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Proyectos de investigación

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Uso biotecnológico del reloj circadiano para obtener plantas con mejorada productividad, calidad nutricional y resiliencia al cambio climático

XIX Concurso Nacional para la adjudicación de Ayudas a la Investigación en Ciencias de la Vida y de la Materia (Convocatoria 2018)

Seguridad alimentaria y biotecnología

Investigador Principal: Paloma Mas Martínez

Centro de investigación o Institución: Centro de Regulación Agrigenómica-CSIC-IRTA-UAB-UB

Sinopsis

El reloj circadiano coordina el crecimiento, fisiología y desarrollo de las plantas en sincronía con señales ambientales externas. Estudios en cultivos agronómicos han empezado a desvelar el papel beneficioso del reloj circadiano en rasgos agronómicamente importantes. El cambio climático tiene un impacto muy negativo en la agricultura, siendo la sequía el principal estrés medioambiental que limita el rendimiento de cultivos y que, por tanto, afecta directamente a la seguridad alimentaria. En este proyecto, proponemos manipular la función circadiana utilizando estrategias no transgénicas de edición del genoma para facilitar su posterior aplicación en ensayos de campo. La función del reloj en la regulación de rutas metabólicas también permitirá controlar el contenido de antocianinas y vitaminas, mejorando así la calidad nutricional del fruto. Nuestros estudios además proporcionarán marcadores transcriptómicos y metabolómicos esenciales para mejorar la sostenibilidad y resiliencia del tomate en respuesta a la sequía. 

Siguiendo el plan experimental propuesto, hemos realizado análisis comparativos con las secuencias de los principales genes del reloj de Arabidopsis y hemos confirmado sus homólogos en tomate. Hemos verificado in silico sus patrones de expresión oscilatorios que han sido confirmados experimentalmente tanto en hojas como en frutos en diferentes etapas de desarrollo. También hemos diseñado, sintetizado y clonado las guías de ARN en vectores de expresión Cas-9 (proporcionados por la Dra. M. Mazier) con el objetivo de realizar CRISPR/Cas-9 y así alterar la expresión de los genes del reloj en tomate. La mayoría de los clonajes se han completado ya con éxito, y se han obtenido ya las primeras plantas. Con estas plantas hemos realizado análisis temporales de expresión génica circadiana. El primer conjunto de plantas transformadas también se está utilizando para los estudios funcionales y fisiológicos propuestos. También se ha estudiado el posible papel de un componente del reloj en el control nutricional de la planta. Estos estudios han derivado en resultados interesantes sobre la función de este componente en la raíz de la planta. También contemplamos la idea de estudiar la influencia de cambios en la cromatina en las respuestas de la planta a sequía.

 

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