Biotecnología de Semillas

Descripción

Algunos animales y plantas, y la mayoría de las semillas sobreviven a deshidrataciones extremas en un estado de casi imperceptible actividad metabólica: la desecación. Tratamos de comprender como se regula un programa embrionario de expresión genética que nuestras investigaciones ha asociado tanto con la tolerancia a la desecación como con la longevidad en las semillas. Más recientemente hemos mostrado su implicación en la protección de cloroplastos y en la biogénesis del aparato fotosintético. La identificación de factores  reguladores específicos, como HSFA9,  nos ha permitido evaluar la utilidad de dicho programa genético. Así hemos aumentado o reducido la longevidad de las semillas en plantas transgénicas tabaco (Nicotiana tabacum, L), una cosecha usada como modelo en nuestros estudios. La activación constitutiva (fuera de semillas) de este programa genético confiere tolerancia vegetativa a deshidrataciones y a tratamientos muy drásticos de estés oxidativo. Esto protege especialmente a las hojas y el aparato fotosintético (tanto ambos fotosistemas, PSII y PSI, como las membranas fotosintéticas).  Adicionalmente, hemos demostrado que HSFA9, actuando sobre los receptores de luz roja (PHYB) y luz roja lejana (PHYA), potencia la biogénesis de los cloroplastos tras la germinación de las semilla y durante las fases tempranas del establecimiento de las germínulas. Esto último, ha puesto de manifiesto la existencia de una novedosa conexión entre la embriogénesis y la foto-morfogénesis temprana que estaría mediada transcripcionalmente por HSF embrionarios. Los resultados mas recientes de nuestro laboratorio muestran que dicha conexión es mucho mas amplia y compleja que lo descrito inicialmente, incidiendo adicionalmente sobre receptores de la luz azul (CRY1) y luz UV-B (UVR8). El conjunto de nuestros resultados permitiría la obtención de cosechas mejor adaptadas a los efectos negativos del inminente cambio climático global.

Componentes

Concepción Almoguera Antolínez (en plantilla)

Pilar Prieto-Dapena (en plantilla)

Juan Jordano Fraga (en plantilla y responsable del Grupo)

Raúl Carranco Galán (contratado con cargo al proyecto)

Proyectos

PID2020-112693RB-I00 “Herramientas epigenéticas para la mejora dirigida del establecimiento de las germínulas” PN2020 MICINN (01/09/2021–31/08/2024). 127.050,00 €

BIO2017-82172-R “Potenciación conjunta de la fotomorfogénesis y la adaptación de las plantas al estrés ambiental: acción del factor embrionario HSFA9 sobre un amplio espectro de fotoreceptores”.  MICINN 01/2018-12/2020. 110.000 €.

BIO2014-52303-R “Efecto fotomorfogénico de HSFA9: caracterización y análisis de su contribución a la tolerancia al estrés y la longevidad en plantas”.   MICINN 01/2015-12/2017. 133.100 €..

BIO 2011-23440 “Nuevas formas de mejorar la tolerancia vegetativa al estrés abiótico usando reguladores de la longevidad y tolerancia a la desecación de semillas”. Plan Nacional de I+D+I, Ministerio de Ciencia e Innovación. 205.700 €.

Publicaciones recientes más relevantes

Carranco, R., Prieto-Dapena, P., Almoguera, C., and Jordano, J. “A seed-specific transcription factor, HSFA9, anticipates UV-Blight responses by mimicking the activation of the UV-Breceptor in tobacco” Plant Journal 111: 1439-1452 , doi: 10.1111/tpj.15901 (2022). 

Almoguera, C., Prieto-Dapena, P., Carranco, R., and Jordano, J. “Heat stress factors expressed during seed maturation differentially regulate seed longevity and seedling greening”. Plants 9, doi: 10.3390/plants9030335 (2020).

Carranco, R., Prieto-Dapena, P., Almoguera, C. and Jordano, J.”SUMO-dependent synergism involving Heat Shock transcription factors with functions linked to seed longevity and desiccation tolerance”.Frontiers in Plant Science 8:974. doi: 10.3389/fpls.2017.00974 (2017).

Prieto-Dapena, P., Almoguera, C., Personat, J.M., Merchan, F. and Jordano, J. “ Seed-specific transcription factor HSFA9 links late embryogenesis and early photomorphogenesis”. Journal of Experiemental Botany 68: 1097-1108  (2017).

Almoguera, C., Personat, J.M., Prieto-Dapena, P. and  Jordano, J. “Heat shock transcription factors involved in seed desiccation tolerance and longevity retard vegetative senescence in transgenic tobacco. Planta 242: 461-475 (2015).

Personat, J.M., Tejedor-Cano, J., Prieto-Dapena, P., Almoguera, C. and Jordano, J.”Co-overexpression of two Heat Shock Factors results in enhanced seed longevity and in synergistic effects on seedling tolerance to severe dehydration and oxidative stress”.BMC Plant Biology 14:56 (2014).

Tejedor-Cano, J., Carranco, R., Personat, J.M., Prieto-Dapena, P., Almoguera, C., Espinosa, J.M. and Jordano, J.“A passive repression mechanism that hinders synergic transcriptional activation by heat shock factors Involved in sunflower seed longevity”. Molecular Plant 7: 256-259 (2014).

Carranco, C., Espinosa, J. Prieto-Dapena, P. Almoguera, C. Jordano J. “Repression by an auxin/indole acetic acid protein connects auxin signaling with heat shock factor-mediated seed longevity”. Proc. Natl. Acad. Sci USA. 107: 21908-21913 (2010). Artículo seleccionado y evaluado en “Faculty of 1000 Biology”: http://f1000.com/7467956.

Tejedor-Cano, J., Prieto-Dapena. P., Almoguera, C., Carranco, C., Hiratsu, K., Ohme-Takagi, M., Jordano, J. ¨Loss of function of the HSFA9 seed longevity program”. Plant Cell & Environment 33: 1408-1417 (2010).

Almoguera, C. Rojas, A., Díaz-Martín, J., Prieto-Dapena, P., Carranco, R.,  and Jordano J. “A seed-specific heat shock transcription factor involved in developmental regulation during embryogenesis in sunflower”. J. Biol. Chem. 277: 43866-43872 (2002).

Patentes más relevantes

Jordano, J., Almoguera, C., Prieto-Dapena, P., Tejedor-Cano, J., Personat, J.M. and Carranco, R. “Stress Tolerant Plants”. European Patent Application EP13382006 (del 11 de Enero del 2013). Solicitud de patente efectuada bajo un acuerdo de Licencia del CSIC (# 12.0818 del 29 de Noviembre del 2012) con la empresa Plant Biosiences Limited (PBL).

Prieto-Dapena, P.C. Almoguera, C., and Jordano, J. “Promoter and regulatory sequences of Hads10G1: a sunflower LEA gene expressed only in seeds starting at the maturation phase” (PCT/ES99/00017). Patente licenciada a la empresa KWS Einbeck , y al grupo BioGema-Rustica.