Dr. Manuel Becana* Dr. Manuel Matamoros, Dra. M. Carmen Rubio, Dr. Javier Ramos

Dra. Carmen Pérez

Joaquín Navascués, Ana Sáiz, Martha Sainz

*Responsable del Grupo

Objetivo General

El objetivo general del grupo es la investigación multidisciplinar de calidad en leguminosas modelo y cultivadas con el fin de elucidar las múltiples funciones de los metabolitos y enzimas antioxidantes en la tolerancia a estrés abiótico y oxidativo, y en la interacción beneficiosa de las plantas con las bacterias fijadoras de nitrógeno.

Objetivos específicos

1. Fijación simbiótica de nitrógeno.

M. Matamoros, M.C. Rubio

manumat@eead.csic.es

Qué se hace: Se propone establecer el papel de dos grupos de antioxidantes (tioles y superóxido dismutasas) en el desarrollo y actividad de los nódulos en Lotus japonicus (Lotus), Medicago sativa (alfalfa) y Phaseolus vulgaris (judía). Estas dos últimas especies se han seleccionado por su gran valor agronómico.

Resultados esperados: Determinación de la función de ambos grupos de antioxidantes en los nódulos; producción de líneas transgénicas. con expresión elevada de antioxidantes en los nódulos. Observaciones: Se publicarán artículos SCI. Los resultados son de potencial aplicación para empresas biotecnológicas.

2. Estrés oxidativo.

M.Becana, M. Matamoros

becana@eead.csic.es

Qué se hace: Se propone la caracterización de los genes y enzimas antioxidantes de Lotus y judía, estudiando su regulación en respuesta a estrés oxidativo, a nivel de mRNA, proteína, actividad enzimática y metabolitos.

Resultados esperados: Determinar mecanismos de regulación de proteínas antioxidantes en leguminosas expuestas a estrés. Observaciones: Se publicarán artículos SCI.

3. Genómica y proteómica de leguminosas modelo.

M. Becana, J. Ramos

becana@eead.csic.es 

Qué se hace: Este objetivo pretende conocer el perfil de expresión (transcriptoma y proteoma) de los genes, especialmente implicados en procesos redox, tras la exposición de Lotus a diversos tipos de estrés abiótico (salino, metales pesados, exceso de Cu y Zn).

Resultados esperados: Identificar genes y proteínas con implicación en la respuesta y en la tolerancia/susceptibilidad a estrés. Observaciones: Se publicarán artículos SCI. Los resultados son de potencial aplicación para empresas biotecnológicas.

Publicaciones más representativas (desde 2006)

Publicaciones SCI:

• Loscos J, Naya L, Ramos J, Clemente MR, Matamoros MA, Becana M (2006) A reassessment of substrate specificity and activation of phytochelatin synthases from model plants by physiologically relevant metals. Plant Physiol 140: 1213-1221. http://hdl.handle.net/10261/3874
• Matamoros MA, Loscos J, Coronado M, Ramos J, Sato S, Testillano P, Tabata S, Becana M (2006) Biosynthesis of ascorbic acid in legume root nodules. Plant Physiol 141: 1068-1077. http://hdl.handle.net/10261/3881
• Rubio MC, Becana M, Sato S, James EK, Tabata S, Spaink HP (2007) Characterization of genomic clones and expression analysis of the three types of superoxide dismutases during nodule development in Lotus japonicus. Mol Plant-Microbe Interact 20: 262-275. http://hdl.handle.net/10261/3877
• Ramos J, Clemente MR, Naya L, Loscos J, Pérez-Rontomé C, Sato S, Tabata S, Becana M (2007) Phytochelatin synthases of the model legume Lotus japonicus. A small multigene family with differential response to cadmium and alternatively spliced variants. Plant Physiol 143: 1110-1118. http://hdl.handle.net/10261/4845
• Naya L, Ladrera R, Ramos J, González EM, Arrese-Igor C, Minchin FR, Becana M (2007) The response of carbon metabolism and antioxidant defenses of alfalfa nodules to drought stress and to the subsequent recovery of plants. Plant Physiol 144: 1104-1114. http://hdl.handle.net/10261/4843
• Loscos J, Matamoros MA, Becana M (2008) Ascorbate and homoglutathione metabolism in common bean nodules under stress conditions and during natural senescence. Plant Physiol 146: 1282-1292. http://hdl.handle.net/10261/3920
• López-Martín MC, Becana M, Romero LC, Gotor C (2008) Knocking out cytosolic cysteine synthesis compromises the antioxidant capacity of the cytosol to maintain discrete concentrations of hydrogen peroxide in Arabidopsis. Plant Physiol 147: 562-572. http://hdl.handle.net/10261/5569
• Ramos J, Naya L, Gay M, Abián J, Becana M (2008) Functional characterization of an unusual phytochelatin synthase, LjPCS3, of Lotus japonicus. Plant Physiol 148: 536-545. http://hdl.handle.net/10261/8009
• Ramos J, Matamoros M, Naya L, James EK, Rouhier N, Sato S, Tabata S, Becana M (2009) The glutathione peroxidase gene family of Lotus japonicus: characterization of genomic clones, expression analyses and immunolocalization in legumes. New Phytol 181: 103-114. http://hdl.handle.net/10261/12184
• Rubio MC, Bustos-Sanmamed P, Clemente MR, Becana M (2009) Effects of salt stress on the expression of antioxidant genes and proteins in the model legume Lotus japonicus. New Phytol 181: 851-859. http://hdl.handle.net/10261/14126
• Rubio MC, Becana M, Kanematsu S, Ushimaru T, James EK (2009) Immunolocalization of antioxidant enzymes in high-pressure frozen root and stem nodules of Sesbania rostrata. New Phytol 183: 395-407.
• Matamoros MA, Loscos J, Dietz KJ, Aparicio-Tejo PM, Becana M (2010) Function of antioxidant enzymes and metabolites during maturation of pea fruits. J Exp Bot 61: 87-97. http://hdl.handle.net/10261/23133
• Becana M, Matamoros MA, Udvardi M, Dalton DA (2010) Recent insights into antioxidant defenses of legume root nodules. New Phytol 188: 960-976. http://hdl.handle.net/10261/29991
• Bustos-Sanmamed P, Tovar-Méndez A, Crespi M, Sato S, Tabata S, Becana M (2011) Regulation of nonsymbiotic and truncated hemoglobin genes of Lotus japonicus in plant organs and in response to nitric oxide and hormones. New Phytol 189: 765-776. http://hdl.handle.net/10261/25182

Capítulos de libro:

• Matamoros MA, Ramos J, Becana M (2006) Especies reactivas de oxígeno y antioxidantes en leguminosas. En: Fijación de Nitrógeno: Fundamentos y Aplicaciones (Bedmar E, González J, Lluch C, Rodelas B, eds), cap 20: pp 221-231.
• Aparicio-Tejo P, Arrese-Igor C, Becana M (2008) Fijación biológica de nitrógeno. En Fundamentos de Fisiología Vegetal (Azcón-Bieto J, Talon M, eds), cap 16: pp 305-322. Interamericana / McGraw-Hill.
• Minchin FR, James EK, Becana M (2008) Oxygen diffusion, production of reactive oxygen and nitrogen species, and antioxidants in legume nodules. In: Leguminous Nitrogen-Fixing Symbioses (Dilworth MJ, James EK, Sprent JI, Newton WE, eds), chapter 11: pp 321-362, Springer Science.
• Sánchez C, Matamoros MA, Bedmar EJ, Delgado MJ, Becana M (2011) Especies reactivas de oxígeno y nitrógeno en nódulos de leguminosas. Sociedad Española de Fijación de Nitrogeno (Megías M, ed). En prensa.

Proyectos y contratos de investigación en vigor

• Bridging genomics and agrosystem management: resources for adaptation and sustainable production of forage Lotus species in environmentally-constrained South-American sois (LOTASSA). EU, FP6-2003-INCO-DEV-2-517617. Responsible: Becana.
• Fijación simbiótica de nitrógeno: antioxidantes, estrés abiótico y senescencia en nódulos de leguminosas modelo y de interés agronómico. Plan Nacional de I+D+I (Recursos y Tecnologías Agroalimentarias, AGL2008-01298). Responsible: Becana.