Centro de Investigación en Biotecnología (CEIB)

Laboratorio de Fisiología Molecular de Plantas

Área de Estudio

En este laboratorio estudiamos los mecanismos moleculares, bioquímicos y fisiológicos de la adaptación y respuesta de las plantas al estrés abiótico. El análisis cubre tanto la transducción de la señal y los factores de transcripción involucrados, como la caracterización de la biosíntesis de osmoprotectores, y el uso de los genes respectivos para mejorar la tolerancia a sequía, salinidad y temperaturas extremas en los cultivos.

Ámbito de trabajo

La escasez de agua es el problema más grave que enfrenta la agricultura en el mundo, como también en México, donde las zonas áridas y semiáridas constituyen más de la mitad del territorio nacional. El 80 por ciento de los agricultores mexicanos depende de las lluvias para irrigar y cada día se agrava esta situación debido al cambio climático. Durante las últimas dos décadas hemos estado trabajando en el tema de la tolerancia a la sequía en las plantas, particularmente en el aislamiento y caracterización funcional de genes de plantas del desierto que confieren resistencia a la sequía. Nuestras investigaciones abarcan tanto aspectos básicos de la adaptación de las plantas ante el estrés hídrico como la aplicación de dicho conocimiento en el mejoramiento de la tolerancia a la sequía en los cultivos. En fecha reciente, se obtuvieron plantas de frijol y maíz tolerantes a la sequía al inocular con bacterias que acumulan trehalosa, además; los cultivos tienen un aumento significativo en la biomasa vegetativa y en el rendimiento de grano. Esto es de gran relevancia ya que el aumento exponencial en la población humana requiere de una producción cada vez mayor de alimentos. En unos años se espera contar también con maíz y frijol transgénico con las propiedades antes señaladas, el cual será de gran ayuda para la agricultura en nuestro país. También hemos desarrollado el uso del gen de la trehalosa 6-fosfato sintasa como marcador de selección para obtener plantas transgénicas, evitando así, el uso de genes de resistencia a antibióticos u herbicidas. Además, estamos trabajando en el desarrollo de un proceso para la producción de trehalosa que abarate su precio, ya que éste disacárido es un conservador natural de alimentos que permite preservar no solo organismos o células como la levadura, sino también enzimas, vacunas y alimentos en estado deshidratado a temperatura ambiente durante meses o años sin que pierdan las propiedades de olor, sabor, textura y color al ser rehidratados de nuevo; por lo que existe gran interés de la industria farmacéutica y alimentaria en usar la trehalosa para almacenar sus productos en estado deshidratado con el consecuente ahorro en congelamiento.

Líneas de generación del conocimiento

  • Mejoramiento de la tolerancia al estrés abiótico
  • Obtención de plantas mejoradas para la generación de biocombustibles
  • Obtención de plantas capaces de fitoremediar suelos contaminados con xenobióticos

Integrantes del laboratorio



Dr. Ramón Suárez Rodríguez rsuarez@uaem.mx

Profesor-Investigador, responsable


Dr. José Augusto Ramírez Trujillo

Investigador Asociado


M. C. Nancy Hernández Bueno

Técnico académico

Estudiante de:

Tania Belem Álvarez Gómez

Doctorado en Ciencias Naturales

Cecilia Calderón Galván

Doctorado en Ciencias Naturales

José Antonio Miranda Ríos

Doctorado en Ciencias Naturales

Samantha Navarro González

Doctorado en Ciencias Naturales

Indalecio Sánchez Prieto Maestía en Biotecnología
Iliana Elizabeth Hernández Gaona Maestía en Biotecnología

Proyectos

  • Metabolismo de la trehalosa en plantas y microorganismos y su función en la tolerancia el estrés abiótico.
  • Obtención de plantas transgénicas tolerantes a sequía, salinidad y temperaturas extremas.
  • Papel de la trehalosa en la interacción planta-patógeno.
    Caracterización de mutantes de Arabidopsis insensibles a trehalosa, en colaboración con los Dres. Johan Thevelein y Patrick Van Dijck, y financiado por CONACYT 46078-Z (2005-08).
  • Obtención y evaluación de Phaseolus vulgaris y Zea mays tolerantes a la sequía, en colaboracíon con los Dres. Carmen Vargas, Ma. Jesús Delgado, Óscar Mascorro, financiado por CYTED 107PIC0312 (2007-2011).
  • Desarrollo de bioinoculantes que confieren tolerancia a sequía en los cultivos, en colaboración con el Dr. Jesús Caballero.
  • Expresión de toxinas de arácnidos en plantas, en colaboración con los Drs. Gerardo Corzo, Elba Villegas y Víctor Hernández.
  • Análisis de mutantes de Pseudomonas syringae pv. tomato en la biosíntesis de trehalosa en su interacción con plantas de A. thaliana.
  • Generación de plantas transgénicas de banano tolerantes a estrés salino, en...

Publicaciones

  • Froylán M.E. Escalante, Daniel Cortés-Jiménez, Abril Gómez-Guzmán, Gabriel Iturriaga, Ramón Suárez, Gisela Montero Alpírez (2014). Saline hydroponic cultures of Solanum lycorpersicum in association with Chlorella vulgaris and Azospirillum brasilense as plant growth osmoprotectant microorganisms. Aceptado en The Brazilian Journal of Microbiology.
    Gabriel Iturriaga, Ramón Suárez and Barbara Nova-Franco (2009). Trehalose Metabolism: From Osmoprotection to Signaling. Int. J. Mol. Sci. 10:3793-3810.
  • Julieta Rodríguez-Salazar, Ramón Suárez, Jesús Caballero-Mellado & Gabriel Iturriaga (2009). Trehalose accumulation in Azospirillum brasilense improves drought tolerance and biomass in maize plants. FEMS Microbiology Letters 296:52-59.
  • Ramón Suárez, Cecilia Calderón and Gabriel Iturriaga (2009). Enhanced tolerance to multiple abiotic stresses in transgenic alfalfa accumulating trehalose. Crop Science 49:1791-1799.
  • Benjamín Hernández-Campuzano, Ramón Suárez, Laura Lina, Victor Hernández, Elba Villegas, Gerardo Corzo & Gabriel Iturriaga (2009). Expression of a spider venom peptide in transgenic tobacco confers insect resistance. Toxicon 53:122-128.
  • Santamaría, J.M., Hernández-Portilla, D., Chi-Manzanero, B.H., Espadas, F., Castaño, E., Iturriaga, G., Rodríguez-Zapata, L.C. 2009. Incorporation of two trehalose biosynthetic genes in banana increases trehalose levels and protects the photosynthetic apparatus from salt stress damage. Journal of Horticultural Science and Biotechnology 84: 665-671.
    Iturriaga, G., Suárez, R., Nova-Franco, B. 2009. Trehalose metabolism: from osmoprotection to signaling. International Journal of Molecular Science 10: 3793-3810.
  • Hernández-Campuzano, B., Suárez, R., Lina, L., Hernández, V., Villegas, E., Corzo, G., Iturriaga, G. 2009. Expression of a spider venom peptide in transgenic tobacco confers insect resistance”. Toxicon 53: 122-128.
    Suárez, R., Calderón, C., G. Iturriaga. 2009. Improved tolerance to multiple abiotic stresses in transgenic alfalfa accumulating trehalose. Crop Science. 49:1791-1799.
  • Rodríguez-Salazar, S.J., Suárez, R., Caballero-Mellado, J., Iturriaga, G. 2009. Trehalose accumulation in Azospirillum improves drought tolerance and biomass in maize plants. FEMS Microbiology Letters. 296: 52-59
    Iturriaga G. 2008. The LEA proteins and trehalose loving couple: a step forward in anhydrobiotic engineering. Biochemical J. 410: 1-2.
    Suárez R., Wong A., Ramírez M., Barraza A., Orozco M.C., Cevallos M.A., Lara M., Hernández G., Iturriaga, G. 2008. Improvement of drought tolerance and grain yield in common bean by overexpressing trehalose-6-phosphate synthase in rhizobia. Molecular Plant Microbe Interactions, 21: 958-966.
  • Mascorro Gallardo, J.O., Iturriaga de la Fuente, G. 2007. La biotecnología moderna y el mejoramiento de la tolerancia al estrés hídrico en los cultivos. En: Biotecnología Agrícola en México: oportunidades, retos y perspectivas (Ed. J.L Solleiro). AgroBIO-México. ISBN970-93860-1-8. México, D.F. pp: 31-46.
  • Miranda J.A., Avonce N., Suárez R., Thevelein J.M., Van Dijck, P., Iturriaga G. 2007. A bifunctional TPS-TPP enzyme from yeast confers tolerance to multiple and extreme abiotic-stress conditions in transgenic Arabidopsis. Planta, 226:1411-1421.
  • Leyman B., Avonce, N., Ramón M., Van Dijck P., Iturriaga, G., Thevelein J.M. 2006. Trehalose-6-phosphate synthase as an intrinsic selection marker for plant transformation. J. Biotechnol, 121: 309-317.
    Valle-Sandoval, M.R., Mascorro-Gallardo, J.O., Gil-Vázquez, I., Iturriaga de la Fuente, G. 2008. Regeneración directa in vitro de crisantemo, Dendranthema grandiflorum Kitam, a partir de segmentos de tallo. Universidad y Ciencia. 24: 219-227.
  • Velasco-García R., Villalobos M.A., Ramírez-Romero M.A., Mújica-Jiménez C., Iturriaga G., Muñoz-Clares, R.A. 2006 Betaine aldehyde dehydrogenase from Pseudomonas aeruginosa: cloning, over-expression in Escherichia coli, and regulation by choline and salt. Arch. of Microbiol., 185: 14-22.
  • Iturriaga G., Cushman M.A., Cushman J.C. 2006. An EST catalogue from the resurrection plant Selaginella lepidophylla reveals stress-adaptive genes. Plant Science, 170: 1173-1184.
  • Avonce N., Mendoza-Vargas A., Morett E., Iturriaga G. 2006. Insights on the evolution of trehalose biosynthesis. BMC Evolutionary Biology. 6 (109): 1-15.
  • Orozco MC., Barraza A., Wong A., Suárez R., Iturriaga G. 2006. A Rhizobium etli mutant in trehalose-6-phosphate synthase gene is stress sensitive and affects plant growth. En: Biology of Plant-Microbe. Interactions 5 (Eds. F. Sánchez, C. Quinto, I. López-Lara, O. Geiger). International Society for Plant-Microbe Interactions. St. Paul, MN. pp: 494-499.
  • Iturriaga G., Barraza A., Suárez R. Método para mejorar el rendimiento y tolerancia al estrés abiótico de los cultivos de leguminosas y gramíneas inoculados con bacterias con contenido de trehalosa incrementado. Solicitud de patente en México (PA/E/2006/077843).

Colaboraciones

  • Dr. Jesús Caballero Mellado, Centro de Ciencias Genómicas, UNAM.
  • Dr. Gerardo Corzo Burguete, Instituto de Biotecnología, UNAM, Cuernavaca, Mor.
  • Dra. María Jesús Delgado Igeño, CSIC, Granada, España.
  • Dr. Víctor Hernández Velázquez, Centro de Investigación en Biotecnología, UAEM, Cuernavaca, Mor.
  • Dr. Axel Tiessen, CINVESTAV, Irapuato, Gto.
  • Dr. Óscar Mascorro Gallardo, Universidad Autónoma de Chapingo, Texcoco, Edo. de México.
  • Dra. Carmen Vargas, Universidad de Sevilla, España.
  • Dr. Alejandro Perticari, INTA, Buenos Aires, Argentina.
  • Dr. Francisco Aragao, EMBRAPA, Brasilia, Brasil.
  • Dr. Jorge Santamaría y Dr.Luis Carlos Rodríguez, CICY, Mérida, Yuc.
  • Dr. Alfredo Herrera, LANGEBIO, Irapuato, Gto.
  • Dr. Miguel Ángel Ramírez, CCG-UNAM, Cuernavaca, Mor.
  • Dr. Johan Thevelein y Dr. Patrick Van Dijck, Katholieke Universiteit, Leuven, Bélgica
  • Dra. María de Jesús Delgado (CSIC-España)
  • Dra. Carmen Vargas (Universidad de Sevilla-España)
  • Dr. Oscar Mascorro Gallardo (U.A. de Chapingo)
  • Dra. Georgina Hernández Delgado (CCG-UNAM)
  • Dr. Edgar Martínez Fernández (CIB-UAEM).
  • Dra. Ana Niurka Hernández Lauzardo (CEPROBI-IPN).
  • Dr. Miguel Gerardo Velázquez Del Valle (CEPROBI-IPN).
  • Dr. Roberto Montes Belmont (CEPROBI-IPN).
  • Dr. Guadalupe Peña Chora (CIB-UAEM).
  • Dr. Angel Gabriel Alpuche Solis (IPICYT)