Laboratorio Interdepartamental de Ecofisiología Molecular de Plantas (LEM)

 

Este Laboratorio Interdepartamental creado recientemente por los Drs. José M. Colmenero-Flores (Grupo RIH, Dept. Biotecnología Vegetal) y Antonio Díaz-Espejo (Grupo REC, Dept. Protección del Sistema Suelo, Planta, Agua), y coordinado por el Dr. Miguel A. Rosales, tiene el objeto de integrar y fortalecer sus diferentes pero complementarias áreas de investigación mediante un enfoque multidisciplinar. El grupo RIH contribuye con su experiencia en el estudio de los mecanismos fisiológicos y moleculares que regulan el transporte iónico y las respuestas de las plantas a estrés abiótico (déficit hídrico y salinidad). El grupo REC aporta su conocimiento en fisiología, en especial en los mecanismos de respuesta al estrés hídrico y su experiencia en el uso de modelos mecanísticos de regulación estomática y de la fotosíntesis.

Actualmente, el LEM desarrolla dos líneas de investigación principales:

1. Cómo la nutrición de cloruro (Cl) altera la capacidad de las plantas para usar eficientemente el agua, el carbono y el nitrógeno, con la finalidad de mejorar la producción y calidad de los cultivos, así como la resistencia a sequía. Recientemente hemos demostrado que la nutrición de Cl a niveles de macronutriente es beneficiosa para el crecimiento vegetal ya que altera el desarrollo de células foliares, reduciendo el consumo hídrico y aumentando la la difusión de CO2 y por tanto la eficiencia en el uso del agua (Franco-Navarro et al. 2016 y 2019), del nitrógeno (Rosales et al. 2020), y la resistencia a la sequía (Franco-Navarro et al. 2021).

El Dr. Miguel A. Rosales coordina este laboratorio gracias al proyecto europeo ChlorPlant (H2020-MSCA-IF) actualmente en curso,  profundizando en cómo el Cl modula los efectos del manejo del agua sobre el desarrollo vegetal, la fotosíntesis, el mantenimiento del turgor, la producción y calidad, eficiencia en el uso de N, y la resistencia a la sequía en plantas de tomate y otros cultivos. Este proyecto de 3 años, en el que también participa la doctoranda Marta Lucas como parte de su Tesis Doctoral, integra los modelos punteros de fotosíntesis y conductancia estomática en un modelo mecanístico a nivel de planta completa, el cual incluirá técnicas de fenotipado de vanguardia. ChlorPlant aborda 2 importantes retos Europeos con beneficios agrícolas esperados: ayudando a aumentar la eficiencia en el uso del agua en zonas áridas y semi-áridas  afectadas  por  el  cambio  climático,  y  reduciendo el uso excesivo y la contaminación por nitratos en la agricultura, tanto en aguas continentales como por su acumulación tóxica en cultivos de consumo fresco (hortalizas). Mas información: https://cordis.europa.eu/project/id/895613.

2. En una segunda línea de investigación, estudiamos la variabilidad genotípica y fenotípica de genotipos silvestres de olivo (Colección SILVOLIVE; Díaz-Rueda et al. 2020) y su importancia para mitigar los efectos del cambio climático. La colección SILVOLIVE incluye 146 genotipos pertenecientes a las 6 subespecies conocidas de O. europea. Estos genotipos nos permiten abordar la problemática del impacto del cambio climático sobre la productividad agrícola con dos enfoques relacionados: la respuesta al estrés hídrico y la mitigación del cambio climático a través de la mejora de la captura y retención natural del CO2 en las plantas bajo condiciones de sequía.

Hemos identificado genotipos silvestres de olivo menos afectados por la falta de agua debido a la estimulación por sequía del desarrollo de la raíz y de una mayor área del xilema en relación al área foliar. Esto permite mayor capacidad de  absorción y conducción de agua con menor riesgo de fallo hidráulico: Hernandez-Santana et al. (2019).

En cuanto a la mitigación del cambio climático,  proponemos una solución que permita aumentar la capacidad de absorción y almacenamiento de CO2 atmosférico en regiones áridas o suelos degradados. Concretamente, nuestro primer objetivo es identificar los genotipos silvestres de olivo de la colección SILVOLIVE que, al tiempo que son capaces de crecer en regiones áridas y prevenir la desertificación, produzcan una mayor cantidad de biomasa subterránea, con mayor capacidad de acumulación de polímeros estables en la raíz (suberina y lignina) para inmobilizar mayores cantidades de CO2 durante más tiempo.

 

El Grupo LEM colabora estrechamente y transfiere resultados a empresas de los sectores agroalimentario y viverista.

 

 

MIEMBROS DEL LABORATORIO – LEM

Grupo RIH                                                                              Grupo REC
Dr. José M. Colmenero Flores

Científico Titular CSIC

Dr. Antonio Díaz Espejo

Investigador Científico CSIC

Dr. Miguel A. Rosales Villegas

Responsable – ChlorPlant

Postdoc MSCA

Dra. Virginia Hernández Santana

Postdoc

Pablo Díaz Rueda

Doctorando

Dra. Celia M. Rodríguez Domínguez

Postdoc JdC

Marta Lucas Gutiérrez

Doctoranda

Javier Pichaco García

Doctorando

 

Publicaciones recientes:

  • 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 (in press, https://doi.org/10.1093/jxb/erab143).
  • Hernandez-Santana V, Santesteban LG, Alvarez R, Beltran G, Diaz-Espejo A (2020) Sap flow as a tool to enhance fruit quality: The case of olive oil. Acta Horticulturae 1300:13-19.
  • Rosales MA* & Franco-Navarro JD*, Peinado-Torrubia P, Díaz-Rueda P, Alvarez R, Colmenero-Flores JM (2020) Chloride improves nitrate utilization and NUE in plants. Frontiers in Plant Science 11:442.
  • León L, Díaz-Rueda P, Belaj A, De la Rosa R, Carrascosa C, Colmenero-Flores JM (2020) Evaluation of early vigor traits in wild olive germplasm. Scientia Horticulturae 264:109157.
  • Rodriguez-Dominguez CM, Hernandez-Santana V, Buckley TN, Fernández JE, Diaz-Espejo A (2019) Sensitivity of olive leaf turgor to air vapour pressure deficit correlates with diurnal maximum stomatal conductance. Agricultural and Forest Meterology 272-273:156-165.
  • Colmenero-Flores JM, Franco-Navarro JD, Cubero-Font P, Peinado-Torrubia P, Rosales MA (2019) Chloride as a beneficial macronutrient in higher plants: New roles and regulation. International Journal of Molecular Sciences 20:4686.
  • Hernandez-Santana V, Diaz-Rueda P, Diaz-Espejo A, Raya-Sereno MD, Gutiérrez-Gordillo S, Montero A, Perez-Martin A, Colmenero-Flores JM, Rodriguez-Dominguez CM (2019) Hydraulic traits emerge as relevant determinants of growth patterns in wild olive genotypes under water stress. Frontiers in Plant Science 10:291.
  • Franco-Navarro JD* & Rosales MA*, Cubero-Font P, Calvo P, Álvarez R, Díaz-Espejo A, Colmenero-Flores JM (2019) Chloride as macronutrient increases water use efficiency by anatomically-driven reduced stomatal conductance and increased mesophyll diffusion to CO2. The Plant Journal 99:815-831. *Co-first authors.