio Salas Illescas
Graduado en Bioquímica
Proyectos
- 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.
Publicaciones
- 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.
- 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
- 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.
- García-Rodríguez, Á. F., Moreno-Racero, F. J., García de Castro Barragán, J. M., Colmenero-Flores, J. M., Greggio, N., Knicker, H., & Rosales, M. A. (2022). Influence of Biochar Mixed into Peat Substrate on Lettuce Growth and Nutrient Supply. Horticulturae, 8(12), 1214.
- 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.