INSTITUTO DE BIOLOGÍA MOLECULAR Y CELULAR DE PLANTAS “EDUARDO PRIMO YÚFERA”

MEMORIA 2013

IBMCP Ciudad de la Innovación C/ Ingeniero Fausto Elio, s/n Edif. 8-E, Acceso G 46022 Valencia Telf.: 96 387 78 56 Fax: 96 387 78 59

Web: www.ibmcp.upv.es Correo electrónico: [email protected]

Presentación 5

Estructura y Personal 9

Organigrama 11 Dirección 13 Junta de Instituto 13 Servicios Generales 14 Servicios Científicos – Técnicos 18 Líneas y Sublíneas de Investigación 21

Indicadores de Progreso IBMCP 23

Personal 24 Publicaciones 25 Tésis 36 Estancias Internacionales 37 Financiación 37 Máster IBMCP 38 Seminarios IBMCP 39 Actividades de Divulgación 40

Memoria Líneas y Grupos de Investigación 42

Desarrollo y Acción Hormonal en Plantas Desarrollo Reproductivo 44 Regulación de la Señalización y el Metabolismo de Hormonas 52

Biotecnología y Mejora Vegetal de Especies Cultivadas 68

Mecanismos de la Respuesta al Estrés en Plantas Estrés Abiótico 78 Señalización y Respuesta al Estrés Biótico 94

Virología Molecular y Evolutiva de Plantas 98

Memoria 2013

2013, declarado ‘Año internacional de la Cooperación en la esfera del agua’ nos ha dejado un sinfín de efemérides tanto de carácter científico como social. En este año en el que ahora hacemos un repaso de cómo nos ha ido en la investigación hemos asistido a la celebración del V Centenario del descubrimiento del Mar del Sur (nombrado después Océano Pacífico) por Nuñez de Balboa, el Centenario del descubrimiento del modelo atómico por Niels Bohr, el Centenario del descubrimiento de la capa de Ozono por los físicos Charles Fabry y Henri Buisson o el Cincuentenario del asesinato de J.F. Kennedy. Efemérides más cercanas a nuestra disciplina de trabajo han sido el Cincuentenario de la Sociedad Española de Bioquímica y Biología Molecular (SEBBM), la pérdida de uno de los fundadores de la Biología Molecular (F. Jacob), los 30 años del descubrimiento de la Reacción en cadena de la polimerasa por K. Mullis o el 30 aniversario de la primera introducción exitosa de genes foráneos en plantas por M. Bevan. R.B. Flavel y M Chilton. Estas dos últimas sin duda de especial relación y trascendencia con las investigaciones que hacemos en nuestro Instituto y que han permitido que 30 años después existan más de 180 millones de hectáreas de soja, maíz, algodón o colza modificadas genéticamente en todo el mundo.

Pero 2013 también hemos asistido a acontecimientos y situaciones que no han sido precisamente motivos de celebración para la Ciencia en España. El recorte en Investigación ha continuado en el 2013 y ha llegado a ser del 13,9% (según datos de la COSCE). Por otra parte, 2013 puede considerarse sin ningún género de dudas, un ‘annus horribilis’ para la principal Institución de investigación científica del país, el CSIC. Hemos sufrido una falta de liquidez en dos periodos críticos del año que han ralentizado, si no parado, las investigaciones en muchos de sus Institutos y lamentablemente hemos sido noticia por estas situaciones en revistas del prestigio de Nature o Science. La situación ha sido tan dramática que la revista de divulgación científica de más tirada en España ofrecía el siguiente titular en su editorial de Septiembre: “Salvemos al CSIC”. Los efectos en ‘carne propia’ ya los estamos sufriendo en el Instituto, principalmente mediante la pérdida de 37 contratados de gran experiencia profesional que han tenido que buscar otras salidas a su futuro. La consecuencia más inmediata de esta pérdida es que los Grupos de investigación se están despoblando muy rápidamente lo que llevará sin duda a una merma en la competitividad.

En este escenario parece paradójico que hayamos superado por tercer año consecutivo la cifra de 100 publicaciones SCI y un índice de impacto promedio superior al 5. Sin duda, esto se debe a que todavía estamos obteniendo los resultados de épocas inmediatamente precedentes mucho mejores.

En el área de RRHH hemos conseguido incorporar a dos Científicos Titulares del CSIC y un Profesor Titular de la UPV lo que significa un importante estímulo para alcanzar la masa crítica que nos hemos propuesto. En lo que a Infraestructuras se refiere hemos consolidado con gran eficacia el Servicio de Identificación y Cuantificación de Hormonas vegetales que está teniendo una significativa demanda tanto interna como externa. Continuamos con nuestro compromiso en la labor divulgadora mediante la iniciativa PLANTéatelo, la ciencia es divertida, para el fomento de vocaciones científicas entre estudiantes de Primaria y 1er ciclo de la ESO y las visitas guiadas que periódicamente organizamos que han permitido que más de 300 estudiantes de Secundaria conozcan nuestras investigaciones y cómo las hacemos.

Las perspectivas en los próximos años no se perciben demasiado halagüeñas tanto a nivel nacional como europeo. Si bien es cierto que el Horizonte 2020 maneja unas cifras globales de inversión aparentemente importantes, la deriva de la mayor parte del dinero hacia los ‘Retos Sociales’ pone en una posición muy difícil al IBMCP. Aun siendo conscientes de que nuestra labor científica tiene que, de alguna u otra manera, repercutir en el bienestar social creo que es un buen momento para recordar a nuestros políticos de la Ciencia el mensaje que nos dejó el maestro D. Santiago Ramón y Cajal: “Cultivemos la Ciencia por sí misma, sin considerar por el momento las aplicaciones. Estas llegan siempre, a veces tardan años, a veces siglos”.

Vicente Pallas Director

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Scientific Report 2013

2013, declared the ‘International Year of Cooperation in the Water Sphere’, has left us an endless list of scientific and social anniversary events. In 2013, the year we are looking at how research has been for us, we have seen the V Centenary of the Discovery of the South Sea (later named the Pacific Ocean) by Nuñez de Balboa, the Centenary of the discovery of the atomic model by Niels Bohr, the Centenary of the discovery of the ozone layer by physicians Charles Fabry and Henri Buisson, or the 50th anniversary of the assassination of J.F. Kennedy. There have been anniversary events that better relate to our work discipline: the 50th anniversary of the Spanish Biochemistry and Molecular Biology Society (SEBBM), loss of one the founders of Molecular Biology (F. Jacob), the 30th anniversary since the discovery of the polymerase chain reaction by K. Mullis or the 30th anniversary since the first successful introduction of foreign genes into plants by M. Bevan. R.B. Flavel and M Chilton. Doubtlessly the last two events are closely related with the significance of the research conducted in our Institute, which has allowed more than 180 million hectares of genetically-modified soya, corn, cotton or rape-seed to exist worldwide 30 years later.

However, we have also witnessed events and situations in 2013 that are not exactly a good cause of celebration for Science in Spain. Cuts in Research have continued in 2013 and have been 13.9% (according to COSCE data; COSCE, the Spanish Confederation of Scientific Societies). Moreover, we can almost certainly consider 2013 an ‘annus horribilis’ for the main Scientific Research Institution of Spain, the CSIC. We have had no liquidity during two critical periods which has slowed down, or even put a stop to, research works in many CSIC Institutes and, sadly, we have been the object of news in prestigious journals like Nature or Science because of such circumstances. The situation has been so dramatic that the scientific journal with the biggest print run in Spain published the following headline in its September issue: “Let’s save the CSIC”. These effects we ‘ourselves’ are experiencing in the Institute, mainly due to the loss of 37 hired staff members with ample professional experience, who have had to look for other future working opportunities. The most immediate result of this loss is that Research Groups are rapidly dwindling, which evidently diminishes competitiveness.

In this scenario, it seems paradoxical that we have exceeded for 3 years running 100 SCI publications with an average impact index over 5. This is evidently because we are still obtaining results from former much better periods.

In the HR area, we have taken on two Tenured CSIC Scientists and one Tenured UPV Professor, which is a powerful stimulus to accomplish the minimum amount of work we have set ourselves. As regards Infrastructures, we have managed to efficiently consolidate the Plant Hormones Identification and Quantification Service, which is creating much internal and external demand. We continue with our diffusion task commitment in which, through the PLANTéatelo initiative, science is fun to promote scientific vocation among students of Primary Education and those starting Secondary Education, and for the guided visits which we periodically organise, and which have enabled more than 300 Secondary Education students to know what we investigate and how we do it.

The Spanish and European perspectives for forthcoming years are not very rosy. Nonetheless, it is true that Horizon 2020 manages apparently considerable global investment figures, but the fact that most of such funding goes to “Social Challenges” places our Centre, the IBMCP, in a very difficult position. Since we are well aware that our scientific work has to somehow influence social well-being, I believe now is a good time to remind our Science politicians the message that the authority Santiago Ramón y Cajal left us: “Let’s cultivate Science itself without considering its applications now. They will always apply, be it some years, or even centuries, later”.

Vicente Pallas Director

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Memoria 2013

8 Scientific Report 2013

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Memoria 2013

10 Scientific Report 2013

ORGANIGRAMA / ORGANIZATIONAL CHART

Dirección Vicedirección

Vicedirección Adjunta Gerencia Cultura Científica Junta de Instituto Claustro Científico

Comisiones

Departamentos Unidad de Servicios Servicios Generales Científico-Técnicos Administración y Gerencia Desarrollo y Acción Hormonal en Secuenciación de ADN y Plantas Análisis de la expresión Génica Almacén

Biotecnología y Mejora Vegetal Proteómica Biblioteca de Especies Cultivadas Microscopía Seguridad Radiológica, Mecanismos de la Respuesta al Química y Biológica Metabolómica Estrés en Plantas Mantenimiento Genómica Virología Molecular y Evolutiva de Invernaderos Plantas Bioinformática Lavado y Esterilizado

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Memoria 2013

12 Scientific Report 2013

DIRECCIÓN / MANAGEMENT

DIRECTOR/DIRECTOR : Vicente Pallás Benet VICEDIRECCIÓN/VICEDIRECTOR: Lynne Yenush

GERENCIA/MANAGER: VICEDIRECCIÓN ADJUNTA/VICEDIRECTOR- SCIENTIFIC OUTREACH PROGRAMS: Juan Ramón Galdeano Richart Luis A. Cañas Clemente

JUNTA DE INSTITUTO / INSTITUTE BOARD

DIRECTOR / DIRECTOR: Vicente Pallás Benet

VICEDIRECTOR / VICEDIRECTOR: Lynne Yenush

VICEDIRECTOR ADJUNTO/VICEDIRECTOR-SCIENTIFIC OUTREACH PROGRAMS: Luis A. Cañas Clemente

SECRETARIO ADJUNTO / SECRETARY: Juan Ramón Galdeano Richart

JEFES DE DEPARTAMENTO / DEPARTMENT HEADS: Francisco Madueño Albí Antonio Granell Richart Markus Proft Santiago F. Elena Fito

REPRESENTANTE DE PERSONAL CIENTÍFICO/SCIENTIFIC STAFF REPRESENTATIVE: Gustavo Gómez

REPRESENTANTE RESTO DE PERSONAL/SUPPORT STAFF REPRESENTATIVE: Félix Martínez Macías

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Memoria 2013

SERVICIOS GENERALES / GENERAL SERVICES

ADMINISTRACIÓN / Administration

The administration of the Institute is La Administración del Instituto está divided into three functional areas: estructurada en tres áreas • ECONOMIC AND FINANCIAL funcionales: MANAGEMENT  ÁREA DE GESTIÓN ECONÓMICO- Functions: FINANCIERA Y o Budget management PRESUPUESTARIA. Funciones: o Accounting o Gestión presupuestaria. o Paymaster o Gestión contable o Management of travel expenses Responsable de gestión CSIC / o Gestión de tesorería. Head of management service CSIC o Pagaduría. • PROJECT MANAGEMENT, Consuelo Martínez Bosch o Gestión de viajes y dietas. PROCUREMENT AND HERITAGE. Habilitado pagador / Paymaster Functions: Auxiliadora Canavese Casesnoves o Preparation of financial  ÁREA DE GESTIÓN DE Responsable de gestión UPV / documentation for Fianl Reports PROYECTOS, COMPRAS Y Head of management service UPV of Research Grants and Contracts PATRIMONIO. Pilar Carbonell o Management of internal accounts Funciones: Patricia Casas Font o Supervision of centralized o Justificación de proyectos y Técnicos de Servicios Comunes / purchases of common supplies and contratos de investigación Tecnical Assistans common services equipment o Gestión de cuentas internas. Cristina Rozalen García o Management of subcontracts for o Adquisición centralizada de Responsible de Recursos Humanos / services and consulting bienes. Head of human resources service o Inventory of products and o Gestión de contratos de obras, Ana María Mira Martínez equipment suministros, servicios y Secretaria de Dirección / consultoría. Secretary to Managing director • AREA HUMAN RESOURCES. o Supervisión de compras. María Ortiz Huedo Functions: o Patrimonio. Inventario de bienes. o Preparation of paperwork related

to contracts and fellowships for  ÁREA DE RECURSOS HUMANOS. temporary employees (Pre- and Funciones: post-doctoral fellows, o Contrataciones temporales ( technicians). Becas, Contratos por Obra o Servicio). o Preparation of petitions for o Vacaciones, permisos y licencias. vacation time or leave of absence o Asistencia en la elaboración de informes. o Assistance in annual and final report preparation

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Scientific Report 2013

ALMACEN / Warehouse

El Almacén del IBMCP, es el servicio The IBMCP Warehouse is the service responsable de la gestión y recepción responsible for the centralized centralizada de pedidos y compras del management of purchases (ordering Instituto. and reception/distribution of packages) made by the investigators of Las funciones principales realizadas the Institute. por este servicio, son:  Información y asesoramiento al The main functions performed by this personal investigador service are: Responsable / Head of service  Mantenimiento base de datos de  Information and advice to research Juni Brines material staff regarding the purchase of  Realización de pedidos research products  Maintaining a database of  Recepción de material. purchases  Gestión de albaranes.  Ordering  Receiving and distributing material  Management of delivery notes

BIBLIOTECA / Library

La Biblioteca especializada del The specialized library of the Instituto forma parte de la Red de Institute is part of the CSIC Library Bibliotecas del CSIC. Network. Sus catálogos de libros y revistas Catalogs of books and magazines están disponibles dentro de are available in catalogs of CSIC. Catálogos del CSIC. The primary goal of the IBMCP

La Biblioteca del IBMCP tiene como Library is to provide effective

objetivo prioritario ofrecer un support regarding literature and

apoyo eficaz en las necesidades documentary needs of its Responsable / Head of service bibliográficas y documentales de researchers. Assumpta Haro Sabater sus investigadores.

INFORMÁTICA / Computing Service

El Servicio de Informática del The Computing Service of IBMCP is IBMCP se encarga de la gestión y responsible for the management administración de los más de 130 and administration of over 130 equipos informáticos (entre computers (including personal ordenadores personales, computers, Windows and UNIX servidores Windows y UNIX, servers, printers and other impresoras y otros periféricos) peripheral computing equipment). Responsable / Head of Service existentes en el centro, los cuales Alexis González son utilizados por cerca de 200 Ramon Nogales usuarios.

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Memoria 2013

INVERNADERO / Greenhouse

El IBMCP posee dos Fincas The IBMCP has two Experimental Experimentales. La más reciente tiene Greenhouses. The large greenhouse una superficie de 3.000 m2, y es una de covers an area of 3,000 m2, and is one of las instalaciones más avanzadas the most technologically-advanced tecnológicamente de España para el facilities in Spain for the cultivation of cultivo de plantas transgénicas. Consta transgenic plants. It has a 1500m2 fully- de una superficie de 1.500m2 de automated greenhouse, in which all invernadero totalmente automatizada, parameters are climate controlled to en la cual todos los parámetros ensure the best growth conditions. The climáticos están controlados para remaining area is occupied by a series of asegurar las mejores condiciones de growth chambers and other facilities for cultivo para las plantas que crecen en the preparation of material (seed Responsable / Head of Service su interior. El resto de superficie está preparation and collection, sterilization Maria Victoria Palau Vich ocupada por una serie de cámaras de and labware washing equipment, etc..) Técnicos / Tecnical Assistans crecimiento controlado (fitotrones) y and the analysis of plant phenotypes Rafael Martínez Pardo otras instalaciones destinadas a la (photo lab). Antonio Villar Orozco preparación de cultivos en maceta The second Greenhouse contains several Fernando Escrivá Sastre (preparación y recogida de semillas, separate areas, which are independently David Parejo Navarro esterilizado y lavado, etc.) o al análisis climate-controlled (equipped with Carmen Benito Agut Primitivo Murias Muñoz de fenotipos de plantas (laboratorio de heating, air conditioning, artificial fotografía). lighting, exterior shading etc..). The El Invernadero está compartimentado second greenhouse also contains a series en cabinas independientes y of smaller growth chamber and a work automatizado para el control climático area and additional services (labware (equipado con sistemas de calefacción, washing equipment, sterilization, aire acondicionado, iluminación garage, warehouse, workshop, office, lockers, and restrooms). artificial, pantalla de sombreo exterior etc.). En la nave adosada se encuentran la sala de fitotrones y la zona de trabajo y servicios (lavado, esterilizado, garaje, almacén-taller, despacho, vestuarios- aseos).

LAVADO Y ESTERILIZADO / Labware Cleaning and sterilization Service

El Servicio de Esterilizado y Lavado The service Sterilized and IBMCP del IBMCP es un servicio Wash is a centralized service centralizado encargado de prestar responsible for providing support to soporte a los laboratorios del centro the laboratories of the institute en el ámbito del esterilizado y lavado related to sterilization of media and de material como de medios, washing of laboratory material, ajustando la programación en adjusting the schedule of these función de los diferentes tipos de services depending on the needs of the procesos dependiendo de las investigators. necesidades. Responsable / Head of service Functions: Mª Angeles Pinto Sánchez Funciones:  Collection, processing and  Gestión de recogida y entrega de delivery of materials and media material y medios  Sterilization (solid / liquid)  Esterilización (sólidos / líquidos)  Wash labware  Lavado material de laboratorio

16 Scientific Report 2013

MANTENIMIENTO / Maintenance

El Servicio de Mantenimiento del The IBMCP Maintenance Service is IBMCP, es el responsable del responsible for the repair and mantenimiento reparación y maintenance of scientific equipment conservación del equipamiento and infrastructure of the Institute. científico así como de las infraestructuras del Instituto. The main functions of the service can be summarized as follows: Las funciones principales del servicio  Preventive maintenance of se pueden resumir en las siguientes: infrastructure, facilities and Responsable / Head of service  Mantenimiento preventivo de scientific equipment Carlos Darío Hernández López infraestructuras, instalaciones y  Troubleshooting problems related Técnicos / Tecnical Assistans equipamiento científico to infrastructure, facilities and Jose Luis Pérez Gramaje  Reparación de averías en scientific equipment David Peláez Guirado infraestructuras, instalaciones y  Design and construction of new equipamiento científico facilities  Diseño y ejecución de nuevas  Supervision and control of the instalaciones actions performed by  Supervisión y control de las subcontractors related to actuaciones realizadas por infrastructure and equipment subcontratas, sobre  Implementing and supervising the infraestructuras y equipamiento operation control systems and  Puesta en marcha y control del equipment funcionamiento de instalaciones  Programming and supervision of y equipos electronic control systems  Maintenance of institute vehicles  Programación y control de automatismos y sistemas  Technical advice electrónicos  Supervisión flota de vehículos  Asesoramiento técnico

SEGURIDAD RADIOLÓGICA, QUÍMICA Y BIOLÓGICA / Radiation Safety and Biological Chemistry

El Servicio de Protección Radiológica, The Radiation Protection Service, and Química y Biológica (ServiProtec) Biological Chemistry (ServiProtec) is realiza funciones de control, responsible for the control and asesoramiento y coordinación relativas coordination regarding the a las normas a que obliga la Legislación implementation of the existing vigente sobre Seguridad Radiológica, legislation on Radiation, Biological and Chemical Safety. Biológica y Química

Responsable / Head of service Rafael Blay

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Memoria 2013

SERVICIOS CIENTÍFICOS – TÉCNICOS / SCIENTIFIC-TECHNICAL SERVICES

BIOINFORMÁTICA / Bioinformatics

El Servicio de Bioinformática Bioinformatics Service provides proporciona la infraestructura de hardware infrastructure, hardware, las herramientas computational tools, and expertise in computacionales, y la experiencia needed for modern biological en el campo necesarios para la research. This includes the planning moderna investigación biológica. of experiments, the development of Ello incluye la planificación de specific databases, analysis and experimentos, el desarrollo de bases storage of genotyping data, de datos específicas, el tratamiento sequences and structure of nucleic Responsable / Head of Service y almacenamiento adecuados de acids and proteins, especially in Javier Forment Millet datos de genotipos, secuencias y relation to large data sets using estructura de ácidos nucleicos y modern high-throughput techniques, proteínas, sobre todo en lo as well as website development and referente a los grandes conjuntos de technical support for the proposal of datos obtenidos mediante las bioinformatics techniques and modernas técnicas de alto approaches in grant applications. rendimiento, así como el desarrollo de páginas web y la ayuda en el planteamiento de actividades bioinformáticas en la solicitud de financiación de proyectos.

18 Scientific Report 2013

GENÓMICA / Genomics

El Servicio de Genómica proporciona a The Genomics service provides los investigadores de este centro el researchers access to a full microarray acceso a un servicio completo de service. This service includes advice on microarrays. Este servicio incluye el the choice of technology platform and asesoramiento en la elección de la the experimental design, manufacture of plataforma tecnológica y el diseño microarrays, labeling and hybridization, experimental, la fabricación de as well as image analysis and microarrays, el marcaje e hibridación interpretation of results. Responsable / Head of Service de los mismos, así como el análisis de Lorena Latorre García las imagenes y los datos obtenidos y la interpretación de los resultados.

METABOLÓMICA / Metabolomics

El Servicio de Metabolómica dispone The Metabolomics Service has the

del equipamiento necesario para el equipment necessary to carry out

abordaje de distintos análisis different metabolomic analyses of

metabolómicos a partir de distintos different plant materials using XC-MS

materiales vegetales mediante técnicas techniques:

de XC-MS:  Analysis of Volatile Compounds by

GC-Q-MS  Análisis de Compuestos Volátiles  Analysis of Secondary Metabolites by Responsable / Head of Service mediante GC-Q-MS UPLC-Q-Tof-MS Vicente Guardiola  Análisis de Metabolitos Secundarios  Analysis of Primary Metabolites by Técnicos / Tecnical Assistans mediante UPLC-Q-Tof-MS GC- GC-Tof- MS Teresa Caballero Vizcaino  Análisis de Metabolitos Primarios Erika Moro Castaño mediante GC-GC-Tof-MS  Analysis of Ethylene by GC-FID  Análisis de Etileno mediante GC-FID  Analysis of SA (Salicylic Acid) by HPLC-Fluorescence  Análisis de SA (Ácido Salicílico) mediante HPLC-Fluorescencia

MICROSCOPÍA / Microscopy

El laboratorio de microscopía ofrece la The microscopy laboratory provides the infraestructura necesaria para el necessary equipment for processing and procesado de muestras vegetales y su subsequent optical analysis of plant

posterior análisis y estudio a nivel samples. óptico. The laboratory has the necessary Así mismo, el laboratorio dispone de los protocols for handling samples starting protocolos necesarios para la from the collection and preparation of manipulación de las muestras desde su the plant material to its digital Responsable / Head of Service recogida de la planta hasta su fotografía photography. Marisol Gascón digital, pasando por la aplicación de Several different kinds of microscopic diversas técnicas. and specimen processing techniques are Se utilizan varias técnicas used, including tissue fixation and microscópicas y diferentes tipos de embedding in paraffin or resin, procesado de muestras: fijación y immunolocalization of proteins in embebido de tejidos en parafina o paraffin or resin-embedded samples, resina, inmunolocalización de proteínas mRNA in situ hybridisation, detection of en tejidos incluídos en parafina o GUS or GFP, specific staining of cellular resina, hibridación in situ de mRNA, components (organelles), confocal detección de GUS o GFP, tinciones microscopy, bioluminescence assays, específicas de componentes capture of cells by laser microdissection, (orgánulos) celulares, microscopía etc. confocal, ensayos de bioluminescencia, captura de células mediante microdisección con laser, etc.

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Memoria 2013

PROTEÓMICA / Proteomics

El Servicio de Proteómica del IBMCP The service IBMCP Proteomics aims to tiene por objeto ofrecer apoyo provide technological support to tecnológico a los grupos de research groups of the Institute and investigación del IBMCP, de los others in Valencia. Institutos de la UPV y de otros que lo The Proteomics lab has the equipment requieran que precisen de las nuevas necessary to provide three main services: herramientas de la Proteómica. Protein separation from simple or El laboratorio de Proteómica cuenta complex mixtures by two-dimensional con el equipamiento necesario para electrophoresis (2D) 2D-DIGE (two- Responsable / Head of Service ofrecer dos prestaciones principales. dimensional difference gel Susana Tárraga Por un lado, se puede llevar a cabo la electrophoresis) technology to study separación de mezclas proteicas, differential expression between different simples o complejas, mediante samples. electroforesis bidimensional (2D), FPLC for protein separation by liquid pudiéndose aplicar la tecnología 2D- chromatography DIGE (two-dimensional difference gel electrophoresis), para el estudio de expresión diferencial entre distintas muestras. Por otro lado, el servicio cuenta con un FPLC para la separación de proteínas mediante cromatografía líquida.

SECUENCIACIÓN DE DNA Y ANÁLISIS DE LA EXPRESIÓN GÉNICA / Dna Sequencing and Gene Expression Analysis

Desde su creación en el año 1996, el Since its inception in 1996, the DNA Servicio de Secuenciación de DNA Sequencing Service meets the needs of satisface las necesidades de sequencing DNA samples for research secuenciación de muestras de DNA que activities of the various groups of the la actividad investigadora de los Institute and others investigators in diversos grupos de este centro y otros Valencia. de la Comunidad Valenciana genera. It also houses modern equipment used Dispone de un amplio y moderno for different approaches in the analysis equipamiento que posibilita además of gene expression. diversos abordajes en el análisis de la expresión génica.

Responsable / Head of Service Eugenio Grau Técnicos / Tecnical Assistans Ana Marín Sanchis

20 Scientific Report 2013

LÍNEAS Y SUBLÍNEAS DE INVESTIGACIÓN / RESEARCH GROUP AND SUB

1. DESARROLLO Y ACCIÓN HORMONAL EN PLANTAS / HORMONAL ACTION AND DEVELOPMENT IN PLANTS

1.1 DESARROLLO REPRODUCTIVO / REPRODUCTIVE DEVELOPMENT Dr. José Pío Beltrán Profesor de Investigación CSIC / Research Professor-CSIC Dr. Luis Cañas Investigador Científico CSIC / Scientific Investigator-CSIC Dra. Cristina Ferrandiz Científico Titular CSIC / Research Scientific-CSIC Dr. Francisco Madueño Científico Titular CSIC / Research Scientific-CSIC

1.2 REGULACIÓN DE LA SEÑALIZACIÓN Y EL METABOLISMO DE HORMONAS / REGULATION OF HORMONE METABOLISM AND SIGNALING Dr. Jose Luis García Profesor de Investigación CSIC / Research Professor-CSIC Dr. Juan Carbonell Profesor de Investigación CSIC / Research Professor-CSIC Dr. José León Investigador Científico CSIC / Scientific Investigator-CSIC Dr. Alejandro Ferrando Científico Titular CSIC / Research Scientific-CSIC Dr. David Alabadí Científico Titular CSIC / Research Scientific-CSIC Dra. Isabel López Científico Titular CSIC / Research Scientific-CSIC Dra. Mª Dolores Gómez Científico Titular CSIC / Research Scientific-CSIC Dr. Miguel Ángel Blázquez Investigador Científico CSIC / Scientific Investigator-CSIC Dr. Miguel A. Pérez Científico Titular CSIC / Research Scientific-CSIC Dr. Pedro Rodríguez Investigador Científico CSIC / Scientific Investigator-CSIC Dr. Pablo Tornero Científico Titular CSIC / Research Scientific-CSIC

2. BIOTECNOLOGÍA Y MEJORA VEGETAL DE ESPECIES CULTIVADAS / PLANT BREEDING AND BIOTECHNOLOGY OF CROP SPECIES

Prof. Vicente Moreno Catedrático UPV / Full Professor-UPV Dr. Pablo Vera Profesor de Investigación CSIC / Research Professor-CSIC Dr. Antonio Granell Profesor de Investigación CSIC / Research Professor-CSIC Dr. Diego Orzaez Científico Titular CSIC / Research Scientific-CSIC Dr. Antonio Monforte Científico Titular CSIC / Research Scientific-CSIC Prof. Alejandro Atarés Profesor Contratado Doctor UPV / Associate Professor-UPV

3. MECANISMOS DE LA RESPUESTA DE LAS PLANTAS AL ESTRÉS ABIÓTICO / MECHANISMS OF STRESS RESPONSES IN PLANTS

3.1 ESTRÉS ABIÓTICO / ABIOTIC STRESS Prof. Ramón Serrano Catedrático UPV / Full Professor-UPV Dr. Francisco Culiañez Investigador Científico CSIC / Scientific Investigator-CSIC Prof. Oscar Vicente Catedrático UPV / Full Professor-UPV Dr. Markus Proft Científico Titular CSIC / Research Scientific-CSIC Prof. Amparo Pascual-Ahuir Profesor Titular UPV / Research Professor-UPV Prof. José Gadea Profesor Titular UPV / Research Professor-UPV Prof. Jose M. Mulet Profesor Contratado Doctor UPV / Associate Professor-UPV Prof. Jose R. Murguía Profesor Titular UPV / Research Professor-UPV Prof. Lynne Yenush Profesor Contratado Doctor UPV / Associate Professor-UPV Dr. Mario Fares Científico Titular CSIC / Research Scientific-CSIC

3.2 SEÑALIZACIÓN Y RESPUESTA AL ESTRÉS BIÓTICO / SIGNALING AND RESPONSES TO BIOTIC STRESS Prof. Vicente Conejero Catedrático UPV / Full Professor-UPV Prof. Ismael Rodrigo Profesor Titular UPV / Research Professor-UPV Prof. Jose M. Belles Profesor Titular UPV / Research Professor-UPV Prof. Purificación Lisón Profesor Contratado Doctor UPV / Associate Professor-UPV

VIROLOGÍA MOLECULAR Y EVOLUTIVA DE PLANTAS / PLANT MOLECULAR AND EVOLUTIONARY VIROLOGY

Dr. Ricardo Flores Profesor de Investigación CSIC / Research Professor-CSIC Dr. Marcos De la Peña Científico Titular CSIC / Research Scientific-CSIC Dr. Vicente Pallás Profesor de Investigación CSIC / Research Professor-CSIC Dr. Santiago Elena Profesor de Investigación CSIC / Research Professor-CSIC Dr. Jesús A. Sánchez Científico Titular CSIC / Research Scientific-CSIC Dra. Carmen Hernández Científico Titular CSIC / Research Scientific-CSIC Dr. José A. Darós Científico Titular CSIC / Research Scientific-CSIC

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Memoria 2013

22 Scientific Report 2013

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Memoria 2013

PERSONAL / PERSONNEL

Personal Perteneciente al IBMCP en el año 2013 / IBMCP personnel in 2013

Evolución Personal Adscrito en el IBMCP / Evolution IBMCP Personnel

24 Scientific Report 2013

DISTRIBUCIÓN INVESTIGADORES / RESEARCHER DISTRIBUTION

PUBLICACIONES / PUBLICATIONS

Índice Impacto Medio Annual / Annual Impact Factor Index

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Memoria 2013

Revistas en las que aparecen las Publicaciones del Personal Investigador del IBMCP en el Año 2013 / Journals in wich the IBMCP publications appear in 2013

REVISTA NºARTICULOS REVISTA NºARTICULOS REVISTA NºARTICULOS

International Acta Chemistry – A 1 Journal of Physioologiae European 1 2 Molecular Plantarum Journal Sciences

Journal of Advances in Agricultura and 1 Current Biology 2 1 Virus Research Food Chemistry

Angewandte Journal of Chemie - Current 1 1 Basic 1 International Genetics Microbiology Edition

Current Opinion Journal of Annals of 1 in 1 Biological 1 Botany Biotechnology Physics

Biología Journal of 1 DNA Research 1 1 Plantarum Biotechnology

Journal of Biología 1 Eukaryotic Cell 1 Experimental 2 Reviews Botany

Journal of Evolutionary Biology Letters 1 1 General 2 Bioinformatics Virology

BMC Journal of Evolutionary 4 FEBS Letters 1 Inorganic 1 Biology Biochemistry

Journal of FEMS Yeast BMC Genomics 1 1 Plant Ecology- 1 Research UK

Journal of BMC Plant Frontiers in 1 4 Plant 2 Biology Microbiology Physiology

Chemistry – A Frontiers in Journal of European 1 3 1 Plant Science Proteomics Journal

Functional Plant Journal of Current Biology 2 1 3 Biology Virology

Current Genome Biology 1 1 Metabolomics 2 Genetics and Evolution

Current Opinion Molecular and Industrial Crops in 1 1 Cellular 1 and Products Biotechnology Biology

International Molecular BMC Plant 1 Journal for 1 Biology and 1 Biology Parasitology Evolution

26 Scientific Report 2013

REVISTA Nº PAGINAS REVISTA Nº PAGINAS REVISTA Nº PAGINAS

Molecular Genetics and 1 Plant Cell 4 PLoS ONE 5 Genomics

Molecular Plant PLoS 1 Plant Journal 5 2 Pathology Pathogens

PROCEEDINGS OF THE NATIONAL Molecular Plant- Plant Molecular ACADEMY OF Microbe 2 2 1 Biology SCIENCES OF Interactions THE UNITED STATES OF AMERICA

Nature 1 Plant Pathology 1 Proteomics 1

Plant Sexual Plant New Phytologist 2 8 1 Physiology Reproduction

TAG, Theoretical and applied Plant Photosyntehesis genetics, 1 Physiology and 2 2 Research Theoretische Biochemistry und angewandte Genetik

Plant Signaling Tree Genetics Phytopathology 3 2 1 and Behavior and Genomes

Plant and Cell Trends in Plant 1 Planta 1 1 Physiology Science

PLoS Virology Plant Biology 1 Computational 1 1 Journal Biology

Plant Biotechnology 1 PLoS Genetics 1 Viruses 1 Journal

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Memoria 2013

Evolución del número de Publicaciones ISI del IBMCP / Evolution of the ISI IBMCP Publications

Número de Publicaciones por Investigador / Number of Publications /Researcher

CSIC Media Areas 1,33

28 Scientific Report 2013

Publicaciones ISI 2013 IBMCP / IBMCP ISI Publictions 2013

ABBAS, M., ALABADÍ, D. Y BLÁZQUEZ, M.A. (2013) Differential growth at the apical hook: all roads lead to auxin. Frontiers in Plant Sciences, 4, 441

AGÜERO, J.; VIVES, M.C.; VELÁZQUEZ, K.; RUIZ-RUIZ, S.; JUÁREZ, J.; NAVARRO, L.; MORENO, P.; GUERRI, J. (2013) Citrus leaf blotch virus invades meristematic regions in Nicotiana benthamiana and citrus. Molecular Plant Pathology, 14, 610-616

ALVAREZ-PONCE, D.; AGUADÉ, M.; ROZAS, J. (2013) Comment on "the molecular evolutionary patterns of the insulin/FOXO signaling pathway". Evolutionary Bioinformatics, 9, 229-234

ALVAREZ-PONCE, D.; LOPEZ, P.; BAPTESTE, E.; MCINERNEY, J.O. (2013) Gene similarity networks provide tools for understanding eukaryote origins and evolution. Proceedings of the National Academy of Sciences of The United States of America, 110, e1594-e1603

AMBRÓS, S.; RUIZ-RUIZ, S.; PEÑA, L.; MORENO, P. (2013) A genetic system for citrus tristeza virus using the non-natural host nicotiana benthamiana: An update. Frontiers in Microbiology, 4, 165

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34 Scientific Report 2013

SARRION-PERDIGONES, A.; VAZQUEZ-VILAR, M.; PALACÍ, J.; CASTELIJNS, B.; FORMENT, J.; ZIARSOLO, P.; BLANCA, J.; GRANELL, A.; ORZAEZ, D. (2013) Goldenbraid 2.0: A comprehensive DNA assembly framework for plant synthetic biology. Plant Physiology, 162, 1618-1631

SHI, J.X.; ADATO, A.; ALKAN, N.; HE, Y.; LASHBROOKE, J.; MATAS, A.J.; MEIR, S.; MALITSKY, S.; ISAACSON, T.; PRUSKY, D.; LESHKOWITZ, D.; SCHREIBER, L.; GRANELL, A.R.; WIDEMANN, E.; GRAUSEM, B.; PINOT, F.; ROSE, J.K.C.; ROGACHEV, I.; ROTHAN, C.; AHARONI, A. (2013) The tomato SlSHINE3 transcription factor regulates fruit cuticle formation and epidermal patterning. New Phytologist, 197, 468-480

STEINMANN, E.; DOERRBECKER, J.; FRIESLAND, M.; RIEBESEHL, N.; GINKEL, C.; HILLUNG, J.; GENTZSCH, J.; LAUBER, C.; BROWN, R.; FRENTZEN, A.; PIETSCHMANN, T. (2013) Characterization of hepatitis C virus intra- and intergenotypic chimeras reveals a role of the glycoproteins in virus envelopment. Journal of Virology, 87(4), 13297-13306

TAPIA, G.; MORALES-QUINTANA, L.; PARRA, C.; BERBEL, A.; ALCORTA, M. (2013) Study of nsLTPs in Lotus japonicus genome reveal a specific epidermal cell member (LjLTP10) regulated by drought stress in aerial organs with a putative role in cutin formation. Plant Molecular Biology, 82, 485-501

TIKUNOV, Y.M.; MOLTHOFF, J.; DE VOS, R.C.H.; BEEKWILDER, J.; VAN HOUWELINGEN, A.; VAN DER HOOFT, J.J.J.; NIJENHUIS-DE VRIES, M.; LABRIE, C.W.; VERKERKE, W.; VAN DE GEEST, H.; ZAMORA, M.V.; PRESA, S.; RAMBLA, J.L.; GRANELL, A.; HALL, R.D.; BOVY, A.G. (2013) Non-smoky GLYCOSYLTRANSFERASE1 prevents the release of smoky aroma from tomato fruit. Plant Cell, 25, 3067-3078

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ZHANG, Y.; BUTELLI, E.; DE STEFANO, R.; SCHOONBEEK, H.-J.; MAGUSIN, A.; PAGLIARANI, C.; WELLNER, N.; HILL, L.; ORZAEZ, D.; GRANELL, A.; JONES, J.D.G.; MARTIN, C. (2013) Anthocyanins double the shelf life of tomatoes by delaying overripening and reducing susceptibility to gray mold. Current Biology. 23, 1094-1100

ZWART, M.P.; PIJLMAN, G.P.; SARDANYÉS, J.; DUARTE, J.; JANUÁRIO, C.; ELENA, S.F. (2013) Complex dynamics of defective interfering baculoviruses during serial passage in insect cells. Journal of Biological Physics, 39(2), 327-342

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Memoria 2013

TESIS / THESES

Tésis leídas en el 2013 / Theses in 2013

NOMBRE TITULO TESIS DIRECTOR FECHA UNIVERSIDAD

Daniele Sani Evolución genómica por Ramón 18/11/2013 Universidad diseño molecular de Serrano / Politécnica de levaduras industriales Alfonso Luis Valencia Navarro

Elena Moyano Solera Sobreexpresión de genes en Alejandro 08/11/2013 Universidad de tomate y generación de líneas Atarés Murcia T-DNA en la especie silvestre Solanum pennellii para identificar determinantes de la tolerancia al estrés hídrico y salinidad

Gaetano Bissoli Prolyl isomerases are Ramón 04/03/2013 Universidad important determinants of Serrano / Politécnica de intracellular pH homeostasis Jose Miguel Valencia in Arabidopsis thaliana Mulet

Gerardo Sánchez Cartografiado de QTLs y Antonio José 29/11/2013 Universidad genes candidato asociados a Monforte / Politécnica de metabolitos determinantes de Jose María Valencia la calidad de fruto en Belles / melocotón Antonio Granell

Guillaume Charles Resistance to virus infection Santiago 05/12/2013 Universidad Lafforgue mediated by artificial Elena / Jose Politécnica de microRNAs: estimating the Antonio Valencia likelihood of escape mutants Darós

Jose Alfredo Caracterización funcional del Francisco 30/05/2013 Universidad Zambrano Rodriguez gen VOZ1, su papel en el Madueño Politécnica de control de la arquitectura de Valencia la inflorescencia a través de la regulación de TFL1

Nicolas Tromas Evaluating fundamental life- Santiago F. 03/07/2013 Universidad history traits for Tobacco etch Elena Politécnica de potyvirus Valencia

Regina Antoni Alandes Molecular and genetic Pedro Luis 31/05/2013 Universidad analyses of the PP2C-ABA Rodriguez Politécnica de RECEPTOR interaction in the Valencia abscisic acid signaling pathway

Ricardo Mir Moreno Caracterización molecular y Jose León 29/05/2013 Universidad funcional del gen Pathogen Ramos Politécnica de and Circadian Controlled 1 Valencia (PCC1) en Arabidopsis thaliana

36 Scientific Report 2013

ESTANCIAS INTERNACIONALES / INTERNATIONAL RESEACH STAYS

Estancias Internacionales del Personal Investigador en el IBMCP en 2013 / International research staff stays in IBMCP in 2013

TOTAL: 29 ESTANCIAS / 29 STAYS; 6 MESES MEDIA / 6 MONTHS MEDIA

FINANCIACIÓN / FINANCING RESOURCES

MICINN GV INTERNACIONALES EUROPEOS OTROS

37

Memoria 2013

MASTER IBMCP / IBMCP MASTER

MASTER IN PLANT MOLECULAR MÁSTER UNIVERSITARIO EN AND CELLULAR BIOTECNOLOGY BIOTECNOLOGÍA MOLECULAR Y Plants are a valuable source of CELULAR DE PLANTAS products with diverse applications in an increasing number of fields of Las plantas constituyen una fuente interest (agrifood, medicinal valiosísima de productos y products, ornamental and ecological utilizaciones de interés muy diverso, applications). The full exploitation of (agroalimentario, farmacológico, their productive capacity and the industrial, ornamental y ecológico). design and development of new La explotación al máximo de sus attributes which add value to existing capacidades productivas, el diseño y crops using sustainable desarrollo de nuevas capacidades de methodologies requires high-quality los cultivos existentes haciéndolo de training in state-of-the-art un modo sostenible exige, cada día biotechnology. To this end, this más, una mayor preparación en las Master Degree, part of the técnicas más novedosas en Biotechnology graduate program at the UPV, provides a course structure biotecnología. Con este fin, nuestro Datos de Contacto: Máster, enmarcado en el programa in which the student will study in Telf.: +34 96 387 78 76 de posgrado de biotecnología de la depth the most advanced techniques UPV, aporta un plan de estudios en [email protected] and applications in the field of www.ibmcp.upv.es el que el alumno estudiará en experimental plant biotechnology, profundidad las técnicas y while also acquiring a business perspective. aplicaciones más punteras en el campo de la biotecnología vegetal, aportando también una perspectiva Credits: 90 ECTS empresarial.

Créditos: 90 ECTS

UNIVERSIDAD DE PROCEDENCIA / UNIVERSITY OF NOMBRE / NAME ORIGEN Barja Alfonso, María Victoria Universidad de Navarra

Blanco Touriñán, Noel Universidad de Salamanca

Costa Broseta, Álvaro Universidad Politécnica de Valencia

Galindo Trigo, Sergio Universidad de Salamanca

Hernández García, Jorge Universidad de Salamanca

López Mártinez, Javier Universidad de Navarra

Monzó Donat, Mª Inmaculada Universidad de Valencia

Moya Jiménez, Sofía Universidad Ecuador

Reig Valiente, Juan Luis Universidad de Valencia

Romero García, Pablo Universidad de Valencia

Saura Sánchez, Maria Teresa Universidad Politécnica de Valencia

Simón Moya, Miguel Universidad de Valencia

Torrellas Marcó, Max Universidad de Valencia

Urbina Huamani, Denisse Elvira Universidad Complutense de Madrid

Ventimilla Llora, Daniel Universidad de Valencia

38 Scientific Report 2013

SEMINARIOS IBMCP / IBMCP Seminars

12-04-2013 Antoine Larrieu (CIPG) Nottingham UK

26-04.2013 Susana Manrubia Centro Astrobiología

03-05-2013 Emilio Martinez Instituto Jean-Pierre Bourgin (Centre de Versalles-INRA)

10-05-2013 Jesus Blazquez CNB

17-05-2013 Juan Ignacio Perez Universidad Pais Vasco/EHU

24-05-2013 Esteban Ballester IDIBELL-Barcelona

31-05-2013 Francisco Pérez Alfocea CEBAS

07-06-2013 Esther Vander Knaap OARDC-OSU – Ohio

21-06-2013 Miguel de Lucas PBGC – UC Davis

28-06-2013 Pere Arus CRAG (IRTA-CSIC-UAB)

02-07-2013 Hank Bass Florida State University – Seminario extraordinario

11-07-2013 Jose Luis Garcia Martinez IBMCP

18-10-2013 Miguel Verdu CIDE (CSIC/UPV/GV)

13-12-2013 Carlos Romero Salvador IVIA

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Memoria 2013

ACTIVIDADES DE DIVULGACIÓN

El IBMCP ha participado durante el año 2013 en diversas actividades de Cultura Científica organizadas por la Comisión de Divulgación: Centro Fecha Provincia Instituto / Colegio Nº alumnos Instituto de 17/01/2013 Valencia IES Enrique Tierno Galván 30 Biología (Moncada) Molecular y 21/02/2013 Valencia IES Joanot Martorell (Valencia) 27 Celular de 21/03/2013 Valencia IES Tirant Lo Blanc (Torrent) 20 Plantas 18/04/2013 Valencia IES Henri Matisse (Paterna) 30 26/06/2013 Valencia Asociación Valenciana de 15 Estudiantes y Profesionales del Medio Ambiente (AVEPMA) 16/08/2013 Alicante IES Altaia (Altea) 29 14/11/2013 Valencia IES Les Folies 28 11/12/2013 Valencia Colegio Pío XII 29

 Ciclo de visitas guiadas al IBMCP para estudiantes de bachillerato

 Programa PLANTéatelo 2013: la Ciencia es divertida. Talleres de prácticas de laboratorio para profesores cofinanciados por la Federación Española de Biotecnólogos

 Luis A. Cañas y Juan Carbonell (2013) “PLANTéatelo: la Ciencia es divertida”, una iniciativa para fomentar las vocaciones científicas en la escuela. Publicación divulgativa en la revista Acta Científica y Tecnológica publicada por la Asociación Española de Científicos (AEC). Nº 22: 40 - 44

 Organización de las Jornadas Científicas del IBMCP 2013 (18-19 Diciembre)

 Participación en el Día Internacional de la Fascinación por las Plantas, iniciativa de EPSO a nivel europeo. 16 mayo 2013 Coordinador en España: José Pío Beltrán Participación en actividades organizadas por la Comisión de Divulgación del IBMCP: 40 profesores de Enseñanza Secundaria

 Participación en el XI Certamen de Fotografía Científica FOTCIENCIA 11 (FECYT-CSIC) 2 fotografías seleccionadas por la FECYT para figurar en el catálogo oficial del certamen y en la exposición itinerante de fotografía científica que organiza todos los años. Autores: Mª Dolores Gómez, Begoña Renau, José Pío Beltrán y Luis A. Cañas

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Scientific Report 2013

OUTREACH ACTIVITIES 2013

The IBMCP participated during 2013 in different outreach activities organized by our Outreach Commission:

 Guided visits to our installations and scientific services for scholars

 Project PLANTéatelo 2013: la Ciencia es divertida. Plant Biology lab practices for high school professors. Granted by the Federación Española de Biotecnólogos

23 Enero: 30 professors 30 Enero: 30 professors Made 60 Practice kits Downloaded videos in YouTube: 28.198

 Luis A. Cañas and Juan Carbonell (2013). “PLANTéatelo: la Ciencia es divertida”, una iniciativa para fomentar las vocaciones científicas en la escuela. Outreach publication in the journal Acta Científica y Tecnológica. Asociación Española de Científicos (AEC). Nº 22: 40 - 44

 Organization of the Jornadas Científicas del IBMCP 2013 (December, 18-19)

 Participation in the International Plant Fascination Day, an EPSO outreach initiative in Europe. May, 16. Coordinator in Spain: José Pío Beltrán Participation in the outreach activities organized by the IBMCP: 40 high school professors

 Participation in the XI Certamen de Fotografía Científica FOTCIENCIA 11 (FECYT-CSIC) 2 pictures made in the IBMCP were selected by the FECYT to be included in the official catalogue and in the expositions. Authors: Mª Dolores Gómez, Begoña Renau, José Pío Beltrán y Luis A. Cañas

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Esta línea de investigación se centra en el estudio de las rutas genéticas y de señalización que controlan el desarrollo de los órganos reproductivos de las plantas. Los objetivos generales de esta línea de investigación son:

 Entender en detalle las redes genéticas que controlan el desarrollo de las inflorescencias, las flores y los frutos.

 Desarrollar modelos que expliquen cómo actúan esas redes, y entender de que manera han evolucionado en diferentes especies para generar diversidad.

 Identificar dianas moleculares para la manipulación de caracteres de interés agronómico.

 Generar herramientas biotecnológicas para mejorar caracteres relacionados con el desarrollo reproductivo (floración, producción de flores y frutos) en las especies de cultivo.

Un objetivo estratégico de nuestra investigación es el de aplicar nuestros conocimientos básicos más recientes sobre el desarrollo vegetal a la modificación de características agronómicamente importantes en especies cultivadas. Esto se hace posible tanto por los problemas biológicos que estudiamos como por la utilización en nuestra investigación no sólo de las especies modelo clásicas sino también de especies de cultivo.

Grupos de Investigación:

 Arquitectura de la Inflorescencia (Madueño, F)

 Biología y Biotecnología del Desarrollo Reproductivo (Beltrán, JP / Cañas, LA / Gómez-Mena, C)

 Genética Molecular del Desarrollo de Carpelos y Frutos (Ferrándiz, C)

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This research line addresses the signalling and genetic pathways controlling patterning in several aspects of plant development. Our general aims are:

 To detail the molecular-genetic networks directing inflorescence, flower and fruit development.

 To model how such networks act and to ask how different species have evolved variations to generate diversity.

 To identify molecular targets for the manipulation of agronomically-important traits.

 To generate biotechnological tools for improving flowering in horticultural and crop species.

One strategic aim of our research is to apply our new-found basic knowledge on plant development to the modification of agronomical important traits in crops. This is made possible by both our choices of biological problems to be studied, and by using experimental crop plants beyond the classical plant model species.

Research groups:

 Inflorescence Architecture (Madueño, F)

 Biology and Biotechnology of Reproductive Development (Beltrán, JP / Cañas, LA / Gómez-Mena, C)

 Developmental Genetics of Carpel and Fruit Morphogenesis (Ferrándiz, C)

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DESARROLLO REPRODUCTIVO

ARQUITECTURA DE LA INFLORESCENCIA

Nuestro laboratorio está interesado en entender el desarrollo de la inflorescencia, la región de la planta

donde se forman las flores, las redes genéticas que lo regulan y de qué manera éstas han evolucionado en diferentes especies para generar la enorme diversidad de arquitecturas presentes en la naturaleza.

Una división importante es entre inflorescencias indeterminadas, en las que el meristemo apical del tallo tiene una capacidad de crecimiento ilimitada, y determinadas, en las que el meristemo apical forma una flor terminal. Otra división importante es entre inflorescencias simples, en las que las flores derivan directamente del meristemo apical del tallo, es decir, se forman directamente en el tallo principal de la inflorescencia, e inflorescencias compuestas, en las que el tallo principal no produce las flores sino que produce tallos secundarios, o de orden superior,

Investigadores de Plantilla / donde se forman las flores. Contracted Researchers Francisco Madueño Albi (Científico Titular CSIC / La posición donde se forman las flores depende de la Research Scientific CSIC) identidad de los meristemos de la inflorescencia, de si el meristemo apical se mantiene como Investigadores Post-doctorales / Post-Doctoral Researchers inflorescente o se convierte en floral, o de si el Ana Berbel Tornero meristemo inflorescente principal produce meristemos florales o inflorescentes secundarios. Investigadores Pre-doctorales Nosotros estudiamos la red de genes que confieren / Pre-Doctoral Researchers José Alfredo Zambrano Rodríguez la identidad a los meristemos de la inflorescencia. Marina Silvestre Vañó Max Torellas Marco Por un lado, trabajamos con Arabidopsis thaliana, con una inflorescencia simple indeterminada. El Técnicos Superiores Especializados / Senior crecimiento indeterminado de la inflorescencia de Technical Specialis Arabidopsis se debe al gen TERMINAL FLOWER1 María José Domenech Mir (TFL1), que evita que el meristemo inflorescente se convierta en floral. Para ello, TFL1 se expresa en el

meristemo inflorescente (Fig. 1), impidiendo la expresión en el mismo de los genes de identidad

floral LFY y AP1. Nosotros estudiamos cómo se establece la expresión de TFL1 en el meristemo inflorescente, qué genes regulan su expresión y cómo éstos controlan la arquitectura de la inflorescencia.

También trabajamos con las leguminosas guisante y Medicago truncatula, que tienen una inflorescencia compuesta. Además de los homólogos a TFL1, LFY y Figure 1. Arabidopsis inflorescence architecture is based AP1, en la red genética que controla la identidad de on the antagonistic interaction between TFL1, which los meristemos en leguminosas también participan specifies inflorescence meristem identity, and the floral nuevos genes responsables de la formación de las meristem genes AP1 and LFY inflorescencias secundarias. Nosotros trabajamos en la identificación y caracterización de esos nuevos genes, para entender cómo la red genética en las

leguminosas ha evolucionado para originar las inflorescencias compuestas.

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REPRODUCTIVE DEVELOPMENT

INFLORESCENCE ARCHITECTURE Tesis Doctorales Doctoral Theses

Our lab is interested in understanding the José Alfredo Zambrano Rodríguez (2013) Caracterización funcional development of the inflorescence, the part of the del gen VOZ1, su papel en el control de la arquitectura de la plant that subtend the flowers, how are the genetic inflorescencia a través de la regulación de TFL1 networks controlling its formation and how they Cursos PU have evolved to generate the huge diversity of Courses architectures that are found in nature. Madueño, F. ‘Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ A main division is between indeterminate IBMCP-UPV 10 Horas inflorescences, where the shoot apical meristem (SAM) has an unlimited growth capacity, and ProyectosPU determinate inflorescences, where the SAM gets Projects converted into a terminal flower. Another classification differentiates between simple ‘Evolutionary Conservation of Regulatory Network Controlling Flower Development (EVO-CODE)’ inflorescences, where flowers directly derive from PEOPLE MARIE CURIE ACTIONS. Unión Europea FP7-PEOPLE-2009-IRSES the SAM, i.e., they are formed at the main PUDuración: 2010 – 2013 IP por CSIC: Cristina Ferrándiz inflorescence axis, and compound inflorescences, where flowers are formed at secondary or even ‘Control de la Floracion: Los Factores de Transcripcion Voz como nuevos Reguladores Transversales de la Red Genetica’ BFU2012-38929 Duración: higher order axis. 01/01/2013 – 31/12/2015 IP: Franciso Madueño

The position where flowers are formed depends on the identity of the meristems at the inflorescence apex, whether the SAM stays as an inflorescence meristem or becomes a floral meristem, or whether the primary inflorescence meristem produces floral meristems or secondary inflorescence meristems. We study the genetic network which specify meristem identity at the inflorescence apex.

On the one hand, we work with Arabidopsis thaliana, with a simple indeterminate inflorescence. The indeterminate growth of the Arabidopsis inflorescence depends on the TERMINAL FLOWER1

(TFL1) gene, which prevents the inflorescence Figure 2. In the tfl1 mutants the floral genes are expressed in meristem to become floral. TFL1 is expressed in the the shoot meristems, consequently, tfl1 mutants flower early inflorescence meristem, restricting the expression of and their shoots are converted into flowers the floral identity genes LFY and AP1 to the flanks of the SAM (Fig. 1). We study how TFL1 expression pattern is established, which genes regulate its expression and how they control inflorescence architecture.

We also work with the legumes species pea and Medicago truncatula, which have compound inflorescences. In addition to TFL1, LFY and AP1 homologues, other novel genes participate in the legume inflorescence genetic network to direct the Figure 3. Mutation in both VOZ1 and VOZ2 genes delays flowering in Arabidopsis while VOZ1 overexpression causes formation the secondary inflorescences. We work on early flowering. the identification and characterization of these genes, aiming to understand how the genetic network has evolved to generate the legume compound inflorescence.

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DESARROLLO REPRODUCTIVO

BIOLOGÍA Y BIOTECNOLOGÍA DEL DESARROLLO REPRODUCTIVO

El objetivo general del grupo de Biología y Biotecnología del Desarrollo Reproductivo se dirige hacia el estudio de genes implicados en el proceso de floración (transición, inducción, morfogénesis y desarrollo de flores y frutos) con vistas a su utilización biotecnológica en la producción de plantas modificadas genéticamente con interés agronómico (leguminosas, tomate, etc.). Estudiamos los genes

reguladores implicados en el proceso de floración Investigadores de Plantilla / (familia MADS-box) de las leguminosas utilizando Contracted Researchers José Pío Beltrán Porter Medicago truncatula como modelo experimental, su (Profesor de Investigación CSIC / proceso evolutivo, así como algunos de sus genes Research Professor-CSIC) diana con expresión específica en estambres. Luis Antonio Cañas Clemente (Investigador Científico CSIC / Utilizamos las regiones promotoras de esos genes para Scientific Investigator-CSIC ) expresar en las anteras de la flor genes citotóxicos que produzcan esterilidad masculina de gran aplicación en Investigadores Post-doctorales / Post-Doctoral Researchers la obtención de líneas híbridas y en la eliminación del Concha Gómez Mena polen en determinadas plantas. Otras aplicaciones Edelín Marta Roque Mesa biotecnológicas actualmente en curso permiten

Investigadores Pre-doctorales adelantar, retrasar o suprimir el proceso de floración / Pre-Doctoral Researchers en alfalfa (Medicago sativa), así como la síntesis de Abdalla Saafan novo en la planta de antocianinas y proantocianidinas Roberto Mondéjar Canet (taninos condensados) para impedir el meteorismo en Sandra Fresquet Corrales Pilar Rojas Gracia el ganado o la producción de forraje con menos Rim Hamza lignina. También estudiamos los procesos

relacionados con la inducción mediante Ayudantes de Investigación / Research Assistants androesterilidad generada por ingeniería genética de Mª Cruz Rochina Peñalver frutos partenocárpicos en tomate (Solanum lycopersicum), identificando genes relacionados con este proceso y vías de señalización. Recientemente hemos desarrollado protocolos para la propagación y regeneración in vitro de plantas de Edelweis, una especie alpina amenazada por el cambio climático y con interesantes propiedades farmacológicas.

Fig. 1. Expresión de los genes MADS-box de clase B duplicados MtPI (A-D) y MtNGL9 (E- H) en secciones de flores de Medicago truncatula (hibridación in situ).

Fig. 1.Expression pattern of the duplicated class-B MADS-box genes MtPI (A-D) and MtNGL9 (E-H) in Medicago truncatula floral sections (in situ hybridization).

Fig. 2. A: Sección de tallo de una planta control de alfalfa (Medicago sativa) mostrando su alto contenido en lignina en la pared de sus vasos conductores (rojo). B: Sección de tallo de una planta transgénica de alfalfa con bajo contenido en lignina en sus vasos.

Fig. 2. A: Shoot section of a control alfalfa (Medicago sativa) plant showing a high content of lignin in the cell wall of vascular bundles (red). B: Shoot section of an alfalfa transgenic plant showing low lignin content in the vascular bundles.

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REPRODUCTIVE DEVELOPMENT

BIOLOGY AND BIOTECHNOLOGY OF Publicaciones Publications REPRODUCTIVE DEVELOPMENT

ROQUE, E., SERWATOWSKA, J., ROCHINA, M.C., WEN J., MYSORE, K.S., The general objective of the group of Biology and YENUSH, L., BELTRÁN, J.P., CAÑAS, L.A. (2013) Functional Biotechnology of Reproductive Development is the PU specialization of duplicated AP3-like genes in Medicago study of those genes involved in the flowering process truncatula. The Plant Journal, 73, 663-675

(transition, induction, morphogenesis and flower / MEDINA, M., ROQUE, E., PINEDA, B., CAÑAS, L.A., RODRÍGUEZ- fruit development), with a view to its biotechnological CONCEPCIÓN, M., BELTRÁN, J.P., GÓMEZ-MENA, C. (2013) Early use in the production of transgenic plants with anther ablation triggers parthenocarpic fruit development in agronomic interest (legumes, tomato, etc.). We study tomato plants. Plant Biotechnology Journal, 11, 770-779 the regulatory genes involved in the flowering process GÓMEZ, M.D., RENAU-MORATA, B., ROQUE, E., POLAINA, J., BELTRÁN, J.P., (MADS-box family) in legumes using Medicago CAÑAS, L.A. (2013) PsPMEP, a pollen-specific pectin truncatula as model system, their evolutionary fate mathylesterase of pea (Pisum sativum L.). Plant Reproduction, 26, 245-254 and someone of their target genes with specific expression in reproductive organs, especially anther Cursos or pollen -specific genes. We use the promoter regions Courses of these genes fused to cytotoxic genes to produce BELTRAN, J.P. ‘Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ engineered male-sterile plants with great interest in IBMCP-UPV 15 Horas the production of hybrid lines and to avoid pollen PU release in allergenic plants. Other biotechnological CAÑAS, L.A. ‘Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ IBMCP- applications allow to produce early flowering plants or UPV 20 Horas to suppress the flowering process in alfalfa (Medicago Trabajo Fin de Máster sativa), to induce the production of anthocyanin and Master’s Degree Final Project proanthocyanidins (condensed tannins) to avoid Abdalla Saafan ‘Characterization of a MYB gene from tomato (S. pasture bloat in cows or the production of low lignin lycopersicum) involved in fruit development’ Directores: J.P. Beltrán / C. forage legumes. We also study the processes related to Gómez -Mena the production of parthenocarpic fruits in tomato (Solanum lycopersicum), induced by engineered male- ProyectosPU Projects sterility, identifying genes and signalling pathways related with such process. Recently, we have ‘Aislamiento y caracterización de genes que controlan caracteres de interés developed protocols for the in vitro micropropagation agronómico en la alfalfa (Medicago sativa L.). Desarrollo de herramientas biotecnológicas’ and regeneration of Edelweiss plants, an alpine PUBIO2012 -39849-CO2-01 Duración: 01/01/2013 – 31/12/2015 IP: Luis species endangered by climate change and with Cañas interesting pharmacological properties.

A B C

Fig. 3. Fenotipo del mutante partenocárpico de tomate hydra (hyd). A – C: Fenotipo silvestre. D – F: Fenotipo mutante hydra. Las flores de la plantas mutantes muestran estambres filamentosos sin polen (D) y frutos sin semillas (E). Las flores en antesis presentan óvulos poco desarrollados por lo que los ovarios de estas plantas no son funcionales. D E F

Fig. 3. Phenotype of the parthenocarpic tomato mutant hydra (hyd). A – C: WT phenotype. D – F: Phenotype of the hydra mutant. The mutant flowers show philamentous stamens without pollen grains (D) and seedless fruits (E). The flowers in anthesis show undeveloped ovules and non- functional ovaries.

A B SlDOF

Fig. 4. A. Expresión del gen SlDOF en el tejido vascular del ovario (flecha) detectada Silvestre RNAi-SlDOF 35S::SlDOF mediante hibridación in situ. B. El fenotipo de las plantas transgénicas silenciadas (RNAi-SlDOF) y que sobrexpresan este gen (35S::SlDOF) indica que SlDOF 250 200 35S::SlDOF participa en el desarrollo del sistema vascular del ovario en tomate. RNAi- SlDOF 150 wt Fig. 4. A. Expression pattern of the SlDOF gene in the vascular bundles of the 100 tomato ovary (arrow) detected by in situ hybridization. B. The phenotype of 50

Número de células de Número 0 silenced transgenic plants (RNAi-SlDOF) and the overexpression of this gene Floema Xilema Floema (35S::SlDOF) indicate that SlDOF participates in the development of the vascular externo interno system of the ovary.

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DESARROLLO REPRODUCTIVO

GENÉTICA MOLECULAR DEL DESARROLLO DE CARPELOS Y FRUTOS

Las plantas con flores o Angiospermas son el grupo de plantas que ha alcanzado un mayor éxito evolutivo. Gran parte de este éxito reside en los frutos, una adquisición evolutiva clave de este grupo, cuya función es proteger a las semillas en desarrollo y servir como mecanismo de dispersión, para lo que han adoptado una inmensa diversidad morfológica y funcional. Los frutos también tienen un valor económico muy importante, ya que representan la parte comestible de muchos cultivos, y también son clave para la producción de semillas, aceites y otros

Investigadores de Plantilla / productos no comestibles. El rendimiento y la calidad Contracted Researchers de los frutos son, por tanto, de gran importancia para Cristina Ferrandiz la producción agrícola. Por tanto, la mejora de estos (Científico Titular CSIC / Research Scientist-CSIC) aspectos, claves para un agricultura cada vez más eficiente, es fundamental y va a depender de un Investigadores Post- conocimiento cada vez más profundo de los doctorales / Post-Doctoral mecanismos que controlan el desarrollo de diferentes Researchers Chloe Fourquin aspectos relacionados con la calidad del fruto, como forma, textura o tamaño. Investigadores Pre-doctorales Nuestro objetivo a largo plazo es entender cómo / Pre-Doctoral Researhcers se dirige la morfogénesis y diferenciación de carpelos Irene Martínez Fernández Patricia Ballester Fuentes (los órganos femeninos de la flor) y frutos, y cuáles África Gomaríz Fernández son las bases genéticas de su diversidad morfológica y funcional en las Angiospermas. Nos interesa conocer Técnicos Superiores qué genes son los reguladores principales de los Especializados / Senior procesos que dirigen la formación de sus distintos Technical Specialist Carolina del Cerro Fernández tejidos y que confieren la forma final a los frutos y Mª Angeles Martínez Godoy cómo las redes genéticas en las que se integran han

evolucionado en distintas especies para dar lugar a la Otros / Others Amparo Primo Capella increíble diversidad que encontramos en la Sofía Sanchís Guillen Naturaleza.

Actualmente estamos desarrollando este trabajo en varias lineas:

 Estudio de las bases genéticas de la morfogénesis del gineceo en la planta modelo Arabidopsis thaliana  Bases moleculares de la diversidad morfológica de los frutos en Angiospermas, trabajando con varias especies de ranunculáceas, leguminosas y solanales  Redes genéticas que controlan el mantenimiento de los meristemos reproductivos y la producción de frutos en

Arabidopsis y otras especies cultivadas

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REPRODUCTIVE DEVELOPMENT

GENÉTICA MOLECULAR DEL DESARROLLO DE Publicaciones Publications CARPELOS Y FRUTOS

FOURQUIN, C.; DEL CERRO, C.; VICTORIA, F.C.; VIALETTE-GUIRAUD, A.; DE Fruits are a major evolutionary acquisition of OLIVEIRA, A.C.; FERRÁNDIZ, C. (2013) A change in Angiosperms. Fruits likely evolved to protect the SHATTERPROOF protein lies at the origin of a fruit morphological PU developing seeds and to ensure seed dispersal, and novelty and a new strategy for seed dispersal in Medicago genus. Plant Physiology, 162(2), 907-917 for that, they have adopted a huge morphological

and functional diversity, greatly responsible for the Capítulos De Libro evolutive success of flowering plants. In addition, Book Chapters fruits are of major economic importance, representing the edible part of many crops as well Ambrose, B.; Ferrandiz, C. (2013) “Development and the Evolution of Plant as being a source for production of seed, oil and Form” en “The Evolution of Plant Form. Annual Plant Reviews” Pag. 277-320 other compounds. The yield and quality factors PU

associated with fruits are thus of key importance to Cursos Courses agricultural production and therefore, significant future improvements of fruit characteristics will Ferrandiz, C. ‘Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ depend on deep knowledge of the mechanisms that IBMCP-UPV 10 Horas control fruit development. PU Proyectos Fruit patterning depends in great extent Projects from carpel patterning, the process of specification, ‘Un código combinatorial de Complejos Transcripcionales que regulan la differentiation and spatial arrangement of Morfología del gineceo y el fruto’ different functional compartments in the carpels, BIO2012-32902 Duración: 01/01/2013 – 31/12/2015 IP: Cristina PU the ovule-bearing floral organs organized into a the Ferrandiz

female reproductive structure of the flower, or gynoecium. Our long-term goal is to understand how fruit patterning is established, and what is the molecular basis of the morphological and functional diversity found between species.

In this context, we are currently focused on three major research lines:

 The study of the genetic basis of carpel development in the model plant Arabidopsis thaliana  The study of the molecular basis for morphological and functional diversity of Angiosperm fruits, working with species across flowering plants Fourquin et al, 2013, Plant Phys (poppies, solanaceae, legumes, etc)  The genetic networks controlling life span and fruit production in monocarpic plants such as Arabidopsis and other crops

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Las hormonas regulan prácticamente todos los aspectos de la vida de una planta, incluyendo su desarrollo y las respuestas al estrés biótico y abiótico. En esta línea de investigación nos centramos en entender cómo el entorno regula el metabolismo hormonal, y cómo el entorno y otras rutas endógenas de señalización interaccionan con la acción hormonal. La mayor parte de nuestro trabajo se dedica a desentrañar los mecanismos moleculares que gobiernan estos procesos, para lo que utilizamos Arabidopsis como objeto de estudio. Además extendemos nuestra atención a la modificación biotecnológica de aspectos importantes del crecimiento en cultivos relevantes desde el punto de vista agronómico, como el control del tamaño de las plantas ornamentales, la modificación de la producción de frutos de tomate, y la tolerancia a la sequía en cebada.

Grupos de investigación:

 Resistencia Inducida en Arabidopsis (Tornero, P)

 Regulación Hormonal de la Fructificación y el Desarrollo del Fruto (López-Díaz, I / Carrera, E)

 Señalización del Ácido Abscísico (Rodríguez, PL)

 Señalización Hormonal y Plasticidad Vegetal (Alabadí, D / Blázquez MA)

 Señalización Hormonal del Desarrollo de Órganos Reproductivos" (Gómez, MD / Pérez-Amador, MA)

 Mecanismos Moleculares de la Función de las Poliaminas en plantas (Carbonell, J / Ferrando, A)

 Regulación Hormonal de la Interacción entre Defensa y Desarrollo (León, J)

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Hormones regulate almost every aspect of a plant's life, including development and the responses to biotic and abiotic stress. In this research area, we are focused in understanding how hormone metabolism is regulated by the environment, and how the environment and other endogenous signaling pathways interact with hormone signaling. Most of our work is devoted to unraveling the still unknown molecular mechanisms that govern these processes, for which we use Arabidopsis as a study subject. We also extend our research to the biotechnological modification of important growth habits in agronomically relevant crops, such as the control of plant stature in ornamental plants, the modification of fruit production in tomato, and the tolerance to drought in barley.

Research groups:

 Induced Resistance in Arabidopsis (Tornero, P)

 Hormonal Regulation of Fruit Set and Development (López-Díaz, I / Carrera, E)

 ABA Signaling (Rodríguez, PL)

 Hormone Signaling and Plant Plasticity (Alabadí, D / Blázquez, MA)

 Hormonal Signaling of Reproductive Organ Development (Gómez, MD / Pérez-Amador, MA)

 Molecular Mechanisms of Polyamine Function in Plants (Carbonell, J / Ferrando, A)

 Hormonal Regulation of the Interaction between Defense and Development (León, J)

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REGULACIÓN DE LA SEÑALIZACIÓN Y EL METABOLISMO DE HORMONAS

RESISTENCIA INDUCIDA EN ARABIDOPSIS

En la resistencia basal de Arabidopsis thaliana (Arabidopsis) frente a patógenos biotrofos hay una señal fundamental: el ácido salicílico (SA). A partir de un rastreo genético en Arabidopsis, hemos identificado catorce grupos de complementación que no son capaces de responder al SA. NPR1 es uno de estos genes, y el estudio de la serie alélica de NPR1 nos ha llevado a estudiar las funciones en defensa de sus parálogos. Otro gen descrito es NRB4, el cual es el parálogo de una subunidad del complejo "Mediator" que regula la transcripción. Los alelos nulos de NRB4 están Investigadores de Plantilla / Contracted Researchers severamente afectados en el desarrollo, por lo que, o Pablo Tornero bien la percepción del SA es esencial para el desarrollo, (Científico Titular CSIC / Research o NRB4 tiene funciones adicionales. Scientific-CSIC) Nuestro primer objetivo es estudiar el papel de la Estudiante de Máster / Master familia de NPRs. Además de NPR1, el resto de parálogos Student tienen una función pequeña, pero significativa, en la Fernando Xavier Rivas Romero percepción del SA. El segundo objetivo es caracterizar las funciones de NRB4 y describir las proteínas reguladas por o que interaccionan con NRB4. En base a su homología, NRB4 probablemente regula la transcripción sin unirse al DNA. A partir de genotipos con diferentes versiones de NRB4 y utilizando inmunoprecipitación de cromatina, datos transcriptómicos, y otras técnicas, definiremos los genes que están regulados directamente por NRB4.

El tercer objetivo es continuar en la caracterización y clonación del resto de mutaciones (doce grupos de complementación). Hemos secuenciado poblaciones de mapeo de todos los grupos de complementación, y también de alelos adicionales de dos de los mutantes. Además de clonar y estudiar los genes responsables de las mutaciones, caracterizaremos el comportamiento de los mutantes en defensa y en respuesta a SA. La selección de los mutantes se ha efectuado en base al menor crecimiento que produce la respuesta al SA en plantas silvestres, por lo que cabe la posibilidad que alguno de los mutantes crezca de forma normal en presencia de SA pero produzca defensas en respuesta al SA. Un genotipo que se comportase así tendría un alto valor biotecnológico

54 REGULATION OF HORMONE METABOLISM AND SIGNALING

INDUCED RESISTANCE IN ARABIDOPSIS Publicaciones Publications Salicylic acid (SA) is an essential signal in the resistance DOBÓN, A., WULFF, B.H., CANET, J.V , FORT, P., TORNERO, P. (2013) An of Arabidopsis thaliana (Arabidopsis) against allele of Arabidopsis COI1 with hypo- and hypermorphic phenotypes in plant biotrophic pathogens. From a genetic screening in growth, defence and fertility. PLOS ONE, 1(8), e55115 Arabidopsis, we have identified fourteen PU complementation groups that do not respond to SA. NPR1 is one of these genes, and the study of the NPR1 allelic series has leaded us to study the roles in defense of its paralogs. Other gene described is NRB4, which is the paralog of a subunit of the Mediator complex that regulates transcription. Null alleles of NRB4 are severely affected in development, so either SA perception is essential for development, or NRB4 has additional roles.

The first objective of this proposal is to study the role of the NPR family. Besides NPR1, the rest of paralogs have a small, but significant role in SA perception. The second objective is to characterize NRB4 function and to describe the proteins regulated by or that interact with NRB4. Based in its homology, NRB4 probably regulates transcription without binding to DNA. With different genotypes, and using chromatin immunoprecipitation, transcriptomics, and other techniques, we will define the genes directly regulated by NRB4.

The third objective is to continue the characterization and cloning of the rest of mutations (twelve complementation groups). We have sequenced mapping populations of these complementation groups, as well as additional alleles from two groups. Besides cloning and studying the genes responsible of the mutations, we will characterize the behavior of the mutants in defense and in response to SA. The selection of mutants was done by the reduction of growth that the SA response causes, so some of the mutants could still respond to SA in terms of defense. If that plant were to exist, it would have a high biotechnological value.

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REGULACIÓN DE LA SEÑALIZACIÓN Y EL METABOLISMO DE HORMONAS

REGULACIÓN HORMONAL DE LA

FRUCTIFICACIÓN Y EL DESARROLLO DEL FRUTO

Durante el año 2013, el grupo ha sufrido una restructuración debido a los cambios en su personal estable. Por un lado, José Luis García Martínez, Profesor de Investigación del CSIC se ha dado de baja por jubilación y por otro Esther Carrera, incorporada al grupo como investigadora Ramón y Cajal, ha sido estabilizada como contratada doctora. La investigación del grupo, así reestructurado, esta centrada en la regulación hormonal del desarrollo del fruto de tomate y en aspectos del metabolismo hormonal que Investigadores de Plantilla / afecta a la arquitectura de la planta. Contracted Researchers Jose Luis García Martínez (Profesor Investigador CSIC Jubilado En paralelo a sus actividades de investigación, el grupo durante el 2013 / Research ha puesto en marcha un Servicio de Cuantificación de Professor -CSIC retired during 2013) Isabel López-Díaz Hormonas Vegetales (giberelinas, auxinas, acido (Científico Titular CSIC / Research jasmónico, acido salicílico, acido abscísico y Scientific -CSIC) citoquininas) mediante un equipo de UPLC espectrometría de masas (Q-Exactive, ThermoFisher Investigadores Post-doctorales / Post -Doctoral Researchers Scientific) instalado en el IBMCP, capaz de cuantificar Esther Carrera Bergua hormonas vegetales en muestras de solo 50 mg de materia fresca y concentraciones por debajo de 0,1 Investigadores Pre-doctorales / ng/g. Hasta la fecha, este servicio ha realizado análisis Pre- Doctoral Researchers Miriam Gallego García para un gran número de grupos de investigación de la Liliam Martinez Bello comunidad científica española y ha iniciado colaboraciones con grupos de otros países. Ayudantes de Investigación / Research Assistants Teresa Sabater Gimeno

Ctrl IAA NAA 2-4D GA3 Ctrl IAA NAA 2-4D GA3

Fig. 1 Fenotipo característico de los frutos de tomate, variedad MicroTom, (MT) tratados hormonalmente

Fig. 1 Unfertilized tomato ovaries (cv. Microtom) treated with different hormones. Fig 1a: Fenotipo característico de los frutos de tomate, Fig 1a: Fenotipo característico de los frutos de tomate, variedad MicroTom, (MT) tratados hormonalmente. variedad MicroTom, (MT) tratados hormonalmente.

Fig. 2 Caracterización por tinción GUS de la localización de auxinas en órganos reproductivos de DR5:GUS

Fig. 2 Auxin localization by GUS staining in reproductive organs of DR:GUS plants

Fig1b. Caracterización por tinción GUS de la localizacion de auxinas Fig1b. Caracterización por tinción GUS de la localizacion de auxinas en órganos reproductivos de DR5:GUS en órganos reproductivos de DR5:GUS

56 REGULATION OF HORMONE METABOLISM AND SIGNALING

HORMONAL REGULATION OF FRUIT SET AND Publicaciones DEVELOPMENT Publications

GERMANA, MA; ALEZA, P.; CARRERA, E.; CHEN, CH; CHIANCONE, B.; During 2013 the group has undergone significant COSTANTINO, G.; DAMBIER, D.; DENG, X.; FEDERICI, CL; restructuring due to the retirement of Prof. José Luis FROELICHER, Y.; GUO, W.; IBAÑEZ, V.; JUÁREZ, J.; KWOK, K.; PU LURO, F.; MACHADO, MA; NARANJO, MA; NAVARRO, L; García Martínez, the permanent position obtained by OLLITRAULT, P.; RÍOS, G.; ROOSE, ML; TALON, M.; XU, Q.; Dr. Esther Carrera and to the new LC-MS Facility (Q- GMITTER, FG. (2013) Cytological and molecular characterization Exactive, ThermoFisher Scientific) set up at the of three gametoclones of Citrus clementina. BMC Plant Biology IBMCP for Hormones Quantification and run by our 13:129. group. As a consequence of all this, we have Patente reinforced the research objectives related to Patent hormone metabolism although still continuing the research in the previous topics (GA control of fruit ‘Novel Sesquiterpene Synthases from Orange Fruit Flavedo Peel’ Ruiz-Rivero, O.; Carrera, E; Rodrigo, MJ; Zacarías, L; Talón, M. and plant development in tomato). N.º de solicitud: VATC - CSIC: 310/2013.

In parallel to the research activities, we have PU launched a “Service of Plant Hormones Quantification” (gibberellins, auxin, jasmonic acid, salicylic acid, abscisic acid and cytokinins) capable of quantifying hormones (by HPLC coupled to Mass Spectrometry) in single 50 mg samples of fresh material and concentrations below 0.1 ng / g. To date, this service has performed analysis for a large number of research groups in the Spanish scientific community and has initiated collaborations with groups in other countries.

Fig. 3 Plantas transgénicas de tomate alteradas en el metabolismo de GAs, mostrando diferencias en el patrón de ramificación

Fig. 3 Transgenic tomato plants with altered gibberellin metabolism showing differences in the branching pattern.

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REGULACIÓN DE LA SEÑALIZACIÓN Y EL METABOLISMO DE HORMONAS

SEÑALIZACIÓN DE ESTRÉS HÍDRICO MEDIADA POR LA HORMONA ABA

La hormona ácido abscísico (ABA) desempeña un papel crucial en la respuesta de la planta ante situaciones de sequía, así como en la regulación del

crecimiento y desarrollo vegetal. Su ruta de señalización esta conservada en todas las plantas terrestres y representa el mecanismo adaptativo clave para sobrevivir al estrés hídrico, por lo que los avances en este campo podrían tener una gran aplicación en la biotecnología agrícola. Desde su descubrimiento hace casi 50 años, numerosos trabajos han sido realizados para elucidar el mecanismo de acción de la hormona. Nuestro grupo ha participado en descubrimientos clave para entender cómo se percibe el ABA por parte de la célula vegetal, por ejemplo el descubrimiento de los receptores PYR/PYL en Arabidopsis. Estos receptores representan un

mecanismo esencial para orquestar la respuesta a sequía en plantas de cosecha y nuestro grupo tiene un gran interés en su utilización biotecnológica mediante Investigadores de Plantilla / identificación de agonistas o bien ingeniería genética. Contracted Researchers Pedro Luis Rodriguez Egea Con el fin de combatir la inseguridad (Investigador Científico CSIC / alimentaria derivada de las pérdidas por estrés Scientific Investigator-CSIC) abiótico, particularmente sequía, tenemos intención de Investigadores Post-doctorales explotar los mecanismos moleculares de la respuesta / Post -Doctoral Researchers al estrés mediados por la hormona ABA. Para ello Miguel González-Guzmán aprovecharemos los recientes avances del grupo en

Investigadores Pre-doctorales / este terreno, como la elucidación de la estructura Pre-Doctoral Researchers tridimensional de los receptores de la hormona. Estos Regina Antoni Alandes Lesia Rodriguez Solovey receptores inhiben de modo dependiente de ABA la Marta Peirats Llobet función de proteínas fosfatasa tipo 2C (PP2Cs), las cuales son reguladores negativos clave de la ruta de Técnicos Especialistas Laboratorio / Laboratory ABA. Su inhibición permite la activación de las Technicians quinasas tipo SnRK2, las cuales regulan la apertura de Mª Angeles Fernández estomas (y por tanto la pérdida de agua) y la respuesta

transcripcional necesaria para la adaptación al estrés Estudiantes Trabajo Fin de Máster / Master’s Thesis hídrico. Para trasladar el conocimiento desarrollado Students en Arabidopsis utilizaremos receptores PYR/PYL de Laura Lorenzo plantas de cosecha: Solanum lycopersicum (tomate), Hordeum vulgare (cebada) and Citrus sinensis (naranjo). Hemos desarrollado receptores que muestran una mayor eficacia en la inhibición de las PP2Cs a bajas concentraciones de ABA y resultados preliminares en cebada indican que confieren uan

mayor tolerancia a sequía. Estos abordajes se complementarán con estudios para identificar nuevas proteínas reguladoras de los receptores de ABA.

Fig. 1. Mejora de la tolerancia a sequía en cebada mediante generación de mutaciones en receptores PYR/PYL

Fig. 1. Enhanced drought tolerance in barley plants that express mutated PYR/PYL receptors

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REGULATION OF HORMONE METABOLISM AND SIGNALING

ABA SIGNALING Publicaciones Publications ABA plays a crucial role for plant response to abiotic ANTONI, R.; GONZALEZ-GUZMAN, M.; RODRIGUEZ, L.; PEIRATS-LLOBET, stress and regulation of plant growth and M.; PIZZIO, G.A.; FERNANDEZ, M.A.; DE WINNE, N.; DE JAEGER, G.; development. For instance, drought increases ABA DIETRICH, D.; BENNETT, M.J.; RODRIGUEZ, P.L. (2013) PYRABACTIN PU levels and plant response to ABA is a key adaptive RESISTANCE1-LIKE8 plays an important role for the regulation of abscisic acid signaling in root. Plant Physiology, 161, 934-941 mechanism to resist drought stress. Thus, elucidating the ABA signaling pathway holds enormous promise FLEXAS, J.; NIINEMETS, U.; GALLÉ, A.; BARBOUR, M.M.; CENTRITTO, M.; for biotechnological application in agriculture. Key DIAZ-ESPEJO, A.; DOUTHE, C.; GALMÉS, J.; RIBAS-CARBO, M.; RODRIGUEZ, details of the pathway have been elucidated recently, P.L.; ROSSELLÓ, F.; SOOLANAYAKANAHALLY, R.; TOMAS, M.; WRIGHT, I.J.; FARQUHAR, G.D.; MEDRANO, H. (2013) Diffusional conductances to CO2 as a such as the discovery of the 14-member target for increasing photosynthesis and photosynthetic water-use PYR/PYL/RCAR family of ABA-receptors. These ABA- efficiency. Photosynthesis Research, 117, 45-59 receptors inhibit in an ABA-dependent manner the MERILO, E.; LAANEMETS, K.; HU, H.; XUE, S.; JAKOBSON, L.; TULVA, I.; clade A phosphatases type-2C (PP2Cs), which are key GONZALEZ-GUZMAN, M.; RODRIGUEZ, P.L.; SCHROEDER, J.I.; BROSCHÈ, M.; negative regulators of the ABA pathway. Inhibition of KOLLIST, H. (2013) PYR/RCAR receptors contribute to ozone-, reduced air PP2Cs leads to activation of sucrose non-fermenting 1- humidity-, darkness-, and CO2-induced stomatal regulation. Plant Physiology, 162, 1652-1668 related subfamily 2 (SnRK2) kinases, which regulate stomatal aperture and transcriptional response to PIZZIO, G.A.; RODRIGUEZ, L.; ANTONI, R.; GONZALEZ-GUZMAN, M.; ABA. Thus, a core signaling network for ABA has YUNTA, C.; MERILO, E.; KOLLIST, H.; ALBERT, A.; RODRIGUEZ, P.L. (2013) The PYL4 A194T mutant uncovers a key role of PYR1-LIKE4/PROTEIN emerged from these findings and crystallographic PHOSPHATASE 2CA interaction for abscisic acid signaling and plant drought models are available for ABA receptors, receptor-ABA- resistance. Plant Physiology, 163, 441-455 phosphatase or phosphatase-kinase complexes. RODRIGUES, A.; ADAMO, M.; CROZET, P.; MARGALHA, L.; CONFRARIA, A.; MARTINHO, C.; ELIAS, A.; RABISSI, A.; LUMBRERAS, V.; GONZÁLEZ- We intend to exploit knowledge on the GUZMÁN, M.; ANTONI, R.; RODRIGUEZ, P.L.; BAENA-GONZÁLEZ, E. (2013) molecular mechanisms of plant stress response ABI1 and PP2CA phosphatases are negative regulators of Snf1-related protein kinase1 signaling in Arabidopsis. Plant Cell, 25(10) 3871-3884 through ABA receptors to develop innovative tools to combat yield insecurities of crops due to abiotic stress, Tesis Doctorales e.g. drought. Our aims build on both the recent Doctoral Theses mechanistic insights into ABA action and major discoveries of the group in this field. We will take Regina Antoni Alandes. Molecular and genetic analyses of the PP2C-ABA advantage of the detailed structural and functional RECEPTOR interaction in the abscisic acid signaling pathway. Director Tesis: PL. Rodriguez knowledge on ABA signaling to synthesize and identify PU small molecules that act as ABA agonists or Cursos antagonists for the PYR/PYL ABA-receptors and Courses modulate the ABA-pathway. Structural studies using either Arabidopsis or crop receptors will be P.L. Rodriguez ‘Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ performed. In order to bridge the gap between basic UPV-CSIC 4 Horas research and crop improvement, we will focus on PU major crops recently sequenced, Solanum Patentes lycopersicum (tomato), Hordeum vulgare (barley) and Patents Citrus sinensis orange). We will characterize the function of the tomato PYR/PYL receptors, in order to P.L. Rodriguez ‘TRANSGENIC PLANTS. Method for manipulation of the ABA specifically target the relevant ones for fruit and signaling pathway and transgenic plants with improved stress resistance’ Ref.: EP13382177.7 vegetative responses to ABA. Genetic engineering of PU tomato PROYECTOSand Arabidopsis PYR/PYL receptors, either wt Proyectos or mutagenized versions leading to enhanced Projects sensitiv ity to ABA, will be performed to improve plant drought resistance. These studies will be ‘Señalización de ABA mediada por los receptores PYR/PYL y su conexión con complemented by efforts to identify new regulatory los mecanismos de resistencia a PU proteins of PYR/PYL receptors of Arabidopsis, which sequía’ MICINN BIO201123446 Del 01/01/2012 al 31/12/2014 I.P.: P.L. Rodriguez could be relevant for plant biotechnology and patent protection ‘The role of CIPKs and PP2Cs as convergence points interconnecting Ca2+ and ABA-dependent signaling.’ MICINN PRI-AIBDE-2011-1104 Del 01/01/2012 al 31/12/2014 I.P.: P.L. Rodriguez / J. Kudula

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REGULACIÓN DE LA SEÑALIZACIÓN Y EL METABOLISMO DE HORMONAS

SEÑALIZACIÓN HORMONAL Y PLASTICIDAD VEGETAL

Nuestro laboratorio se centra en el estudio de los mecanismos que confieren plasticidad al desarrollo vegetal. El tipo de preguntas que nos planteamos es: ¿Cómo intefra la planta las señales ambientales (luz,

temperatura, etc) y las endógenas (edad, estado nutricional, etc) para ejecutar el programa de desarrollo más conveniente en cada momento? ¿Cómo distinguen las plantas entre 'ruido' y 'señal' en este contexto? ¿Cuál es el valor adaptativo de las rutas de señalización hormonal que conocemos? Estos circuitos reguladores que determinan el crecimiento, ¿cómo han evolucionado hasta su forma actual? Investigadores de Plantilla / Nuestra hipótesis es que la plasticidad es una Contracted Researchers Miguel Ángel Blázquez propiedad inherente a la propia arquitectura de las (Investigador Científico CSIC / redes de señalización: lo que confiere robustez y Scientific Investigator-CSIC) flexibilidad al desarrollo vegetal es precisamente la David Alabadí elevada conectividad entre las rutas de señalización (Científico Titular CSIC-Research hormonales y ambientales. Casi todo nuestro trabajo Scientific -CSIC) actual está orientado al estudio de las auxinas, las Investigadores Post-doctorales / giberelinas y los brasinosteroides en Arabidopsis, Post -Doctoral Researchers usando una combinación de abordajes de bioquímica, Antonella Locascio genética molecular, y genómica. Eugenio Gómez Minguet Mónica Díez Díaz Un resultado reciente de nuestra investigación es el mecanismo por el que las proteínas DELLA actúan Investigadores Pre-doctorales / como 'conectores' moleculares en las redes de Pre -Doctoral Researchers Nora Marín de la Rosa señalización que controlan las respuestas de las Amelia Felipo Benavent plantas al entorno. Hemos encontrado que los niveles Mohamad Abbas de las proteínas DELLA son el resultado de las Juan Camilo Alvarez Mahecha condiciones ambientales, además de la oscilación Federico Grau Engüix diaria impuesta por el reloj circadiano. Y las DELLA, Estudiantes de Máster y Final de por su parte, transmiten esta información ambiental a Carrera / Master and Final year las células mediante su interacción física con un undergraduate students número muy elevado de factores de transcripción, Cristina Marí Carmona Noel Blanco Touriñan coordinando de esta manera la ejecución de múltiples Rodrigo Marí Ordoñez respuestas celulares.

Más información: http://www.ibmcp.upv.es/BlazquezAlabadiLab/

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REGULATION OF HORMONE METABOLISM AND SIGNALING

HORMONE SIGNALING AND PLANT PLASTICITY Publicaciones Publications

Our laboratory is focused in the mechanism that MARINA, M.; SIRERA, F.V.; RAMBLA, J.L.; GONZALEZ, M.E.; BLÁZQUEZ, M.A.; CARBONELL, J.; PIECKENSTAIN, F.L.; RUIZ, O.A. (2013) underlies the high degree of plasticity of plant PU development. The kind of questions that drive our Thermospermine catabolism increases Arabidopsis thaliana resistance to Pseudomonas viridiflava. Journal of Experimental Botany,64, 1393- research are: How does the plant integrate all the 1402 environmental cues (light, temperature, etc) and endogenous signals (age, nutritional state, etc) to CAÑO-DELGADO, A.I.; BLÁZQUEZ, M.A. (2013) Spatial control of plant trigger the most appropriate developmental steroid signaling. Trends in Plant Science, 18, 235-236 program in a given stage? How do plants distinguish LOCASCIO, A.; BLÁZQUEZ, M.A.; ALABADÍ, D. (2013) Dynamic between signals and noise? What is the adaptive regulation of cortical microtubule organization through prefoldin- value of the hormone signaling pathways that we DELLA interaction. Current Biology, 23, 804-809 know? These regulatory circuits that direct growth, MILHINHOS, A.; PRESTELE, J.; BOLLHÖNER, B.; MATOS, A.; VERA- how have they evolved? SIRERA, F.; RAMBLA, J.L.; LJUNG, K.; CARBONELL, J.; BLÁZQUEZ, M.A.; TUOMINEN, H.; MIGUEL, C.M. (2013) Thermospermine levels are

Our hypothesis is that plasticity is inherent to the controlled by an auxin-dependent feedback loop mechanism in Populus xylem. Plant Journal, 75, 685-698 very architecture of the signaling networks: the extended connectivity between hormone and ABBAS, M., ALABADÍ, D.; BLÁZQUEZ, M.A. (2013) Differential growth environmental signaling pathways provides at the apical hook: all roads lead to auxin. Frontiers in Plant Sciences, 4, robustness and flexibility to plant development. 441

Almost all our current work is devoted to the study Cursos of gibberellins, auxins and brassinosteroids in Courses Arabidopsis, and we use a combination of molecular genetic, biochemical, and genomic approaches. M.A. Blazquez ‘Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ UPV-CSIC 10 Horas PU A recent milestone in our research line has been the D. Alabadí ‘Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ elucidation of the mechanism by which DELLA UPV-CSIC 16 Horas proteins act as molecular 'hubs' in the signaling networks that control plant responses to the Proyectos environment. We have found that DELLA levels are Projects the result of environmental conditions (light, Análisis funcional de la interacción entre hormonas y luz mediante temperature) in addition to the daily oscilation Genómica Química” imposed by the circadian clock. And DELLAs, in MICINNPU PIB2010AR-00468 Diciembre 2010 – Diciembre 2013 IP: M.A. turn, relay environmental information to the cell by Blázquez interacting physically with a large number of Señalización por giberelinas dependiente del contexto en Arabidopsis” transcription factors, thereby coordinating multiple MICINN BIO2010-15071 01/01/2010 – 31/12/2013 IP: M.A. cell responses. Blázquez

More information: http://www.ibmcp.upv.es/BlazquezAlabadiLab/

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REGULACIÓN DE LA SEÑALIZACIÓN Y EL METABOLISMO DE HORMONAS

SEÑALIZACIÓN HORMONAL DEL DESARROLLO DE ORGANOS REPRODUCTIVOS

Introducción La actividad investigadora del grupo se centra en conocer los procesos que dirigen el correcto desarrollo del fruto, principalmente en sus fases tempranas, y su control por diferentes hormonas, fundamentalmente giberelinas (GAs), auxinas y etileno. Conocer las bases moleculares implicadas en estos procesos es el primer paso para poder diseñar aplicaciones biotecnológicas. Actualmente se utiliza como sistema experimental Arabidopsis thaliana.

Investigadores de Plantilla / Líneas de investigación Contracted Researchers Miguel Angel Pérez-Amador El proyecto actualmente en ejecución tiene como (Científico Titular CSIC / Research objetivo estudiar el mecanismo molecular por el cual las Scientific-CSIC) GAs coordinan el crecimiento y diferenciación que Maria Dolores Gómez sufren los diferentes tejidos que constituyen el pistilo (Científico Titular CSIC / Research Scienfic-CSIC) durante su transformación a fruto. En particular estamos interesados en averiguar qué elementos de la Investigadores Pre-doctorales / señalización por GAs participan en la valva y cuales en Pre-Doctorals Researchers los óvulos para controlar el crecimiento del pistilo. Carolina Gallego Raquel Sacristán Tarrazo Para responder esta pregunta utilizamos una Ayudante de Laboratorio / combinación de aproximaciones genético-moleculares y Laboratory Assistants genómicas en Arabidopsis para diseccionar la acción de Clara Fuster Almunia las GAs en los diferentes tejidos que constituyen un Estudiantes de prácticas en fruto en desarrollo. Las principales líneas de trabajo del Empresa / Student Traineeships proyecto son: Daniel Ventimilla Llora - El estudio del mapa de expresión de los diferentes Jessica María Juric elementos de la señalización por GAs (GID1s, y DELLAs) en el pistilo, para identificar los elementos concretos que son relevantes para la fructificación. - El análisis genético y morfológico de los alelos mutantes de los genes DELLA y GID1s, para determinar la función de estos genes en el proceso de fructificación. - La manipulación de la expresión espacial y temporal de los genes DELLA en el pistilo, para determinar en qué tejidos específicos es necesaria la señalización por GAs para que se produzca el crecimiento coordinado del fruto y de las semillas. -Determinar cuáles son los genes diana regulados (directa o indirectamente) por las proteínas DELLA en óvulos y pistilos, para establecer en qué procesos particulares de desarrollo están implicadas las GAs. - Establecer herramientas biotecnológicas que se apoyen en el conocimiento generado en las líneas Fig. 1. Localización de los tres receptores GID1s descritas anteriormente. de giberelinas en los pistilos de Arabidopsis. Los genes GID1s se expresan con patrones específicos.

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REGULATION OF HORMONE METABOLISM AND SIGNALING

HORMONAL SIGNALING OF REPRODUCTIVE Publicaciones ORGAN DEVELOPMENT Publications

PEREA-GARCÍA, A.; GARCIA-MOLINA, A.; ANDRÉS-COLÁS, N.; VERA- Introduction SIRERA, F.; PÉREZ-AMADOR, M.A.; PUIG, S.; PEÑARRUBIA, L. (2013) The research activity of our group is focused on PU Arabidopsis copper transport protein COPT2 participates in the cross talk between iron deficiency responses and low-phosphate signaling. understanding the processes that drive the proper fruit development, especially during the early stages, Plant Physiology, 162, 180-194 and the control by plant hormones, especially ANDRÉS-COLÁS, N.; PEREA-GARCÍA, A.; MAYO DE ANDRÉS, S.; GARCIA- gibberellins (GAs), auxin and ethylene. MOLINA, A.; DORCEY, E.; RODRÍGUEZ-NAVARRO, S.; PÉREZ-AMADOR, Understanding the molecular basis involved in these M.A.; PUIG, S.; PEÑARRUBIA, L. (2013) Comparison of global responses processes is the first step to design biotechnological to mild deficiency and excess copper levels in Arabidopsis seedlings. Metallomics, 5, 1234-1246 applications. We currently use Arabidopsis thaliana as experimental system. RENAU-MORATA, B.; MOYÁ, L.; NEBAUER, S.G.; SEGUÍ-SIMARRO, J.M.; PARRA-VEGA, V.; GÓMEZ, M.D.; MOLINA, R.V. (2013) The use of corms Research projects produced under storage at low temperatures as a source of explants for the in vitro propagation of saffron reduces contamination levels and The project currently underway aims to study the increases multiplication rates. Industrial Crops and Products, 46, 97-104 molecular mechanisms by which GAs coordinate growth and differentiation in the different tissues GÓMEZ, MD; RENAU-MORATA, B.; ROQUE, E.; POLAINA, J.; BELTRÁN, that form the pistil. In particular we are interested in J.P; CAÑAS, L.A. (2013) PsPMEP, a pollen-specific methylesterase of pea (Pisum sativum L.). Sexual Plant Reproduction, 26(3), 245-254 finding out the elements of GAs signaling are involved in the valve and in the ovule to control the pistil growth. Cursos Courses To answer this question we use a combination of molecular genetics and genomics in Arabidopsis to M.D. Gómez ‘Máster em Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ dissect the GA action in different tissues that IBMCPPU -UPV 10 Horas constitute a developing fruit. The main projects are: M.D. Gómez Talleres ‘Plantéatelo, la Ciencia es Divertida 2ª Edición’ - The study of the expression map of the different IBMCP-UPV 8 Horas elements of GA signaling (GID1s and DELLAs) in the pistil to identify the elements that are relevant for fruit set. Proyectos - Genetic and morphological analysis of the mutant Projects alleles of genes GID1s and DELLA to determine the role of these genes in fruit set. ‘Análisis de los mecanismos moleculares de la señalización por giberelinasPU en la fructificación de Arabidopsis’ - Manipulation of the spatial and temporal expression MICINN BIO2011-26302 Del 01/01/2012 – 31/12/2014 IP: M.A. of the DELLA genes in the pistil to determine in which Pérez-Amador specific tissues the GAs signaling is required for the coordinated growth and development of fruits and seeds.

- Identifying GA target genes regulated by DELLA proteins in ovules and pistils to establish the development controlled by GAs. - Establish biotechnological tools that build on the knowledge generated in the lines described above.

Fig. 2. Efecto de mutaciones en genes DELLA sobre la producción de pro-antocianidinas (A) y mucílago (B) en semillas de Arabidopsis. La carencia de proteínas DELLA (della ) afecta negativamente a la acumulación de estos dos componentes de la semilla.

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REGULACIÓN DE LA SEÑALIZACIÓN Y EL METABOLISMO DE HORMONAS

MECANISMOS MOLECULARES DE ACCIÓN DE LAS POLIAMINAS EN PLANTAS

El interés de nuestro grupo de investigación se centra en el estudio de los mecanismos moleculares de acción de las poliaminas, metabolitos derivados de aminoácidos. Actualmente tratamos de elucidar la

función de las poliaminas termoespermina y espermidina como reguladores de la traducción en procesos de muerte celular, con las siguientes líneas de investigación:

Investigadores de Plantilla / - Acción de la termoespermina en el proceso de Contracted Researchers diferenciación del xilema. Esta línea surge de Juan Carbonell Gisbert estudios previos que han permitido conocer las (Profesor Investigación CSIC / funciones de la actividad termoespermina sintasa de Research Professor-CSIC) Alejandro Ferrando Monleon ACL5 en relación con la maduración del xilema. La (Científico Titular CSIC / Research falta de termoespermina en el mutante acl5 da lugar a Scientific -CSIC) un proceso de muerte celular prematura alterando la correcta diferenciación del xilema y generando un Investigadores Pre-doctorales / Pre-Doctorals Research fenotipo de enanismo. La función de la Borja Belda Palazón termoespermina consiste en aliviar la inhibición traduccional ocasionada por una pequeña pauta Titulados Superiores abierta de lectura presente en la región 5’ líder de los Especializados / Specialized Graduates factores de transcripción AJAX aunque se desconoce el Cristina Urbez Lagunas mecanismo molecular. Además del interés en el modo Francisco Vera Sirera de actuación de la termoespermina en relación con el control traduccional de los genes AJAX, se ha llevado a Ayudante Diplomado / Graduate Assistant cabo la identificación de dianas transcripcionales de Mª Angeles Argomániz Lizondo estos factores de transcripción, así como la búsqueda de sus interactores por doble híbrido. Otro aspecto de Estudiante Máster / Master interés es la evaluación del uso de la termoespermina Student Marta Pesquera Alonso y los genes AJAX como posibles herramientas Carla Almendáriz biotecnológicas para modificar propiedades del xilema en especies leñosas.

- Modificaciones post-traduccionales dependientes de la espermidina en factores de traducción esenciales. El objetivo de esta línea es comprender una activación post-traduccional exclusiva y dependiente de la poliamina espermidina,

que resulta esencial para la actividad del factor de traducción eIF5A. Los abordajes incluyen: (i) estudios genéticos de desactivación génica por silenciamiento condicional, (ii) identificación de dianas mRNAs reguladas por eIF5A a nivel post-transcripcional, (iii) caracterización de posibles alteraciones Fig. 1. Hipocotilos de plántulas de Arabidopsis teñidos con traduccionales mediante análisis de perfiles de fucsina básica. En las plantas mutantes acl5 se ve abundancia de polisomas y (iv) determinación del perfil bioquímico vasos de tipo helicoidal. El silenciamiento de DHS, que hipusina de las distintas isoformas de eIF5A mediante a eIF5A, incrementa los vasos de tipo punteado, restaurando parcialmente el fenotipo silvestre. electroforesis bidimensional y análisis con anticuerpos específicos. Su implicación en el desarrollo del xilema, Fig. 1. Arabidopsis hypocotyls stained with fuchsin red. acl5 se aborda mediante la obtención de líneas mutant displays abundance helical-type protoxylem vessels. transgénicas de silenciamiento condicional en el fondo Silencing of the eIF5A-activating enzyme DHS on acl5 background, partially restores the xylem deffects by increasing genético acl5 para elucidar posibles interacciones pitted-type metaxylem vessels. entre ambas rutas.

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REGULATION OF HORMONE METABOLISM AND SIGNALING

MOLECULAR MECHANISMS OF POLYAMINE Publicaciones FUNCTION IN PLANTS Publications

Our broad research interest aims at the CARBONELL, J (2013) Nacimiento y evolución de la bioquímica y la biología molecular en la Comunidad Valenciana (1963-2013). characterization of the molecular mechanisms of PU Revista de la SEBBM, 1(178), 36-38 polyamine function. We focus in the function of CAÑAS, L.; CARBONELL, J. (2013) "PLANTéatelo: la Ciencia es thermospermine and spermidine as translational regulators involved in cell death processes with the divertida", una iniciativa para fomentar las vocaciones científicas en la escuela. Acta Científica y Tecnológica, 1(22), following research lines: 40-44

- Function of thermospermine during xylem MILHINHOS, A.; PRESTELE, J.; BOLLHÖNER, B.; MATOS, A.; VERA- formation. This research line stems from previous SIRERA, F.; RAMBLA, J.L.; LJUNG, K.; CARBONELL, J.; BLÁZQUEZ, M.A.; TUOMINEN, H.; MIGUEL, C.M. (2013) work of the group showing the involvement of ACL5 Thermospermine levels are controlled by an auxin- encoded thermospermine synthase during xylem dependent feedback loop mechanism in Populus xylem. Plant differentiation. The lack of thermospermine in the Journal, 75, 685-698 acl5 mutant leads to premature cell death during MARINA, M.; VERA-SIRERA, F.; RAMBLA, J.L.; GONZALEZ, M.E.; xylem development and dwarf phenotype. The main BLÁZQUEZ, M.A.; CARBONELL, J.; PIECKENSTAIN, F.L.; RUIZ, function of thermospermine is to alleviate the uORF- O.A. (2013) Thermospermine catabolism increases dependent translational repression of AJAX Arabidopsis thaliana resistance to Pseudomonas viridiflava. transcrip tion factors, although the molecular Journal of Experimental Botany,64, 1393-1402 mechanism remains to be elucidated. In addition to ECHEVARRÍA-ZOMEÑO, S.; YÁNGÜEZ, E.; FERNÁNDEZ-BAUTISTA, N.; our interest to unveil the molecular details of the CASTRO-SANZ, A.B.; FERRANDO, A.; CASTELLANO, M.M. (2013) Regulation of translation initiation under biotic and thermospermine function during AJAX translation, we are also working in the identification of downstream abiotic stresses. International Journal of Molecular Sciences, 14, 4670-4683 AJAX targets involved in xylem formation and in the isolation of AJAX interacting partners by two-hybrid. Capítulos de Libro Our experimental approaches extend also to find Book Chapters strategies to alter xylem properties with potential biotechnological applications in forest biology. ECHEVARRÍA-ZOMEÑO, S.; BELDA-PALAZÓN, B.; CASTELLANO, M.M.;

PU FERRANDO, A. (2013) Regulation of Translation as Response - Spermidine-dependent post-translational to Abiotic Stress in ‘Molecular Approaches in Plant Abiotic modifications of essential translation factors. This Stress’ pag. 109-129 research line aims at the characterization of an exclusive spermidine-dependent post-translational Cursos activation of the translation factor eIF5A. Our Courses approaches with the model plant Arabidopsis thaliana include: (i) functional genetic studies by conditional A. FERRANDO “Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas” IBMCP-UPV 2,5 Horas RNAi inactivation (ii) identification of mRNA targets PU regulated at the post-transcriptional level by eIF5A, J. CARBONELL “Biología Molecular de las Hormonas Vegetales” UPV 10 Horas (iii) studies of eIF5A-dependent mRNA translational alterations by polysome profile experiments and (iv) J. CARBONELL “PLANTEATELO La Ciencia es Divertida (1ª edición)” establishing a biochemical quantitative procedure IBMCP 8 Horas based on 2D-electrophoresis and western blot to characterize the post-translational alteration of eIF5A Proyectos isoforms. Its involvement in xylem formation is Projects approached with the generation of double transgenic lines for conditional RNAi inactivation on acl5 ‘Control de la diferenciación del xilema por los factores de transcripción background to elucidate possible crosstalks. ajax’PU MICINN BIO2011-23828 Del 01/01/2012 al 31/12/2014 IP: J. CARBONELL

Fig. 2. Las plántulas de Arabidopsis tratadas con ABA muestran un incremento en la forma no hipusinada de eIF5A1. Las diferentes isoformas recombinantes de eIF5A marcadas diferencialmente colocalizan con la señal del anticuerpo anti-eIF5A1.

Fig. 2. ABA-treated Arabidopsis seedlings show an increase in the non- hypusinated eiF5A1 form. The different labelled eIF5A recombinant isoforms differentially labelled colocalize with the eIF5A1-antibody signal.

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REGULACIÓN DE LA SEÑALIZACIÓN Y EL METABOLISMO DE HORMONAS

REGULACIÓN HORMONAL DE LA INTERACCIÓN ENTRE DEFENSA Y DESARROLLO

Nuestro grupo está interesado en analizar los mecanismos que regulan la interacción entre respuestas de defensa y programas de desarrollo en plantas haciendo énfasis en la acción hormonal coordinada. Para ello, hacemos uso de Arabidopsis Investigadores de Plantilla / thaliana como sistema modelo con aproximaciones Contracted Researchers experimentales que incluyen técnicas bioquímicas, Jose León Ramos genéticas, de biología molecular y celular, genómicas y (Investigador Científico CSIC / proteómicas aplicadas al estudio de la interacción Scientific Investigator-CSIC) funcional entre el óxido nítrico y las hormonas Investigadores Post-Doctorales / vegetales giberelinas y los ácidos abscísico y salicílico. Post-Doctoral Researchers Nuestro enfoque incluye tanto la biosíntesis como el Mª Cruz Castillo López de Toro modo de acción de dichas hormonas en respuestas

Investigadores Pre-doctorales / frente a factores de estrés bióticos y abióticos, así Pre-Doctoral Researchers como procesos del desarrollo relacionados con Ricardo Mir Moreno transición entre fases (germinación de semillas, tiempo de floración y senescencia). Para coordinar los Pre-graduados / Pre-Graduates Alvaro Costa Broseta diferentes programas de desarrollo con la activación de respuestas a estrés, la planta dispone de redes de señalización interconectadas que permiten, por un lado definir jerarquías y, por otro, el uso de componentes comunes que actúan como nodos de intercomunicación entre varias rutas de señalización. Estamos especialmente interesados en estudiar aquellos nodos en los que el NO interacciona funcionalmente con otras hormonas y descifrar el modo mediante el que regula el crecimiento de las plantas. Particularmente importante es el papel de los factores de transcripción. El grupo ha trabajado intensamente en los últimos años en el proyecto TRANSPLANTA dirigido a la caracterización, con Fig. 1 Co-localización de PCC1-GFP y FM4-64 en membrana perspectiva ómica, de los factores de transcripción de plasmática Arabidopsis. En este sentido, en el 2013 se ha Fig. 1 PCC1-GFP and FM4-64 co-localization in plasma concluido la elaboración de una colección de líneas membrane transgénicas que expresan condicionalmente alrededor de 1000 factores de transcripción y que han sido puestas a la disposición de la comunicación científica internacional.

LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN

 Biosíntesis y modo de acción del óxido nítrico. Interacción con ABA and giberelinas.  Regulación del tiempo de floración en respuesta a estrés. Función del gen PCC1 como integrador de defensa y desarrollo.  Proteómica de modificaciones postraduccionales basadas en la nitración de Fig. 2 PCC1-GFP en estomas mediante microscopía tirosinas y la nitrosilación de cisteínas, así confocal Fig. 2 PCC1-GFP in stomata under confocal microscopy como la ubiquitinación de lisinas.

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REGULATION OF HORMONE METABOLISM AND SIGNALING

HORMONAL REGULATION OF THE INTERACTION Publicaciones BETWEEN DEFENSE AND DEVELOPMENT Publications

PUMIR, R.; HERNÁNDEZ, M.L.; ABOU-MANSOUR, E.; MARTÍNEZ-RIVAS, J.M.; Our group is focused on the analysis of cross-talk MAUCH, F.; MÉTRAUX, J.-P.; LEÓN, J. (2013) Pathogen and mechanisms between defense and development in Circadian Controlled 1 (PCC1) regulates polar lipid content, ABA- plants with a special emphasis on the coordinated related responses, and pathogen defence in Arabidopsis thaliana. action of phytohormones. Our main experimental Journal of Experimental Botany, 64, 3385-3395 system is Arabidopsis thaliana and we perform varied technical approaches including biochemical, genetic Capítulos de Libro and molecular and cellular biology techniques as well Book Chapters as genomics and proteomics to study the functional interaction between nitric oxide and several PULeón, J. (2013) ‘Role of Plant Peroxisomes in the Production of Jasmonic Acid-Based Signals’ in ‘Peroxisomes and their Key Role in Cellular Signaling hormones including gibberellins, ABA and salicylic and Metabolism’ Pag. 299-313 acid. Our methodological approach includes the study of the biosynthesis and hormone action of the Tesis Doctorales different hormones in the context of the activation of Doctoral Theses responses to biotic and abiotic stresses as well as in the frame of different developmental phase Ricardo Mir Moreno. Caracterización molecular y funcional del gen PUPathogen and Circadian Controlled 1 (PCC1) en Arabidopsis thaliana. UPV transitions including seed germination, flowering and Director Tesis: León, J. senescence. To ensure a coordinated performance of developmental programs and defense responses, Proyectos plants display a tightly interconnected network of Projects signaling pathways enabling the establishment of hierarchy on one side but, on the other hand, taking ‘El óxido nítrico como modulador de la señalización mediada por ABA y advantage of common signaling components that wok giberelinasPU en Arabidopsis’ MICINN BIO2011-27526 Del 01/01/2012 al as nodes or hubs. Our approach is particularly 31/12/2014 IP: J. León focused on studying the nodes involved in the cross- ‘Función y potencial Biotecnológico de los factores de transcripción de las talk between NO and other hormones as well as to Plantas’CSD2007-00057 Del 01/10/2007 al 30/04/2013 IP: J. León elucidate the mechanism underlying regulation of plant growth. Remarkably important is the regulatory role of transcription factors. The group has been deeply involved in the TRANSPLANTA project aiming to characterize with an omics perspective the function of Arabidopsis transcription factors. Regarding this, during 2013 we completed the generation of a collection of transgenic lines conditionally expressing around 1000 transcription factors, which has been made available to international scientific community.

RESEARCH LINES

 Biosynthesis and mode of action of nitric oxide. Interactions with ABA and gibberellins.  Regulation of flowering time under stress. Functional characterization of PCC1 as an Fig. 3 Tinción GUS en plántulas jóvenes pPCC1:GUS integrator of plant defense and development. Fig. 3 GUS staining of young pPCC1:GUS seedlings  Proteomics of post-translational modifications based on Y-nitration, C-S-nitrosylation and K- ubiquitination.

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Esta sublínea de investigación está compuesta por investigadores que utilizan un abordaje multidisciplinar para identificar, y generar conocimiento sobre, genes o regiones génicas que controlan características agronómicamente importantes en especies cultivadas, y así producir un material biológico susceptible de ser utilizado en mejora vegetal para producir variedades con características agronómicas superiores, incluyendo una mejor calidad nutricional/nutracéutica, o una mejor adaptación al entorno, que permitan aumentar la eficiencia de las plantas y el volumen de las cosechas.

Grupos de Investigación:

 Mecanismos de Adaptación de las Plantas. Biotecnología de Cultivos Energéticos (P. Vera)

 Cultivo In Vitro y mejora vegetal (V. Moreno/ A. Atarés)

 Genómica y Biotecnología del fruto (A.Granell / D. Orzaez)

 Genómica en Mejora Vegetal (A.J. Monforte)

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This research subline is integrated by researchers that use a multidiscipinary approach in order to identify and generate new knowledge about genes and gene regions relevant for important fruit tratis in a cultivated species of strategic interest. Within our goals is the generation of materials that can be used by plant breeders to produce new varieties with superior agronomical charateristics. Among those traits we focuse in the nutritiona/nutraceutical quality, adaptation to the environmental conditions or improved productivity and plant efficiency .

Research Groups:

 Mechanisms of plant adaptation. Biotechnology of Plants for Energy (P. Vera)

 In vitro culture and plant improvement (V. Moreno/ A. Atarés)

 Plant Genomics and Biotechnology (A.Granell / D. Orzaez)

 Genomics and Plant Breeding (A.J. Monforte)

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BIOTECNOLOGÍA Y MEJORA VEGETAL DE ESPECIES CULTIVADAS

MECANISMOS DE ADAPTACIÓN DE LAS PLANTAS. BIOTECNOLOGÍA DE CULTIOVS ENERGÉTICOS

Nuestra investigación orbita alrededor de dos temáticas fundamentales. Una de ellas hace referencia al entendimiento de los mecanismos moleculares y la identificación de genes que median en el establecimiento de respuestas adaptativas de las plantas a los cambios del entorno en el que crecen. Constituye un eje fundamental dentro de esta temática el entender los mecanismos de resistencia y susceptibilidad de las plantas a las agresiones patogénicas. Para tal fin utilizamos el sistema modelo de Arabidopsis como sistema Investigador de Plantilla / experimental, con el consiguiente traslado y Contracted Researchers aplicación del conocimiento científico obtenido a Pablo Vera otras especies vegetales de mayor relevancia (Profesor de Investigación CSIC / agronómica y también industrial. Para apoyar estos Research Professor-CSIC) estudios hemos creado una plataforma de genética Investigaodres Post-doctorales química que pretendemos instrumentalizar para / Post-Doctoral Researchers identificar moléculas agonistas y antagonistas de Jose Luis Carrasco Jiménez procesos relacionados con la respuestas adaptativas Lourdes Castelblanque Soriano Mª José Castelló Llopis de las plantas. Ana López Llopis Vicente Ramírez García La otra temática a la que también estamos Cristina Martí dirigiendo recursos y esfuerzos de investigación

Investigadores Pre-doctorales / está relacionada con la realización de Pre-Doctoral Researchers aproximaciones genómicas y genéticas de alto Carlos Angulo calado en cultivos energéticos de referencia. Con ello Cristina Codes Sáez pretendemos maximizar la producción de moléculas Javier García-Andrade Serrano Beatriz Gonzalez García de alto valor añadido para el sector de las energías renovables, en particular en el de la Bioenergía, con el fin de contribuir a la producción de Ayudante Investigación / biocombustibles de segunda y tercera generación a Reseach Assistants Begoña Balaguer Zamora partir de materia prima vegetal. En particular Marianela Orozco estamos desarrollando una aproximación de mejora Mª Dolores Arocas genética acelerada del cultivo de Euphrobia lathyris Marina Moliner L. así como una aproximación genético molecular para el mejor entendiendo las bases moleculares y celulares de la diferenciación de células laticíferas que actúan como despensa energética de esta especie y son las portadora de los "energy carriers" de esta especie.

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PLANT BREEDING AND BIOTECHNOLOGY OF CROP SPECIES

MECHANISMS OF PLANT ADAPTATION. Publicaciones BIOTECHNOLOGY OF PLANTS FOR ENERGY Publications

Our research is centered on two fundamental issues. RAMÍREZ, V.; LÓPEZ, A.; MAUCH-MANI, B.; GIL, M.J.; VERA, P. (2013) An PU Extracellular Subtilase Switch for Immune Priming in One referes to the understanding of the molecular Arabidopsis. PLoS Pathogens, 9(6), e1003445 mechanisms mediating plant´s adaptive responses to the changing environment in which they grow. Of GARCÍA-ANDRADE, J.; RAMÍREZ, V.; LÓPEZ, A.; VERA, P. (2013) Mediated relevance to us is the understanding of the Plastid RNA Editing in Plant Immunity. PLoS Pathogens, 9(10), e1003713 mechanisms mediating disease resistance and susceptibility of plants to pathogens. Towards this end we use Arabidopsis as the experimental modern Proyectos system, with the consequent transfer and application Projects of the scientific knowledge gained to other plant species of higher agronomical relevance. To give ‘Towards understanding of the mechanism controling resistance/susceptibilityPU to pathogens in Arabidopsis’ further support to these studies, we have recently BFU2012-32220 Del 01/01/2013 al 31/12/2015 IP: P. Vera created a platform for chemical genetics that we are employing for identifying agonists and antagonists molecules related to specific processes of plant´s adaptive responses to environmental stress. The other issue to which we are also allocating resources and efforts relates to a variety of genomic and genetic approaches to improve specific energy crops. Our aim is to maximize the production of molecules with high added value for the renewable energy sector, and more in particular for Bioenergy. Our goal is to contribute to the development of second and third generation biofuels from plant raw material derived from dedicated energy crops. In particular, we are developing approaches for accelerated breeding of the crop Euphrobia lathyris L. More in particular, we are performing molecular and genetic approaches for better understanding the molecular and cellular basis mediating differentiation of laticifer cells and which function as a cell factory of a diverse set of "energy carriers" synthesized by the plant and which are ultimately responsible of the high energy added value of this plant species.

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BIOTECNOLOGÍA Y MEJORA VEGETAL DE ESPECIES CULTIVADAS

CULTIVO IN VITRO Y MEJORA VEGETAL

Cultivo in vitro y mejora de especies hortícolas. Hemos desarrollado métodos para la obtención de haploides y doble-haploides, variantes somaclonales e híbridos interespecíficos (sexuales y somáticos). El desarrollo de estos métodos ha permitido abordar diversos objetivos en la mejora del tomate, sandía, melón y pepino. La colaboración con empresas del sector (e.g. RijK Zwaan y Enza Zaden) ha dado la oportunidad a nuestros doctores para encontrar trabajo en estas empresas. Transformación y mejora de hortícolas. Hemos Investigadores de Plantilla / desarrollado métodos eficaces de transformación en Contracted Researchers Vicente Moreno Ferrero melón, sandía y tomate (Theoretical and Applied (Catedrático de Universidad / Genetics, 2003 a, b). En colaboración con otros grupos, Full-Professor University) se ha realizado el análisis funcional de genes que Alejandro Atarés Huerta (Profesor Contratado Doctor / controlan caracteres del desarrollo (Plant Journal, 2007; Professor) Plant Biotechnology Journal, 2009, 2012) y se han conseguido diversas aplicaciones prácticas (Molecular Investigadores Post-doctorales / Post-Doctoral Researchers Breeding, 2004; patentes P200501603, Begoña García Sogo OEPM200802207, OEPM200802289). Se ha demostrado Benito Pinedo Chaza también que la expresión de algunos genes conduce a mayor tolerancia a salinidad o sequía en melón, sandía y Investigadores Pre-doctorales / Pre-Doctoral Researchers tomate (Transgenic Research, 1997; Plant Physiology, Sibilla Sánchez Martín-Sauceda 2000; Plant Cell and Environment, 2001; Theoretical Jorge Sánchez López and Applied Genetics, 2003; Journal Experimental Carlos Ribelles Alfonso Marybel Jáquez Gutíerrez Botany, 2006; Physiologia Plantarum, 2008; Journal Plant Physiology, 2012; Physiologia Plantarum, 2014).

Cultivo in vitro, transformación y mejora de ornamentales. Nuestros trabajos con plantas ornamentales han generado artículos (PCTOC, 2010; Plant Cell Reports, 2010; BMC Plant Biology, 2012), proyectos con empresas (e.g. Viveros Molina, Biomiva, Riberhort), patentes (P200700618) y nuevas variedades (e.g. cultivar de Pelargonio registrado en UE).

Identificación de genes que controlan caracteres de interés agronómico. En un proyecto sobre mutagénesis insercional, que se realiza en colaboración con los Dres. Lozano (UAL) y Bolarín (CEBAS), nuestro grupo ha generado 4600 líneas T-DNA de tomate y 3200 de especies relacionadas (Solanum pimpinellifolium y S. cheesmaniae, S. pennellii). El material obtenido representa una oportunidad única para abordar la disección genética de caracteres del desarrollo relevantes a nivel agronómico en tomate, tales como el tamaño, forma, maduración, color del fruto, cuajado y partenocarpia (Plant Cell Physiology, 2010; PLoS ONE, 2010), así como de los mecanismos que determinan tolerancia a salinidad y sequía en especies relacionadas (Plant Cell Reports, 2012).

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PLANT BREEDING AND BIOTECHNOLOGY OF CROP SPECIES

Publicaciones TISSUE CULTURE AND PLANT BREEDING Publications Plant tissue culture and breeding of horticultural MEDINA, M; ROQUE, E.; PINEDA, B.; CAÑAS, L.; RODRÍGUEZ-CONCEPCIÓN, species. We have developed methods for obtaining M.; BELTRÁN, J.P.; GÓMEZ-MENA, C. (2013) Early anther ablation haploids and double-haploids, somaclonal variants and PU triggers parthenocarpic fruit development in tomato. Plant sexual and somatic interspecific hybrids. The Biotechnology Journal, 11(6), 770-779 development of these methods has allowed us to MOLINA, M.D.C.; LÓPEZ, C.G.; STALTARI, S.; CHORZEMPA, S.E.; MORENO, V. address several objectives in the breeding of tomato, (2013) Cryptic homoeology analysis in species and hybrids of watermelon, melon and cucumber. Collaboration with genus Zea. Biologia Plantarum, 57, 449-456 seed companies (eg Rijk Zwaan and Enza Zaden) has given the opportunity for our doctors to find a job in Tesis Doctorales these companies. Doctoral Theses

Elena Moyano Solera ‘Sobreexpresión de genes en tomate y generación de Genetic transformation and breeding of horticultural PUlíneas T-DNA en la especie silvestre Solanum pennellii para identificar species. We have developed efficient methods for determinantes de la tolerancia al estrés hídrico y salinidad’ genetic transformation in melon, watermelon and Directores de Tesis: MªCarmen Bolarín / Alejandro Atarés tomato (Theoretical and Applied Genetics, 2003 a, b). Cursos In collaboration with other groups, we performed the Courses functional analysis of genes controlling developmental traits (Plant Journal, 2007; Plant Biotechnology Journal, A. ATARÉS “Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas” 2009, 2012) and achieved several practical IBMCPPU -UPV 130 Horas applications (Molecular Breeding, 2004; patents

P200501603, OEPM200802207, OEPM200802289). It Proyectos has also been shown that the expression of some genes Projects promoted a higher level of salinity and/or drought tolerance in melon, watermelon and tomato ‘Generation of tetraploids in watermelon and interspecific crosses by (Transgenic Research, 1997; Plant Physiology, 2000; embryoPU rescue’ Proyecto con empresa Rijk Zwaan Breeding BV. The Netherlands. De Junio Plant Cell and Environment, 2001; Theoretical & 2012 a Diciembre 2014 IP: V. Moreno Applied Genetics, 2003; Journal Experimental Botany, 2006; Physiologia Plantarum, 2008; Journal Plant ‘Identificación, etiquetado y análisis funcional de genes implicados en el cuajado del fruto de tomate y tolerancia a la salinidad en especies silvestres Physiology, 2012; Physiologia Plantarum, 2014). relacionadas’ AGL2012-40150-C03-01-AR Del 01/01/2013 al 31/12/2015 IP: V. In vitro culture, transformation and improvement of Moreno ornamental species. Our work with ornamental plants has generated papers (PCTOC, 2010, Plant Cell Reports, 2010, BMC Plant Biology, 2012), projects with private companies (eg Viveros Molina, Biomiva, Riberhort), patents (P200700618) and new varieties (eg cultivar of pelargonium registered in EU).

Identification and tagging of genes that control agronomic interesting traits. In a wide insertional mutagenesis project, carried out in collaboration with Dr. Lozano (UAL) and Dr. Bolarín (CEBAS), our group has generated 4600 T-DNA lines of tomato and 3200 of wild related species (Solanum pimpinellifolium, S. cheesmaniae, S. pennellii). The collection of T-DNA lines represents a unique opportunity to address the genetic dissection of developmental traits in tomato, such as size, shape, ripening, fruit color, fruit set and parthenocarpy (Plant Cell Physiology, 2010, PLoS ONE, 2010 ) as well as the mechanisms that determine salinity and drought tolerance in wild related species (Plant Cell Reports, 2012).

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BIOTECNOLOGÍA Y MEJORA VEGETAL DE ESPECIES CULTIVADAS

GENÓMICA Y BIOTECNOLOGÍA DEL FRUTO

Nuestro grupo está interesado en el diseño de productos agrícolas innovadores mediante el uso de herramientas genómicas, biotecnológicas y de Biología Sintética. Nuestro principal sistema experimental es el fruto de tomate, y nuestro objetivo consiste en aumentar su valor añadido confiriéndole nuevas formas, colores, aromas y sobre todo mejorando su composición para enriquecerlo en compuestos saludables. Para ello, rastreamos la variabilidad natural de parientes silvestres del tomate cultivado en busca de loci genéticos que confieran rasgos de calidad. Una vez identificados, los transferimos a los cultivares modernos Investigadores de Plantilla / mediante técnicas de mejora genética asistida por Contracted Researchers marcadores. Cuando los objetivos de mejora van más allá de Antonio Granell (Profesor de Investigación CSIC) los límites impuestos por la hibridación sexual, también utilizamos la ingeniería multigénica y la transformación Diego Orzáez Calatayud (Científico Titular CSIC) genética para introducir nuevos caracteres de calidad en el genoma del tomate. Investigadores Pre-doctorales / Pre-Doctorals Researchers En una segunda línea de investigación, nuestro grupo Josefina Patricia Fernández Moreno emplea los principios y las herramientas de la Biología Sintética para convertir las plantas en biofactorías de Paloma Juárez Ortega Gerardo Sanchez productos de alto valor añadido. En el grupo hemos Becario Pre-doctoral desarrollado métodos que facilitan el ensamblaje de Alejandro Sarrión Perdigones construcciones genéticas cada vez complejas a nivel de DNA. Marta Vazquez Vilar Estefanía Huet Trujillo Nuestro objetivo es aprovechar esta capacidad para transferir instrucciones genéticas complejas al genoma de Flor Cocaliadis plantas solanáceas (tomate, tabaco y especialmente Técnicos Superiores de Nicotiana benthamiana) y así conseguir redirigir parte de su

Laboratorio / Senior level programa genético hacia la síntesis de compuestos de valor Laboratory Technicians añadido. Usando Agrobacterium tumefaciens como lanzadera M. Asunción Fernández del genética y en ocasiones con el concurso de vectores virales, Carmen aprendemos como producir grandes cantidades de José Luis Rambla Nebot Clara Pons Puig anticuerpos, lectinas o antídotos frente a venenos de Jose Manuel Julve Parreño serpiente de forma rápida y eficiente. Silvia Presa Castro

Publicaciones Publications

JUAREZ, P.; HUET-TRUJILLO, E.; SARRION-PERDIGONES, A.; FALCONI, E.E.; GRANELL, A.; ORZAEZ, D. (2013) Combinatorial analysis of PU secretory immunoglobulin A (sIgA) expression in plants. International Journal of Molecular Sciences, 14, 6205-6222

JULVE, J.M.; GANDÍA, A.; FERNÁNDEZ-DEL-CARMEN, A.; SARRION- PERDIGONES, A.; CASTELIJNS, B.; GRANELL, A.; ORZAEZ, D. (2013) A coat-independent superinfection exclusion rapidly imposed in Nicotiana benthamiana cells by tobacco mosaic virus is not prevented by depletion of the movement protein. Plant Molecular Biology, 81, 553-564

RUBIO-MORAGA, A.; AHRAZEM, O.; RAMBLA, J.L.; GRANELL, A.; GÓMEZ GÓMEZ, L. (2013) Crocins with High Levels of Sugar Conjugation Contribute to the Yellow Colours of Early-Spring Flowering Crocus Tepals. PLoS ONE, 8(9), e71946

TIKUNOV, Y.M.; MOLTHOFF, J.; DE VOS, R.C.H.; BEEKWILDER, J.; VAN HOUWELINGEN, A.; VAN DER HOOFT, J.J.J.; NIJENHUIS-DE VRIES, M.; LABRIE, C.W.; VERKERKE, W.; VAN DE GEEST, H.; ZAMORA, M.V.; PRESA, S.; RAMBLA, J.L.; GRANELL, A.; HALL, R.D.; BOVY, A.G. (2013) Non-smoky GLYCOSYLTRANSFERASE1 prevents the release of smoky aroma from tomato fruit. Plant Cell, 25, 3067- 3078

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PLANT BREEDING AND BIOTECHNOLOGY OF CROP SPECIES

PLANT GENOMICS AND BIOTECHNOLOGY

PU Nuestro grupo está interesado en el diseño de productos ZHANG, Y.; BUTELLI, E.; DE STEFANO, R.; SCHOONBEEK, H.-J.; MAGUSIN, A.; agrícolas innovadores mediante el uso de herramientas PAGLIARANI, C.; WELLNER, N.; HILL, L.; ORZAEZ, D.; GRANELL, genómicas, biotecnológicas y de Biología Sintética. A.; JONES, J.D.G.; MARTIN, C. (2013) Anthocyanins double the Nuestro principal sistema experimental es el fruto de shelf life of tomatoes by delaying overripening and reducing tomate, y nuestro objetivo consiste en aumentar su valor susceptibility to gray mold. Current Biology. 23, 1094-1100 añadido confiriéndole nuevas formas, colores, aromas y HERRANZ, M.C.; NIEHL, A.; ROSALES, M.; FIORE, N.; ZAMORANO, A.; sobre todo mejorando su composición para enriquecerlo GRANELL, A.; PALLAS, V. (2013) A remarkable synergistic effect en compuestos saludables. Para ello, rastreamos la at the transcriptomic level in peach fruits doubly infected by variabilidad natural de parientes silvestres del tomate prunus necrotic ringspot virus and peach latent mosaic viroid. cultivado en busca de loci genéticos que confieran rasgos Virology Journal, 10: 164 de calidad. Una vez identificados, los transferimos a los ARAGÜEZ, I.; OSORIO, S.; HOFFMANN, T.; RAMBLA, J.L.; MEDINA-ESCOBAR, cultivares modernos mediante técnicas de mejora genética N.; GRANELL, A.; BOTELLA, M.Á.; SCHWAB, W.; VALPUESTA, V. asistida por marcadores. Cuando los objetivos de mejora (2013) Eugenol production in achenes and receptacles of van más allá de los límites impuestos por la hibridación strawberry fruits is catalyzed by synthases exhibiting distinct sexual, también utilizamos la ingeniería multigénica y la kinetics. Plant Physiology, 163, 946-958 transformación genética para introducir nuevos caracteres de calidad en el genoma del tomate. HUESO, L.; PONS, C.; MARTÍNEZ, A.; O'CONNOR, J.E.; ORZAEZ, D.; GRANELL, A. (2013) A VIN1 GUS:: GFP fusion reveals activated sucrose metabolism programming occurring in interspersed cells En una segunda línea de investigación, nuestro grupo during tomato fruit ripening. Journal of Plant Physiology, 170, emplea los principios y las herramientas de la Biología 1113-1121 Sintética para convertir las plantas en biofactorías de productos de alto valor añadido. En el grupo hemos Capítulos de Libro desarrollado métodos que facilitan el ensamblaje de Book Chapters construcciones genéticas cada vez complejas a nivel de A. Granell and J.L. Rambla (2013) ‘Biosynthesis of volatile compounds In DNA. Nuestro objetivo es aprovechar esta capacidad para Fruit Ripening’ in ‘The Molecular Biology and Biochemistry of Fruit transferir instrucciones genéticas complejas al genoma de Ripening’ Pp. 135-161 plantas solanáceas (tomate, tabaco y especialmente PU Nicotiana benthamiana) y así conseguir redirigir parte de Cursos su programa genético hacia la síntesis de compuestos de Courses valor añadido. Usando Agrobacterium tumefaciens como PU D. Orzaez ‘Molecular Farming Cost Action FA0804 Meeting’ UPV 20 Horas lanzadera genética y en ocasiones con el concurso de vectores virales, aprendemos como producir grandes D.Orzaez ‘Training School On Multiple Gene Assembly Technologies For cantidades de anticuerpos, lectinas o antídotos frente a Metabolic Engineering And Fruit Biotechnology’ UPV 40 Horas venenos de serpiente de forma rápida y eficiente. D. Orzez ‘Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ IBMCP- UPV 35 Horas

A. Granell ‘Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ IBMCP- PU UPV 10 Horas FERNANDEZ -MORENO, J.P.; ORZAEZ, D.; GRANELL, A. (2013) VIGS: a tool to study fruit development in Solanum Tesis Doctorales lycopersicum. Methods in molecular biology (Clifton, N.J.) 975, 183-196 Doctoral Theses PU Gerardo Sánchez ‘Cartografiado de QTLs y genes candidato asociados a SÁNCHEZ, G.; VENEGAS-CALERÓN, M.; SALAS, J.J.; MONFORTE, metabolitos determinantes de la calidad de fruto en melocotón’ UPV A.; BADENES, M.L.; GRANELL, A. (2013) An integrative Director Tesis: A. Granell " omics" approach identifies new candidate genes to impact aroma volatiles in peach fruit. BMC Genomics, Patentes 14:343 FERNANDEZ DEL CARMEN, A.; GRANELL, A.; ORZAEZ, D (2013) Patents

Recombinant jacalin-like lectins are produced at high Orzaez, D.; Julve, JM; Granell, A.; Sarrion-Perdigones, A.; Gutierrez- levels in N. benthamiana and retain agglutination Cabrera , C (2013) “Método de producción de repertorios complejos de activity and sugar specificity. Journal of Biotechnology, proteínas recombinantes”( PCT/ES2013/070653 ) 163, 391-400

Proyectos SARRION-PERDIGONES, A.; VAZQUEZ-VILAR, M.; PALACÍ, J.; CASTELIJ NS, B.; FORMENT, J.; ZIARSOLO, P.; BLANCA, Projects

J.; GRANELL, A.; ORZAEZ, D. (2013) Goldenbraid 2.0: ‘Fabricando tomates saludables: biopiezas para intragenesis y molecular A comprehensive DNA assembly framework for plant farming en solanáceas’ MICINN BIO2010-15384 Del 01/01/2011 al synthetic biology. Plant Physiology, 162, 1618-1631 31/12/2013 IP: D. ORZAEZ

‘Producción de proteínas terapeúticas en biofactorias vegetales. Protebiov’ IPT-2011-0720-010000 Del 04/05/2011 al 31/12/2014 IP: D. ORZAEZ

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BIOTECNOLOGÍA Y MEJORA VEGETAL DE ESPECIES CULTIVADAS

GENÓMICA EN MEJORA VEGETAL

El principal objetivo es la aplicación de la genómica para la disección de genes o de QTLs implicados en caracteres de calidad de fruto en especies de interés

agronómico, fundamentalmente hortícolas. Nuestro cuerpo teórico se entronca en la genética de poblaciones, genética cuantitativa, evolución y teoría de la mejora que integramos con la agronomía, biología molecular y genómica. Pretendemos generar Investigadores de Plantilla / conocimiento y herramientas que sean útiles para el

Contracted Researchers desarrollo de nuevos cultivares que respondan a las Antonio J Monforte Gilabert (Cien tífico Titular CSIC / Research necesidades actuales del sector, así como, Scientific CSIC) conocimiento básico para comprender mejor las bases genéticas y, moleculares de la variación fenotípica de Investigadores Post-doctorales los caracteres de fruto. Utilizamos marcadores / Post -Doctorals Researchers moleculares, genotipado de alto rendimiento, mapas Aurora Díaz Bermúdez genéticos, análisis de QTLs y desarrollo de líneas de

Investigadores Pre-doctorales introgresión o QTL-NILs, con un énfasis especial en el / Pre -Doctorals Researchers descubrimiento de nueva variabilidad genética a partir Gerardo Sánchez Walter Barrantes Santamaría de especies silvestres o germoplasma no adaptado.

Investigadores Pre - do ctorales Los proyectos concretos que estamos desarrollando visitants / Pre-Doctorals son: (1) Caracterización de QTLs implicados en la Visitors Researchers Daniela Poma morfología del fruto y en la domesticación de melón. A partir de varias poblaciones de mapeo, hemos Técnicos de Laboratorio / localizado QTLs implicados en la forma del fruto y Laboratory Technicians estamos caracterizándolos para comprender mejor las Soledad Casal Ventura bases genéticas de éste carácter. También hemos Estudiante Máster / Master localizado QTLs implicados en caracteres relacionados Student con la domesticación del cultivo que probablemente Pablo Pérez Moreno han sido los responsables del aumento de tamaño y

contenido en pulpa comestible desde los melones silvestres a los cultivados. (2) Genética de la calidad del fruto de tomate. Hemos desarrollado una la colección de líneas de introgresión a partir del tomate silvestre Solanum pimpinellifolium, con la que estamos

diseccionar genéticamente caracteres de calidad de fruto como morfología, color, contenido en azúcares, acidez y compuestos volátiles.

Figura 1. Frutos característicos de las líneas de introgresión (SP_x-x) de Solanum pimpinellifolium en el fondo genético “Moneymaker”, cuyo fruto típico también se muestra en la parte inferior de la figura.

Figure 1. Typical fruits from some Solanum pimpinellifolium intorgression lines (SP_x-x) in the “Moneymake” genetic background (on the lower of the figure)

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PLANT BREEDING AND BIOTECHNOLOGY OF CROP SPECIES

GENOMICS IN PLANT BREEDING Publicaciones Publications

The principal scientific objective is the application of ESTERAS, C.; FORMISANO, G.; ROIG, C.; DÍAZ, A.; BLANCA, J.; GARCIA-MAS, J.; genomics to dissect genes or QTLs involved in fruit GÓMEZ-GUILLAMÓN, M.L.; LÓPEZ-SESÉ, A.I.; LÁZARO, A.; quality traits in horticultural species. Our theoretical MONFORTE, A.J.; PICÓ, B. (2013) SNP genotyping in melons: framework has its roots in population genetics , Genetic variation, population structure, and linkage quantitative genetics , evolution and breeding theory disequilibrium. TAG, Theoretical and applied genetics, Theoretische und angewandte Genetik, 126, 1285-1303 that we integrate with agronomy , molecular biology and genomics . We aim to generate knowledge and VEGAS, J.; GARCIA-MAS, J.; MONFORTE, A.J. (2013) Interaction between tools that are useful for the development of new QTLs induces an advance in ethylene biosynthesis during melon cultivars that meet the current needs of the sector, as fruit ripening. TAG, Theoretical and applied genetics, Theoretische und angewandte Genetik, 126, 1531-1544 well as basic knowledge to better understand the molecular and genetic basis of fruit phenotypic SÁNCHEZ, G.; VENEGAS-CALERÓN, M.; SALAS, J.J.; MONFORTE, A.; variation. We use molecular markers , high BADENES, M.L.; GRANELL, A. (2013) An integrative " omics" throughput genotyping , genetic mapping , QTL approach identifies new candidate genes to impact aroma volatiles in peach fruit. BMC Genomics, 14:343 analysis and development of introgression lines or QTL - NILs, with a special emphasis on the discovery Cursos of new genetic variation from wild or unadapted Courses germplasm .

The specific projects we are developing are: (1 ) A. Monforte ‘Genetic Association Analysis’ Mediterranean Agronomic Characterization of QTLs involved in fruit Institute of Chania, Chania, Grecia. 44 Horas morphology and domestication of melon. From several mapping populations , we have located QTLs A. Monforte ‘Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ IBMCP-UPV 10 Horas involved in fruit shape and are characterizing them to better understand the genetic basis of this character. Tesis Doctorales We have also located QTLs involved in crop Doctoral Theses domestication, as the increase in size and content of edible flesh from wild to cultivated melons. ( 2) Gerardo Sánchez ‘Cartografiado de QTL y genes candidatos asociados a Genetics of tomato fruit quality . We have developed a metabolitos determinantes de la calidad de fruto en melocotón’ UPV collection of introgression lines from wild tomato Directores de Tesis: A. Granell / A. Monforte Solanum pimpinellifolium , with which we are genetically dissecting fruit quality traits as Proyectos morphology , color, sugar content , acidity and Projects volatile compounds. ‘Sugars and fruit quality in melon’ PIM2010PKB-00691 Del 10/03/2011 al 28/02/2013 IP: A. Monforte

‘Desarrollo de variedades de melón por intercruzamientos y aplicación de marcadores moleculares’ Ref. 20130302 Del 01/01/2013 al 31/12/2015 IP: A. Monforte

‘El transporte por el floema, una nueva herramienta para mejora’ UPPTE/2012/159 01/01/2013 al 31/12/2013 IP: Mª Belén Picó

‘Descifrando la base genetica de la morfología del fruto y la domesticación de melón’ AGL2012-40130-C02-02 Del 01/01/2013 al 31/12/2015 IP: A. Monforte

Figura 2. Efecto de un QTL involucrado en el contenido en pulpa comestible. Tras el cruzamiento entre la variedad “Piel de Sapo” y el silvestre “Trigonus” se mapeó un QTL implicado en el contenido en pulpa. Los frutos (A) contiene los alelos de “Piel de Sapo”, mientras que los frutos (B) contienen los alelos del silvestre “Trigonus”, confirmándose los efectos de dicho QTL implicado en domesticación.

Figure 2. Effect of a QTL involved in edible flesh content. A QTL involved in that trait was mapped from the cross between the variety “Piel de Sapo” and the wild melon “Trigonus”. The (A) fruits contain “Piel de Sapo” alleles, where the (B) fruits contain the “Trigonus” allees, showing their effects of that QTL involved in domestication.

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La investigación en esta sublínea se centra en el conocimiento de los mecanismos moleculares subyacentes a la respuesta celular ante una variedad de agresiones abióticas, concretamente ante los estreses iónico, osmótico, químico o por frío, así como a la escasez de nutrientes. Para ello se utiliza una combinación de metodologías bioquímicas, genéticas y genómicas para identificar los determinantes moleculares y circuitos reguladores que permiten la adaptación de las plantas a las condiciones adversas. El conocimiento de estos determinantes y sus interacciones reguladoras proporcionará las herramientas para mejorar la tolerancia de los cultivos a los estreses salino, osmótico, químico y de temperaturas extremas.

El abordaje general de esta sublínea de investigación es el uso de la levadura Saccharomyces cerevisiae y la planta superior Arabidopsis thaliana como organismos modelos para definir la respuesta a los estreses abióticos a nivel molecular:

o Usando la levadura como modelo, se pretende identificar componentes de la compleja respuesta adaptativa a los estreses iónico e hiperosmótico, que implica cambios en la estructura de la cromatina y en la regulación transcripcional subsiguiente, en la modulación de la estabilidad y actividad de las proteínas de transporte, y en la regulación de las funciones mitocondriales. El sistema de la levadura es usado también para definir los circuitos reguladores subyacentes a la resistencia a drogas (estrés químico).

o En el sistema de Arabidopsis, los abordajes experimentales se centran en identificar los determinantes moleculares de la tolerancia a los estreses iónico, por frío y por sequía, y en caracterizar su funcion en la regulación génica, en el procesamiento del RNA mensajero, y en la capacidad de transporte específico de iones y la homeostasis iónica en general.

Como una aproximación complementaria, se están utilizando plantas resistentes al estrés de modo natural (tales como plantas halófilas o xerófilas) para investigar las respuestas al estrés abiótico bajo condiciones naturales, y para identificar determinantes de la tolerancia al estrés con posibles aplicaciones biotecnológicas.

Grupos de Investigación:

 Crecimiento Celular y Dianas Moleculares del Estrés Abiótico (Mulet, J.M.)

 Mecanismos de tolerancia a estrés abiótico en plantas (Vicente, O.)

 Circuitos Moleculares en Respuesta a Estrés Osmótico (Pascual-Ahuir; Proft, M.)

 Homeostasis Iónica, Estrés Celular y Genómica (Serrano, R.)

 Control de Nutrientes y Estabilidad Genómica (Murguía, J.R./ Gadea, J.)

 Regulación de las Proteínas de Transporte de la Membrana Plasmática (Yenush, L.)

 Biología Integrativa de Sistemas (Fares, M.)

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This part of the department investigates the molecular mechanisms of cellular responses to a variety of abiotic stresses such as salt, osmotic, chemical, temperature or nutrient stress. The molecular determinants of the adaptive responses are investigated by biochemical, genetic and genomic approaches. Identification of the genes regulating stress responses will provide biotechnological tools to improve the tolerance of crops to abiotic stresses.

Two model systems are utilized: the yeast Saccharomyces cerevisiae and the plant Arabidopsis thaliana:

o With the yeast system changes in chromatin structure, transcriptional regulation, membrane transporters and mitochondrial functions are investigated

o With the Arabidopsis system gene regulation, mRNA processing and ion homeostasis are investigated

As a complementary approach, halophilic and xerofilic plants naturally resistant to abiotic stresses are also utilized.

Research groups

 Cellular Growth and Molecular Targets of Abiotic Stress (Mulet, J.M.)

 Mechanisms of tolerance to abiotic stress in plants (Vicente, O.)

 Molecular Circuits in Response to Osmotic Stress (Pascual-Ahuir, A.; Proft. M.)

 Ion homeostasis, Cellular Stress and Genomics (Serrano, R.)

 Nutrient control and genomic stability (Murguía, J.R.; Gadea, J.)

 Regulation of Transport Proteins from Plasma Membrane (Yenush, L.)

 Integrative System Biology (Fares, M.)

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ESTRÉS ABIÓTICO

CRECIMIENTO CELULAR Y DIANAS MOLECULARES DEL ESTRÉS ABIÓTICO

El crecimiento (acumulación de masa) es un proceso complejo que determinará el tamaño final del organismo. Uno de los factores negativos para que la planta alcance su máximo tamaño es el estrés abiótico. Los efectos del estrés abiótico a nivel fisiológico son sobradamente conocidos, no obstante, todavía no disponemos de una descripción detallada de que procesos moleculares actúan como factores limitantes en condiciones de estrés abiótico (principalmente frío o sequía). Nuestro interés es identificar estas dianas moleculares

del estrés abiótico y determinar su interrelación con Investigadores de Plantilla / Contracted Researchers los mecanismos moleculares que determinan la Jose Miguel Mulet Salort acumulación de masa por parte de la célula. (Profesor Contratado Doctor UPV / El trabajo de laboratorio está centrado en los sistemas Professor UPV) modelo de levadura (Saccharomyces cerevisiae) y Investigadores Pre-doctorales / plantas (Arabidopsis thaliana). Una vez caracterizados, Pre- Doctorals Researchers en una siguiente etapa, tratamos de introducirlos en Ana Cristina Izquierdo Garcia plantas de cultivo para ver su capacidad para conferir Khaled Taibi tolerancia a stress y su potencial para optimizar Estudiante Trabajo Fin de cultivos con interés agronómico. Carrera y Fin de Máster / Final Year undergraduate Project and Master’s Thesis Students En estos momentos nuestro trabajo está centrado en Jose Gabriel Descals caracterizar el mecanismo de tolerancia a estrés Victoria Barja Afonso determinado por diferentes genes que hemos identificado en el laboratorio como posibles dianas de tolerancia a estrés por frío o sequía. Concretamente el mecanismo de tolerancia a frío determinado por los genes CRIO1-3, CRIO4 y CRIO5, y el de tolerancia a sequía de XERO1, y de XERO2. En colaboración con el grupo de Carmina Gisbert en el COMAV hemos introducido estos genes en diferentes solánaceas y cucurbitáceas. También hemos iniciado recientemente una línea de colaboración con el grupo de A.D. Campo tratando de caracterizar a nivel molecular las características que hacen que diferentes poblaciones naturales de pino sean más resistentes a frío o sequía que otras, de cara a programas de repoblación asistida.

80 ABIOTIC STRESS

CELLULAR GROWTH AND MOLECULAR TARGETS Publicaciones OF ABIOTIC STRESS Publications MULET, J.M. (2013) Ciencia y alimentación ecológica. Investigación y Growth (mass accumulation) is a complex process Ciencia, 1(446),42 that will determine the final size of the organisms. MULET, J.M.; LLOPIS-TORREGROSA, V.; PRIMO, C.; MARQUÉS, M.C.; Abiotic stress is one of the factors that negatively YENUSH, L. (2013) Endocytic regulation of alkali metal transport determines plant growth, preventing it to attain its proteins in mammals, yeast and plants. Current Genetics, 59, 207- potential maximum size. At the physiological level 230 abiotic stress is well characterized, even though, we SAINZ, M.; PÉREZ-RONTOMÉ, C.; RAMOS, J.; MULET, J.M.; JAMES, E.K.; do not have a detailed description of the molecular BHATTACHARJEE, U.; PETRICH, J.W.; BECANA, M. (2013) Plant processes that act as limiting factors under abiotic hemoglobins may be maintained in functional form by reduced stress conditions (mainly cold and drought). flavins in the nuclei, and confer differential tolerance to nitro- Our interest is to identify this abiotic stress molecular oxidative stress. Plant Journal, 76(5), 875-887 targets and determine its interrelations with the RIOS-GARCIA, G.; CABEDO-LOPEZ, M.; RULL-COSTA, B.; YENUSH, L.; molecular mechanisms that drive cell mass SERRANO, R.; MULET, J.M. (2013) Role of the yeast multidrug accumulation. transporter Qdr2 in cation homeostasis and the oxidative stress Our research is performed in the model systems response. FEMS Yeast Research, 13(1) 97-106 baker’s yeast (Saccharomyces cerevisiae) and Arabidopsis thaliana in plants. One chacterized those Capítulos de Libro Chapters of Book limiting factors, in the following step we use them to transform crop plants in order to characterize its Mulet, J.M. (2013) ‘La Ozonoterapia no vale para todo’ in ‘Grandes Enigmas ability to confer stress tolerance and its potential to de la Ciencia. Las curiosidades más soprendentes de nuestro mundo’ Pag. generate new crops with improved abiotic stress 74-76 tolerance. Mulet, J.M. (2013) ‘Salud, timos y agua de mar’ in ‘Grandes Enigmas de la Ciencia. Las curiosidades más soprendentes de nuestro mundo’ Pag. 64-66 At this moment our interest is focused on different genes that we have already identified in the Mulet, J.M. (2013) ‘El Concepto de Natural O Ecológico en el Supermercado. laboratory as potential molecular targets of cold and Ciencia Y Legislación’ in ‘El Derecho agrario valenciano y su aplicación a la empresa familiar agroalimentaria y los usos del suelo: aspectos jurídicos y drought stress. Specifically the cold tolerance económicos’ Pag. 139-146 determined by the CRIO1-3 genes, CRIO4 and CRIO5, and the drought tolerance by XERO1 and XERO2. Tesis Doctorales In collaboration with the group of Cramina Gisbert in Doctoral Theses the COMAV we have introduced these genes in differente solanum and cucubitum species. Gaetano Bissoli ‘Prolyl isomerases are important determinants of intracellular pH homeostasis in Arabidopsis thaliana’ UPV Directores de We have alsos started a collaboration with the group Tesis: R. Serrano / J.M. Mulet of A.D. del Campo consisting on the charcterization at the molecular level of the treats that determine that Cursos different natural pine tree populations culb be stress Courses resistants and other stress sensitive. We paln to apply this knowledge to assited migration programmes. Mulet, J.M. ‘Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ IBMCP- UPV 100 Horas

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ESTRÉS ABIÓTICO

MECANISMOS DE TOLERANCIA AL ESTRÉS ABIÓTICO EN PLANTAS

El trabajo del grupo se centra en el estudio de

los mecanismos bioquímicos y fisiológicos de respuesta de las plantas frente al estrés abiótico y cómo, en algunos casos, esas respuestas se traducen en tolerancia a estrés. Nos interesa especialmente la tolerancia a la sequía y a la salinidad del suelo, que son las condiciones ambientales que causan las mayores pérdidas en la producción agrícola mundial, a la vez que determinan en gran medida la distribución de las especies vegetales en la naturaleza.

Paradójicamente, la inmensa mayoría de estos Investigadores de Plantilla /Contracted Researchers estudios se han realizado utilizando el sistema modelo Oscar Vicente Meana de Arabidopsis thaliana, que no nos parece el más (Catedrático UPV / Full Professor adecuado para investigar mecanismos de tolerancia a UPV) estrés – por tratarse de una especie no tolerante. Por Mónica Tereza Boscaiu Neagu (Profesora Titular UPV / Research ello, hace algunos años iniciamos nuestra línea de Professor UPV) investigación actual, centrándonos en especies silvestres adaptadas a distintos tipos de estrés Investigadores Pre-doctorales – ambiental en sus hábitats naturales: halófitas, Pre- Doctorals Researchers Mohamad Al Hassan presentes en hábitats salinos; gipsófitas, adaptadas a Héctor Sánchez Rodríguez suelos yesíferos; y xerófitas, plantas de ambientes Marina Martínez Fuertes áridos y semiáridos. En esta línea, y en colaboración Francisco José Ramos Sánchez con profesores de la UPV de las áreas de Botánica y

Técnico Superior Especializado / Edafología, en los últimos años hemos investigando la Senior Technical Specialist activación de mecanismos específicos de tolerancia a Ricardo Gil Ortíz estrés abiótico en condiciones naturales, en un

Estudiantes de intercambio / número representativo de especies tolerantes. Para Exchange Students ello, hemos determinado cambios estacionales en Alexandra-Oana Gaspar varios marcadores bioquímicos, característicos de Andrea -Mariana Pacurar rutas específicas de respuesta a estrés, para Mihaela - Loredana Morosan Maria Eduarda Moreira Pinheiro dos correlacionarlos con el grado de estrés ambiental a Santos Oliveira que están sometidas las plantas, estimado a partir de Sara Priscila Lopes de Abreu la medida de distintos parámetros del suelo y de datos meteorológicos. Más recientemente, hemos ampliado Visitantes / Visitors Dhikra Zayoud nuestros estudios al análisis comparativo de las respuestas a estrés de especies muy relacionadas genéticamente (especies taxonómicamente próximas del mismo género), pero con distintos niveles de tolerancia. Estas estrategias experimentales, complementarias a abordajes más convencionales, nos están permitiendo obtener información novedosa y de interés con respecto a los mecanismos fisiológicos de respuesta a estrés ambiental de las plantas en sus hábitats naturales, y sobre su contribución relativa a los mecanismos de tolerancia de una especie determinada, distinguiendo así aquellas respuestas que son ecológicamente relevantes de las que no lo son.

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ABIOTIC STRESS

MECHANISMS OF TOLERANCE TO ABIOTIC STRESS IN PLANTS

The group's work focuses on the study of the GLAIED GHRAM, I.; BELGUITH, H.; MESSAOUDI, A.; FATTOUCH, S.; VICENTE, O.; BEN HAMIDA, J. (2013) Amplification of the active site of biochemical and physiological response mechanisms BnLIP3 gene of Brassica napus L. during germination. African of plants against abiotic stress and how, in some Journal of Biotechnology, 12, 3905-3913 cases, these responses result in stress tolerance. We are especially interested in tolerance to drought and GIL, R.; MOLINA, L.; NARANJO, M.A.; ATARES, S.; VICENTE, O. (2013) Efectos de la aplicación de Terrabion®, un bioestimulante a base high soil salinity, which are the environmental de aminoácidos, en el crecimiento y contenido en prolina en conditions that cause the greatest losses in global plantas de tomate cherry sometidas a condiciones de estrés. agricultural production, as well as largely determine Agrícola Vergel, 32, 364-372 the distribution of plant species in nature. GASPAR, A.; AL HASSAN, M.; PACURAR, A.; VICENTE, O.; BOSCAIU, M. Paradoxically, the vast majority of these studies have (2013) Comparative analysis of osmolyte accumulation in three been performed using the model plant Arabidopsis Juncus species, in response to abiotic stress. Bulletin of University thaliana , which does not seem to us to be the most of Agricultural Sciences and Veterinary Medicine, 70, 245-246 appropriate system to investigate mechanisms of GIL, R.; BOSCAIU, M.; LULL, C.; BAUTISTA, I.; LIDÓN, A.; VICENTE, O. (2013) stress tolerance – since it is a non-tolerant species. Are soluble carbohydrates ecologically relevant for salt tolerance Thus, some years ago we began our current line of in halophytes?. Functional Plant Biology, 40(9), 805-818 research focusing on wild species adapted to different types of environmental stress in their natural PARRA, L.; LLINARES, J.; BOSCAIU, M.; DONAT TORRES, M.P.; VICENTE, O.; BOIRA H. (2013) Effects of ion uptake for salt tolerance in several habitats: halophytes, present in saline habitats; Mediterranean halophytes. Bulletin of University of Agricultural gypsophytes, adapted to gypsum soils; and Sciences and Veterinary Medicine, 70, 257-258 xerophytes, plants of arid and semiarid environments. In this line, and in collaboration with BOSCAIU, M.; LULL, C.; LLINARES, J.; VICENTE, O.; BOIRA, H. (2013) Proline as a biochemical marker in relation to the ecology of two UPV professors from the Botany and Soil Science halophytic Juncus species. Journal of Plant Ecology-UK, 6, 177-186 areas, in recent years we have investigated the activation of specific mechanisms of abiotic stress BOSCAIU, M.; BAUTISTA, I.; LIDÓN, A.; LLINARES, J.; LULL, C.; DONAT, P.; tolerance under natural conditions, in a MAYORAL, O.; VICENTE, O. (2013) Environmental-dependent proline accumulation in plants living on gypsum soils. Acta representative number of tolerant plant species. To Physiologiae Plantarum, 35, 2193-2204 do this, we have determined seasonal changes in several biochemical markers characteristic of specific PACURAR, A.; AL HASSAN, M.; GASPAR, A.; BOSCAIU, M.; VICENTE, O. stress response pathways, which were then (2013) Stress-induced accumulation of osmoprotectants in four Plantago species. Bulletin of University of Agricultural Sciences and correlated with the degree of environmental stress Veterinary Medicine, 70, 255-256 affecting the plants, estimated from measurement of various soil parameters and meteorological data. Cursos More recently, we have extended our studies to the Courses comparative analysis of the responses to stress of species closely related genetically (taxonomically Bioquímica y Biología Molecular de Plantas Avanzada’ en Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas. IBMCP-UPV. 60 Horas. related species of the same genus), but with different levels of tolerance. ‘Ingeniería Genética Molecular’ en Titulación Ingeniero Agrónomo. UPV These experimental strategies, complementary to 45Horas more conventional approaches, are allowing us to obtain novel and interesting information regarding ‘Bioquímica y Biología Molecular de Plantas’ en Grado Biotecnología. UPV. 55 Horas the physiological mechanisms of response to environmental stress of plants in their natural ‘Fundamentos Químicos y Bioquímicos de los Procesos Alimentarios’ en la habitats, and their relative contribution to the Titulación de Ingeniero Agrónomo. 22 Horas. mechanisms of tolerance in a given species, thus distinguishing those responses that are ecologically ‘Biotechnological Applications of Halophytes’ Comenius University, relevant from those which are not. Bratislava (Eslovaquia) 5 Horas

Publicaciones ‘Biotechnological Applications of Halophytes’ University of Agricultural Publications Sciences and Veterinary Medicine (USAMV), Cluj-Napoca (Rumania) 8 Horas

VICENTE, O.; BOSCAIU, M. (2013) Biotechnological applications of Proyectos halophytes. Current Opinion in Biotechnology, 24, 25 Projects BOSCAIU, M.; VICENTE, O. (2013) Halophytic crops for a salinising world. Bulletin of University of Agricultural Sciences and 'Estudio de los efectos protectores de bioestimulantes frente a estres Veterinary Medicine, 70, 1-9 abiotico en levaduras y plantas de tomate' CDTI 2010 Del 22/12/2010 al 22/06/2013 IP: O. VICENTE 83

ESTRÉS ABIÓTICO

CIRCUITOS MOLECULARES EN RESPUESTA A ESTRÉS OSMÓTICO

El trabajo de nuestro grupo intenta descifrar los mecanismos moleculares y los distintos niveles fisiológicos que componen la adaptación a estrés en células eucariotas. Empleamos sobre todo el modelo celular de la levadura Saccharomyces cerevisiae en las siguientes líneas de investigación:

 La descripción cuantitativa y el conocimiento de los mecanismos moleculares de la dinámica de la regulación transcripcional en

respuesta a estrés químico, osmótico y Investigadores de Plantilla / oxidativo. Contracted Researchers Markus Proft (Científico Titular CSIC / Research  Comprender los mecanismos relevantes de la Scientific CSIC) memoria transcripcional en respuesta a Amparo Pascual-Ahuir Giner estrés. (Profesora Titular UPV / Research Professor UPV)  Descifrar los cambios dinámicos y adaptativos Investigadores Pre-doctorales / de la estructura y función mitocondrial en Pre -Doctorals Researchers respuesta a estrés. Alba Timón Gómez Alessandro Rienzo

Estudiantes TFC / Final Year Undergraduate Project student Sara Manzanares Estreder Elena Vanacloig Pedros Daniel Poveda Huertes

Fig 1: Sobreexpresión de subunidades del transportador mitocondrial de piruvato Mpc;

Fig 1: Effects of overexpression of different MPC genes encoding subunits of the mitochondrial pyruvate carrier

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ABIOTIC STRESS

MOLECULAR CIRCUITS IN RESPONSE TO OSMOTIC Publicaciones STRESS Publications

Our group aims at understanding the molecular MARTÍNEZ-MONTAÑÉS, F.; RIENZO, A.; POVEDA-HUERTES, D.; PASCUAL- AHUIR, A.; PROFT, M. (2013) Activator and repressor functions mechanisms and the interplay of different of the Mot3 transcription factor in the osmostress response of physiological levels in the adaptation to stress in Saccharomyces cerevisiae. Eukaryotic Cell, 12, 636-647 eukaryotic cells. We mainly employ the yeast model system in the following specific research lines: DOLZ-EDO, L.; RIENZO, A.; POVEDA-HUERTES, D.; PASCUAL-AHUIR, A.; PROFT, M (2013) Deciphering dynamic dose responses of natural promoters and single cis elements upon osmotic and oxidative stress in yeast. Molecular and Cellular Biology, 33(11), 2228-2240  Quantitatively describe and understand the molecular mechanisms of dynamic TIMÓN-GÓMEZ, A.; PROFT, M.; PASCUAL-AHUIR, A. (2013) Differential regulation of mitochondrial pyruvate carrier genes modulates transcriptional responses upon chemical, respiratory capacity and stress tolerance in yeast. PLoS ONE, osmotic and oxidative stress. 8(11), e79405

 Understand the mechanisms of transcriptional Cursos Courses memory upon stress.

A. Pascual-Ahuir ‘Biología Molecular Ingenería Genética Avanzada’ Máster  Unravel the dynamic and adaptive changes in Biotecnología Biomédica UPV 70 horas mitochondrial structure and metabolism upon stress. Proyectos Projects

‘Regulación de la cromatina y de la estructura mitocondrial en respuesta a estrés osmótico’ BFU2011-23326 Del 01/01/2012 al 31/12/2014 IP: M. Proft

Fig. 2 Sistema luciferasa para cuantificar la expresión génica in vivo en tiempo real

Fig. 2 Live cell luciferase system for the time elapsed measurement of gene expression

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ESTRÉS ABIÓTICO

El trabajo con Arabidopsis thaliana se divide entres temas:

a) Genes importantes para la homeostasis del pH intracelular;

b) Genes que mejoran la tolerancia a sequía;

Investigadores de Plantilla / c) Genes que mejoran la longevidad de semillas. Contracted Researchers Ramon Serrano Salom En el primer caso hemos aislado 9 genes de (Catedrático UPV / Full Professor UPV) Arabidopsis que por sobre-expresión en Arabidopsis mejoran la tolerancia a ácidos orgánicos débiles. Ya Investigadores Post-doctorales / Post-Doctoral Researchers publicados están la prolil-isomerasa ROF2 y la beta- Jesús Muñoz Bertomeu adaptina WAT1, ambos aumentan la expulsión de

Eduardo Bueso Rodenas protones en las raices. Gaetano Bissoli

Investigadores Pre-doctorales / En (b) tenemos un gen de Candida tropicais, HSR1, que Pre-Doctoral Researchers aumenta la tolerancia a sequía en Arabidopsis por Enric Sayas Montanyana Félix Martínez Macías inducir cierre de estomas. Marcos Caballero Molada Y finalmente en (c) hemos aislado 4 genes de

Arabidopsis que por sobre-expresión aumentan la Técnicos Superiores Especializados / Senior Technical longevidad de las semillas en Arabidopsis. Specialist Maria Dolores Planes Ferrer Consuelo Montesinos de Lago

A: el mutante wat1-1D germina y crece mucho mejor que el control (wt) en presencia de ácidos débiles. B: el mutante wat1-1D regula mejor que el control (wt) su pH intracelular en presencia de ácidos débiles

A: mutante wat1-1D germinates and grows better than control (wt) in presence of weak organic acids B: mutant wat1-1D regulates intracellular pH better than control (wt) in presence of weak organic acids

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ABIOTIC STRESS

ION HOMEOSTASIS, CELLULAR STRESS AND Publicaciones GENOMICS Publications

RIOS-GARCIA, G.; CABEDO-LOPEZ, M.; RULL-COSTA, B.; YENUSH, L.; Work with Arabidopsis thaliana is divided into three SERRANO, R.; MULET, J.M. (2013) Role of the yeast multidrug subjects: transporter Qdr2 in cation homeostasis and the oxidative stress response. FEMS Yeast Research, 13(1) 97-106 a) Genes important for intracellular pH homeostasis; NIÑOLES, R.; RUBIO, L.; GARCÍA-SÁNCHEZ, M.J.; FERNÁNDEZ, J.A.; BUESO, E.; ALEJANDRO, S.; SERRANO, R. (2013) A dominant-negative b) Genes improving drought tolerance; form of Arabidopsis AP-3 β-adaptin improves intracellular pH homeostasis. Plant Journal, 74, 557-568 c) Genes improving seed longevity. Tesis Doctorales In the first case we have isolated 9 Arabidopsis genes Doctoral Theses that by over-expression in Arabidopsis improve Daniele Sani ‘Evolución genómica por diseño molecular de levaduras tolerance to weak organic acids. Already published industriales’ UPV Directores de Tesis: A. Navarro / R. Serrano are the prolyl isomerase ROF2 (2012) and the beta- adaptin WAT1, both improve proton extrusion from Cursos roots. Courses

In (b) we have a gene from Candida tropicalis that R. Serrano ‘Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ IBMCP- UPV 45 Horas improve drought tolerance in Arabidopsis by inducing stomata closure. Proyectos

Finally in (c), we have isolated 4 Arabidopsis genes Projects that improve seed longevity upon over expression in ‘Caracterización Molecular de la Implicación de la Proteína Kinasa GCN2 en Arabidopsis. estreses abióticos en plantas’ PAID-06-11 Del 01/12/2011 al 01/12/2013 IP: R. Serrano

‘Mecanismos de transmisión de señales durante el metabolismo de glocosa y la acidificación intracelular: ampliando las funciones de la proteína fosfatasa 1 y la proteína kinasa Gcn 2’ MICINN BFU2011-22526 Del 01/01/2012 al 31/12/2014 IP: R. Serrano

‘Advancing yield stability and resource efficiency of crop plants (ADYSARC)’ EUI2009-03985 Del 01/12/2009 al 31/12/2013 IP: R. Serrano

‘Estudio de la relación entre crecimiento cellular, nutrición mineral y regulación del PH en la planta modelo Arabidopsis Thaliana’ PROMETEO/2010/038 Del 01/01/2010 al 31/12/2013 IP: R. Serrano

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ESTRÉS ABIÓTICO

CONTROL DE NUTRIENTES Y ESTABILIDAD

GENÓMICA

El proceso más agotador para una célula en crecimiento es la traducción proteica. Requiere una gran cantidad de energía, así como un suministro constante de los veinte aminoácidos. Además, las proteínas recién sintetizadas deben ser plegadas, ensambladas, modificadas covalentemente, y enviadas a sus compartimentos celulares. Por eso, no es de extrañar que una de las respuestas de la célula ante Investigadores de Plantilla / Contracted Researchers una situación de estrés implique la parada de este Jose Ramon Murguia proceso tan costoso energéticamente, vital para la (Profesor Titular UPV / Research homeostasis celular. Professor UPV) Jose Gadea (Profesor Titular UPV / Research Uno de los puntos de regulación de la traducción en Professor UPV) condiciones de estrés es la fosforilación de la

Investigadores Post-Doctorales subunidad alfa del factor de iniciación eIF2. Esta / Post-Doctoral Researchers rección la realiza en plantas la proteína quinasa GCN2. Pablo Torres En los últimos años, se han catalogado un número Investigadores Pre-Doctorales / creciente de condiciones de estrés que activan GCN2 y Pre-Doctorals Researchers Isabel Faus que presumiblemente bloquean la traducción. Estos resultados apuntan a que GCN2 está teniendo un papel Técnicos de Laboratorio / central en el mantenimiento de la homeostasis celular Laboratory Technicians Carolina del Cerro ante situaciones de estrés.

Estudiantes Fin de Carrera / En nuestro grupo, estamos interesados en Final Year Undergraduate Project Student comprender el papel de GCN2 en la respuesta a Laia Cañes estreses abióticos en plantas. Hemos visto que tanto el Rosa Davia Paula Llabata estrés salino, como el estrés ácido, el tratamiento con luz UV-B y el ayuno de aminoácidos son capaces de activar esta quinasa. ¿Cómo tiene lugar esta activación a nivel molecular? ¿Cúales son los efectos de eliminar este gen en las plantas? ¿Con quién está participando GCN2 para realizar su función molecular? Estas y otras preguntas están intentando ser respondidas en el laboratorio.

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ABIOTIC STRESS

NUTRIENT CONTROL AND GENOMIC STABILITY Publicaciones Publications

Translation is the most energy-intensive biochemical RODRIGUEZ-HERNANDEZ, C.J.; LLORENS-AGOST, M.; CALBÓ, J.; MURGUIA, process supporting cell growth. It requires a large J.R.; GUINOVART, J.J. (2013) Sodium tungstate modulates ATM amount of energy, as well as a reliable supply of all function upon DNA damage. FEBS Letters, 587, 1579-1586 twenty amino acids. Moreover, the nascent proteins MAS, N.; GALIANA, I.; MONDRAGÓN, L.; AZNAR, E.; CLIMENT, E.; CABEDO, must be folded, assembled, covalently modified, and N.; SANCENÓN, F.; MURGUÍA, JR; MARTÍNEZ-MÁÑEZ, R.; MARCOS, MD; AMORÓS, P. (2013) Enhanced Efficacy and sorted to the correct cellular compartment. Broadening of Antibacterial Action of Drugs via the Use of Therefore, it is not surprising that one of the main Capped Mesoporous Nanoparticles. Chemistry - A European Journal, 19(34), 11167-11171 responses of cells to stress conditions involves cessation of this energetically consumptive process, CLIMENT, E.; MONDRAGÕN, L.; MARTÍNEZ-MÁÑEZ, R.; SANCENÕN, F.; MARCOS, M.D.; MURGUÍA, J.R.; AMORÕS, P.; RURACK, K. (2013) normally vital to homeostasis. Selective, highly sensitive, and rapid detection of genomic DNA by using gated materials: Mycoplasma detection. Angewandte One of the main steps at which translation is Chemie - International Edition, 52(34), 8938-8942 regulated during stress is the phosphorylation of the CHIESA, M.A.; SICILIANO, M.F.; ORNELLA, L.; ROESCHLIN, R.A.; FAVARO, alpha subunit of the eIF2 initiation factor. This step is M.A.; DELGADO, N.P.; SENDÍN, L.N.; ORCE, I.G.; PLOPER, L.D.; performed in plants by the protein kinase GCN2. In VOJNOV, A.A.; GADEA, J.; FILIPPONE, M.P.; CASTAGNARO, A.P.; MARANO, M.R. (2013) Characterization of a variant of the last years, a growing number of stress conditions Xanthomonas citri subsp. citri that triggers a host-specific have been shown to activate GCN2 and presumably to defense response. Phytopathology, 103, 555-564 block translation. These results are placing GCN2 on CASTILLO, M.-C.; FORMENT, J.; GADEA, J.; CARRASCO, J.L.; JUAREZ, J.; stage as a central player in the maintenance of NAVARRO, L.; ANCILLO, G. (2013) Identification of transcription cellular homeostasis under stress conditions factors potentially involved in the juvenile to adult phase transition in Citrus. Annals of Botany, 112(7), 1371-1381

In our group, we are interested in unravelling the role Cursos of GCN2 in the response to abiotic stresses. We have Courses shown that salt stress, acid stress, UV-B treatment, and aminoacid depletion are activating this kinase. Gadea, J. ‘Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ IBMCP-UPV 55 Horas How is this activation taking place at the molecular level? Which are the effects of knocking-out this gene Gadea, J. ’Máster Biotecnología’ Universidad de Cordoba 10 Horas in the plants? Who is participating together with GCN2 in its cellular role? Using molecular and Proyectos genomic technologies, these and many other Projects questions are trying to be solved in the laboratory. ‘Caracterización Molecular de la Implicación de la Proteina Kinasa GCN2 en estreses abióticos en plantas” PAID-06-11 Desde el 01/12/2011 al 01/12/2013 IP: J. Gadea

‘NANOMED-GLIO’ Ref. 20130196 Desde 01/01/2013 al 31/12/2013 UPV- IIS LaFe IP: J.R. Murguia

‘Mecanismos de transmisión de señales durante el metabolismo de glucosa y la acidificación intracelular: ampliando las funciones de la proteína fosfatasa 1 y la proteína Kinasa Gcn 2’ MICINN BFU2011-22526 Del 01/01/2012 al 31/12/2014 IP: R. Serrano Participantes: J.R. Murguía / J. Gadea

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ESTRÉS ABIÓTICO

TRANSDUCCIÓN DE SEÑALES QUE REGULAN EL TRÁFICO INTRACELULAR DE TRANSPORTADORES

DE IONES Y NUTRIENTES

 DESCRIPCIÓN GENERAL DE LOS INTERESES DEL GRUPO

La regulación dinámica de los transportadores y canales de iones y nutrientes de la membrana plasmática es un campo de investigación en expansión. Estudios recientes realizados en plantas y animales, ponen de manifiesto que los mecanismos de regulación de los transportadores de la superficie celular dependientes de fosforilación y ubiquitinación Investigadores de Plantilla / Contracted Researchers juegan un papel esencial en el establecimiento y el Lynne Yenush mantenimiento de la homeostasis iónica en respuesta (Profesor Contratado Doctor UPV a las variaciones de las condiciones extracelulares. En / Professor UPV) nuestro grupo, estudiamos estos mecanismos de

Investigadores Post-doctorales regulación en los sistemas modelos Saccharomyces / Post-Doctoral Researchers cerevisiae y Arabidopsis thaliana. Mª Carmen Marqués Abordamos preguntas como: ¿Cómo se regulan los transportadores de iones y nutrientes de la membrana Investigadores Pre-doctorales Pre-Doctoral Researchers plasmática a nivel post-transcripcional? ¿Qué Vicent Llopis proteínas señalizadoras están involucradas en esta Cecilia Primo regulación?

Ayudantes de Investigación /Research Assintants  DESCRIPCIÓN DE LAS LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN Alba Ferri Sara Martínez Mecanismos de regulación de los transportadores de la Delfina Ordoñez membrana plasmática Pablo Sancho Estamos interesados en crear sistemas experimentales donde se pueda estudiar, a nivel molecular, los mecanismos de regulación post-traduccional de transportadores de iones y nutrientes y como estas modificaciones afectan a su tráfico intracelular. Aprovechando nuestra experiencia con el sistema modelo de levaduras, estamos llevando a cabo dos líneas básicas. En primer lugar, investigamos las funciones de kinasas, como Hal4, Hal5 y Snf1, que según nuestros datos o por analogía de kinasas relacionadas en la literatura, puedan regular el tráfico de proteínas de la membrana plasmática. Estamos desarrollando abordajes genéticos y bioquímicos para identificar los sustratos relevantes de estas enzimas. Basándonos en los datos conseguidos en levaduras, estamos empezando aplicar nuestros conocimientos a sistemas modelos de plantas, como Arabidopsis thaliana. Se ha descrito que los transportadores de iones, SOS1 y AKT1 se regulan por fosforilación. Localization of a yeast ion transport protein (Trk1 fused to Green Fluorescent Protein) in wild type (left) and kinase Estamos investigando los mecanismos de esta deletion mutants (hal4 hal5) (right). Vacuolar membranes regulación, que todavía se desconocen. (red).

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ABIOTIC STRESS

SIGNAL TRANSDUCTION REGULATING Publicaciones Publications INTRACELLULAR TRAFFICKING OF ION AND NUTRIENT TRANSPORTERS ROQUE, E.; SERWATOWSKA, J.; ROCHINA, M.C.; WEN, J.; MYSORE, K.S.; YENUSH, L.; BELTRÁN, J.P.; CAÑAS, L.A. (2013) Functional  GENERAL DESCRIPTION OF SCIENTIFIC specialization of duplicated AP3-like genes in Medicago INTERESTS: truncatula. Plant Journal, 73, 663-675

RIOS-GARCIA, G.; CABEDO-LOPEZ, M.; RULL-COSTA, B.; YENUSH, L.; Post-translational regulation of plasma membrane SERRANO, R.; MULET, J.M. (2013) Role of the yeast multidrug transport proteins has become an intense field of transporter Qdr2 in cation homeostasis and the oxidative stress international research in recent years. Mutations in response. FEMS Yeast Research, 13(1) 97-106 more than 60 ion channel genes are now known to MULET, J.M.; LLOPIS-TORREGROSA, V.; PRIMO, C.; MARQUÉS, M.C.; cause human disease (reviewed in (Kass, 2005). It is YENUSH, L. (2013) Endocytic regulation of alkali metal transport likely that genes encoding regulators of these proteins in mammals, yeast and plants. Current Genetics, 59, 207- transport proteins will also be implicated in at least 230 some of these afflictions. Moreover, several plant ion transporters which have been described to be Cursos regulated by phosphorylation (i.e., AKT1 and SOS1), Courses are important for plant stress tolerance.

We are interested in characterizing the signal Y. Lynne ‘Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ IBMCP- UPV 25 Horas transduction pathways that link extracellular cues to the dynamic control of proteins that transport ions and nutrients across the plasma membrane. At Proyectos Projects present, our group is focused on the study of the basic mechanisms underlying the regulation of plasma ‘Optimización de la tolerancia a estrés abiótico e infectividad de membrane transport proteins in the model organisms Metarhizium anisopliae por ingeniería genética para su uso en el control de Saccharomyces cerevisiae and Arabidopsis thaliana. plagas’ SP20120394 Del 01/01/2013 al 31/12/2013 IP: L.Yenush The types of questions we are currently investigating have to do with: How are plasma membrane ion and ‘The role of protein trafficking in ion and nutrient homeostasis in yeast’ MCINN BFU2011-30197-C03-03 Del 01/01/2012 al 31/12/2014 IP: L. nutrient transporters regulated post-translationally? Yenush How do post-translational modifications affect the intracellular trafficking of ion and nutrient transporters? What signalling proteins are involved in these regulatory processes?

 LINES OF INVESTIGATION:

Mechanisms of regulation of plasma membrane transport proteins in yeast and plants Our group is interested in developing experimental systems where we are able to study, at the molecular level, the mechanisms of post-translational regulation of ion and nutrient transporters and how these modifications affect intracellular trafficking. Taking advantage of our experience with the yeast model system, we are following two lines of investigation. First, we are studying the function of protein kinases, like Hal4, Hal5, and Snf1, which, based on our own data or results reported in the literature, are candidates to regulate the trafficking of plasma membrane proteins. We are using genetic and biochemical approaches to identify relevant substrates of these enzymes. Based on results obtained in yeast, we are applying our knowledge to the plant model system, Arabidopsis thaliana. Recently, several ion transport proteins, like Model of Ubiquitin-dependent endocytosis of selected transporters. (Mulet et al., 2013) SOS1 and AKT1 have been described to be regulated by phosphorylation. We are investigating the

mechanisms of this regulation.

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ESTRÉS ABIÓTICO

BIOLOGÍA INTEGRATIVA Y DE SISTEMAS

El objectivo fundamental de mi investigación se centra en el studio y determinación del origen de nuevas funciones y su implicación en la generación de complegidad biológica. En particular, mi laboratorio está interesado en la determinación de las trayectorias evolutivas, tanto a nivel de genes codificantes como en sus elementos reguladores, que los organismos siguen en su proceso adaptativo. Dichos intereses y objetivos son relevantes en areas que trascienden el mero interés fundamental y abren nuevas perspectivas en el desarrollo

biotecnológico y biomédico.

Investigadores de Plantilla / Contracted Research El interés de mi investigación se basa en el hecho que Mario A. Fares Riaño muchas innovaciones evolutivas están fuera de los (Científico Titular CSIC / Research límites de la evolución, puesto que tales innovaciones Scientific CSIC) requieren cambios dramáticos generalmente

Investigadores Post-doctorales / purificados por la selección natural. Sin embargo, bajo Post-Doctoral Researchers una serie de condiciones específicas, existen Lorenzo Carretero Paulet mechanisms capaces de reducir el coste que una Mario Xavier Ruiz González innovación supone permitiendo su supervivencia David Álvarez Ponce durante periodos evolutivos suficientemente largos. Técnicos Superiores Creemos que la supervivencia de tales innovaciones de Especializados / Senior forma críptica en las poblaciones naturales es clave Technical Specilist para su posterior emergencia como adaptaciones en Kais Fares ambientes cambiantes. Es por ello por lo que nuestro interés se centra en el Otros / Others José Aguilar studio de mecanismos capaces de impulsar el origen y Tahmineh Esfandani fijación de innovaciones biológicas. Los mecanismos por excelencia implicados en proporcionar robustez frente a cambios genéticos son las proteínas de choque térmico (también llamadas chaperonas moleculares) y la duplicación génica y genómica.

Basados en estos intereses, nuestra principal actividad investigadora se centra en:

 Diseccionar el mecanismo regulador de la robustez mutacional de las chaperonas moleculares  Entender como se generan nuevas funciones tras duplicaciones génicas y genómicas y que trayectorias evolutivas son más favorecidas  Identificar fenómenos de coevolución molecular con el fin de proporcionar una dimension de redes biológicas a nuestros estudios  Testar hipótesis concretas llevando a cabo experimentos de evolución microbiana bajo condiciones fuertemente controladas en el laboratorio

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ABIOTIC STRESS

INTEGRATIVE SYSTEM BIOLOGY Publicaciones Publications

The main aim of my research is the understanding of how novel functions and biological complexity RUIZ-GONZÁLEZ, M.X.; FARES, M.A. (2013) Coevolution analyses illuminate the dependencies between amino acid sites in the emerge in nature. In particular, we are interested in chaperonin system GroES-L. BMC Evolutionary Biology, 13: 156 identifying the evolutionary trajectories, at the genome and regulatory levels, to biological RUIZ-GONZÁLEZ, M.X.; LAUTH, J.; LEROY, C.; JAUNEAU, A.; GRYTA, H.; JARGEAT, P.; DEJEAN, A.; ORIVEL, J. (2013) An efficient protocol innovations. for isolating melanised chaetothyrialean anamorphic fungi This aim is relevant not only to the understanding of associated with plant-ants. Journal of Basic Microbiology, 53, 98- species diversification and the emergence of 100 complexity but also to provide key knowledge for CAMPOS, F.; CUEVAS-VELAZQUEZ, C.; FARES, M.A.; REYES, J.L.; biotechnological and biomedical developments. COVARRUBIAS, A.A. (2013) Group 1 LEA proteins, an ancestral Many biological innovations are simply off-limits for plant protein group, are also present in other eukaryotes, and in evolution because they involve dramatic changes to the archeae and bacteria domains. Molecular Genetics and organisms that are often not tolerated by natural Genomics, 288, 503-517 selection. CARRETERO-PAULET, L.; ALBERT, V.A.; FARES, M.A. (2013) Molecular However, under certain conditions, some molecular evolutionary mechanisms driving functional diversification of the mechanisms can minimize the effects of innovative HSP90A family of heat shock proteins in eukaryotes. Molecular mutations allowing them to survive in the genome Biology and Evolution, 30, 2035-2043 and become eventually fixed, potentially emerging as CARRETERO-PAULET, L.; LIPSKA, A.; PÉREZ-GIL, J.; SANGARI, F.J.; adaptive features when the environment changes. ALBERT, V.A.; RODRÍGUEZ-CONCEPCIÓN, M. (2013) Our focus is on the characterization and use of Evolutionary diversification and characterization of the buffering molecular mechanisms that provide eubacterial gene family encoding DXR type II, an alternative robustness to mutations allowing the exploration of isoprenoid biosynthetic enzyme. BMC Evolutionary Biology, 13, 180 larger genotypic networks, and thus originating novel phenotypes. HENDERSON, B.; FARES, M.A.; LUND, P.A. (2013) Chaperonin 60: A The main robustness mechanisms we study are heat- paradoxical, evolutionarily conserved protein family with multiple moonlighting functions. Biological Reviews, 88, 955-987 shock proteins, also known as molecular chaperones, and gene and genome duplications. FARES, M.A.; KEANE, O.M.; TOFT, C.; CARRETERO-PAULET, L.; JONES, G.W. To achieve our goal, we conduct theoretical and (2013) The Roles of Whole-Genome and Small-Scale Duplications experimental research in a diverse range of fields. In in the Functional Specialization of Saccharomyces cerevisiae Genes. PLoS Genetics, 9(1), e1003176 particular, we test specific evolutionary scenarios by evolving microbes under laboratory-controlled SABLOK, G.; MUDUNURI, SB.; PATNANA, S.; POPOVA, M.; FARES, MA; experiments and analyzing the consequences of PORTA NL. (2013) ChloroMitoSSRDB: open source repository of specific evolutionary dynamics at the genome and perfect and imperfect repeats in organelle genomes for physiological levels. evolutionary genomics. DNA Research, 20(2), 127-133

ALVAREZ-PONCE, D.; AGUADÉ, M.; ROZAS, J. (2013) Comment on "the The main research conducted in my laboratory is molecular evolutionary patterns of the insulin/FOXO signaling based on the following: pathway". Evolutionary Bioinformatics, 9, 229-234

ALVAREZ-PONCE, D.; LOPEZ, P.; BAPTESTE, E.; MCINERNEY, J.O. (2013)  Dissecting the role of molecular chaperones in Gene similarity networks provide tools for understanding regulating mutational robustness and eukaryote origins and evolution. Proceedings of the National functional innovation. Academy of Sciences of The United States of America, 110, e1594-  Determining the role of gene and genome e1603

duplication in functional diversification.  Identifying molecular coevolution and Cursos coadaptation. Courses  Testing evolutionary hypotheses using M. Fares ‘Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ IBMCP- experimental evolution with microbes. UPV 10 Horas

Proyectos Projects

‘The role of gene duplication in the complexity of biological systems: reshaping mutational dynamics and origination of biological innovations’ MICINN BFU2012-36346 Del 01/01/2013 al 31/12/2015 IP: M. Fares

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Este grupo estudia los mecanismos de resistencia de las plantas a viroides, virus, bacterias, hongos e insectos, prestando especial atención al papel biológico de metabolitos y proteínas en la respuesta defensiva de las plantas contra plagas y patógenos. Los objetivos generales son los siguientes:

 Identificar un sistema general de respuesta de las plantas al estrés integrado por múltiples rutas de transducción de señales que convergen en un número reducido de moléculas señalizadoras y defensivas.

 Realizar estudios metabolómicos en diferentes interacciones planta-patógeno en búsqueda de metabolitos implicados en rutas de señalización que activan la respuesta defensiva de las plantas contra patógenos.

 Obtener plantas transgénicas que muestren niveles alterados de metabolitos previamente identificados con potencial interés biológico o biotecnológico.

 El objetivo final es obtener cultivos más resistentes a estrés biótico que permitan prácticas agrícolas más sostenibles y compatibles con la protección del medio ambiente.

Grupos de Investigación:

 Señalización y Respuesta al Estrés Biótico (Conejero, V.; Bellés, J.M.; Lisón, P.; Rodrigo, I.: López-Gresa, M.P.)

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This group studies the resistance mechanisms of plants to viroids, virus, bacteria, fungi and insects, focusing on the role of metabolites and proteins in the plant defence responses against pests and pathogens. The general goals are:

 To identify a general plant response system to stress, integrated by multiple signal transduction pathways converging in a reduced number of signal and defence molecules.

 To conduct metabolomic studies in different plant-pathogen interactions in search of metabolites involved in signaling pathways that activate plant defence responses against pathogens.

 To obtain transgenic plants displaying altered levels of the previously identified metabolites with a potential biological or biothecnological interest.

 The final goal is to generate crops more resistant to biotic stress leading to environmentally-friendly agricultural practices.

Research Group

 Signaling and Responses to to Biotic Stress (Conejero, V., Bellés, J.M., Lisón, P., Rodrigo, I.; López-Gresa, M.P.)

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ESTRÉS BIÓTICO

SEÑALIZACIÓN Y RESPUESTA AL ESTRÉS BIÓTICO

Las plantas han desarrollado un sistema defensivo muy eficiente para defenderse de multitud de agresiones ambientales. Dicho sistema está formado fundamentalmente por defensas inducibles y por barreras constitutivas. Las defensas inducibles forman una red multicomponente que integra armas defensivas de función biológica diversa. Empleando las interacciones planta-patógeno tomate/Viroide de la Exocortis de los Cítricos (CEVd); tomate/Virus del Mosaico del Tomate (ToMV) o Virus del Bronceado del Investigadores de Plantilla / Tomate (TSWV) y tomate/Pseudomonas syringae), Contracted Researchers nuestro laboratorio ha contribuido a la caracterización Vicente Conejero Tomás (Catedrático de componentes proteicos y metabólicos que UPV / Full Professor-UPV) Jose María Bellés Albert componen dicha red de defensa en tomate. Nuestro (Profesor Titular UPV / Professor objetivo general es contribuir al conocimiento del UPV) sistema defensivo de las plantas y obtener plantas más María Purificación Lisón Párraga resistentes a las agresiones externas, así como (Profesor Contratado Doctor UPV / Professor UPV) encontrar compuestos naturales asociados a la Ismael Rodrigo Bravo respuesta defensiva con propiedades biotecnológicas (Profesor Titular UPV / Professor de interés. Nuestros objetivos concretos son: UPV)

Investigadores Post-doctorales /  PAPEL DEL ÁCIDO GENTÍSICO EN DISTINTAS Post-Doctoral Researchers INTERACCIONES PLANTA-PATÓGENO. En María Pilar López Gresa nuestro laboratorio se ha constatado que el ácido gentísico (ácido 2,5-hidroxibenzoico, Investigadores Pre-doctorales / Pre-Doctoral Researchers GA) actúa como molécula señal en Laura Campos Beneyto determinadas interacciones planta-patógeno.

Técnicos Medios de Laboratorio /  ANÁLISIS METABOLÓMICO DE DISTINTAS Intermediate level Laboratory Technicians INTERACCIONES PLANTA-PATÓGENO. El Asunción Saurí Ferrando objetivo es caracterizar nuevos metabolitos implicados en la interacción de plantas de Técnicos Especialistas de tomate con CEVd, ToMV, TSWV or P. syringae, Laboratorio / Laboratory Technicians usando distintas plataformas metabólicas: LC- Cristina Torres Vidal MS, GC-MS, y NMR. Un hallazgo bastante prometedor obtenido en nuestro laboratorio Trabajo Fin de Carrera / Final Year ha sido la caracterización, en hojas de tomate undergraduate Project Student Ana Ruiz Pastor infectadas por P. syringae, de la trans- Marta Hernández Carretero feruloilnoradrenalina, un nuevo metabolito, Elias Kabbas Piñango con una potente actividad antioxidante María Ribes Moya (Patente Internacional WO2011ES70269 20110415).

 PLANTAS TRANSGÉNICAS CON NIVELES ALTERADOS DE COMPUESTOS FENÓLICOS. Se pretende obtener plantas transgénicas de tomate que sobre-expresen o silencien enzimas clave que regulen la biosíntesis de aquellos metabolitos caracterizados en el análisis metabolómico (apartado 2) que posean propiedades biológicas de interés con el objeto de estudiar in vivo su función biológica.

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BIOTIC STRESS

SIGNALING AND RESPONSES TO BIOTIC STRESS Publicaciones Publications Plants have developed a very efficient defence MUÑOZ-FAMBUENA, N.; MESEJO, C.; AGUSTÍ, M.; TÁRRAGA, S.; IGLESIAS, system to cope with the wide array of potential D.J.; PRIMO-MILLO, E.; GONZÁLEZ-MAS, M.C. (2013) Proteomic environmental aggressors. This system is endowed analysis of " Moncada" mandarin leaves with contrasting with mostly inducible defences and with constitutive fruit load. Plant Physiology and Biochemistry, 62, 95-106 barriers as well. The inducible defences form a multi- PLAZAS, M.; LÓPEZ-GRESA, M.P.; VILANOVA, S.; TORRES, C.; HURTADO, M.; component network that integrates defence weapons GRAMAZIO, P.; ANDÚJAR, I.; HERRÁIZ, F.J.; BELLÉS, J.M.; with very diverse biological function. Using the plant- PROHENS, J. (2013) Diversity and relationships in key traits pathogen interactions tomato/Citrus Exocortis Viroid for functional and apparent quality in a collection of (CEVd); tomato/Tomato Mosaic Virus (ToMV) or eggplant: Fruit phenolics content, antioxidant activity, polyphenol oxidase activity, and browning. Journal of Tomato Spotted Wilt Virus (TSWV); and Agricultural and Food Chemistry, 61, 8871-8879 tomato/Pseudomonas syringae as working models, our laboratory has contributed to reveal the existence of HERNÁNDEZ-GIL, J.; FERRER, S.; CABEDO, N.; LÓPEZ-GRESA, M.P.; this network of inducible defences in plants and to CASTIÑEIRAS, A.; LLORET, F. (2013) Two copper complexes from two novel naphthalene-sulfonyl-triazole ligands: characterize some of their protein and metabolite Different nuclearity and different DNA binding and cleavage components. The general objective of our research is to capabilities. Journal of Inorganic Biochemistry, 125, 50-63 improve the knowledge of the plant defence system to obtain plants more resistant to environmental stresses LISÓN, P.; TÁRRAGA, S.; LÓPEZ-GRESA, P.; SAURÍ, A.; TORRES, C.; CAMPOS, L.; BELLÉS, J.M.; CONEJERO, V.; RODRIGO, I. (2013) A noncoding and to find natural compounds associated to plant- plant pathogen provokes both transcriptional and pathogen interactions with potential biotechnological posttranscriptional alterations in tomato. Proteomics, 13, 833- applications. We plan to focus on the following 844 objectives: Cursos  ROLE OF GENTISIC ACID IN PLANT- Courses PATHOGEN INTERACTIONS. The role of gentisic acid (2,5-dihydroxybenzoic acid, GA) Conejero, V. ‘Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ IBMCP-UPV 10 Horas as a pathogen-inducible signal molecule has been established in our laboratory. We are Rodrigo, I. ‘Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ interested in studying the role of this IBMCP-UPV 10 Horas metabolite as a complementary signal to Lisón, P. ‘Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ salicylic acid for activation of plant defences in IBMCP-UPV 30 Horas tomato plants. López-Gresa, M.P. ‘Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’  METABOLOMIC STUDY OF PLANT PATHOGEN IBMCP-UPV 10 Horas

INTERACTIONS. The purpose is to characterize new secondary metabolites from the Proyectos phenylpropanoid pathway involved in the Projects interaction of tomato with CEVd, ToMV, TSWV ‘Caracterización de genes y metabolitos implicados en la respuesta or P. syringae using different metabolomic defensiva de las plantas frente a patogenos’ BIO2012-33419 Del platforms: LC-MS, GC-MS, and NMR. A very 01/01/2013 al 31/12/2015 IP: J.M. Belles promising achievement we have already obtained is the finding in tomato leaves of trans-feruloylnoradrenaline, an undescribed compound with a strong antioxidant activity (International patent WO2011ES70269 20110415).

 TRANSGENIC PLANTS WITH ALTERED LEVELS OF METABOLITES INVOLVED IN DEFENCE. Upon characterization of stress-induced compounds with desirable in vitro properties, our objective is to obtain transgenic plants over-expressing or silencing key enzymes regulating their biosynthesis in order to investigate their in vivo biological properties.

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Esta sublínea de investigación está desarrollada por investigadores con un amplio espectro de intereses en la biología molecular, la evolución y la interacción con el huésped de virus y viroides de plantas. El objetivo final es el diseño de estrategias nuevas y racionales de control de estos agentes infecciosos y el desarrollo de aplicaciones biotecnológicas directamente a partir de nuestra investigación en virología de plantas.

Nuestros esfuerzos se concentran en entender mejor cómo los virus y viroides: a) se replican, b) se mueven a través de la planta, c) interaccionan con componentes del hospedador, d) interfieren con las defensas de la planta y, e) causan enfermedades (patogenicidad). Asimismo, estamos interesados en los mecanismos subyacentes a la evolución del genoma vira/viroidal y a su epidemiología, para así comprender los factores genético-poblacionales responsables de la enorme variabilidad y adaptabilidad de virus y viroides.

Adicionalmente, pretendemos convertirnos en un referente internacional en el campo de la Virología de plantas y continuar aplicando las nuevas tecnologías "ómicas" para el estudio del ciclo biológico de patógenos virales, combinando esta aproximación con el uso de conceptos y herramientas procedentes de la Biología de Sistemas para el análisis eficiente de los datos "ómicos".

Grupos de investigación:

 Biología Molecular de Patógenos Virales y Subvirales de Plantas. (C. Hernández)

 Genómica Funcional y Biotecnología de RNAs no Codificantes. (M. De la Peña)

 Biotecnología de Virus de Plantas (J.A. Darós)

 Viroides: Estructura, Función y Evolución. (R. Flores)

 Virología Molecular de Plantas (V. Pallás / J. Sánchez-Navarro)

 Virología Evolutiva y de Sistemas (S.F. Elena)

98 The research in this Department is carried out by scientists with a wide range of interests related with the molecular biology, evolution and interaction with the host of plant viruses and viroids. The ultimate goal is the design of novel and rationale control strategies for these infectious agents and the development of new tools derived from our investigations for use in Biotechnology.

We try to improve the understanding of how plant virus/viroids: (i) replicate, (ii) move throughout the plant, (iii) interact with their hosts, (iv) interfere with host defences and, (v) cause diseases (pathogenesis). Our efforts are also focused on the study of the mechanisms underlying virus/viroid evolution and epidemiology, in order to gain knowledge on the forces driving the enormous genetic variability and adaptability that characterize virus/viroid populations.

In addition, we attempt to become an International Reference Department in the Plant Virology field. Furthermore, we intent to continue with the application of “omic” technologies to plant virology studies and plan to start using Systems Biology concepts and tools to efficiently manage the vast amount of data derived from the “omic” approaches.

Research groups

 Molecular Biology of Plant Viral and Subviral Pathogens (C. Hernández)

 Functional Genomics and Biotechnology of Non-Coding RNAs (M. De la Peña)

 Plant Virus Biotechnology (J.A. Darós)

 Viroids: Structure, Function y Evolution (R. Flores)

 Plant Molecular Virology (V. Pallás / J. Sánchez-Navarro)

 Evolutionary Systems Virology (S.F. Elena)

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VIROLOGÍA MOLECULAR Y EVOLOUTIVA DE PLANTAS

BIOLOGÍA MOLECULAR DE PATÓGENOS VIRALES Y

SUBVIRALES DE PLANTAS

El trabajo del grupo se dirige fundamentalmente al estudio de los factores que determinan la infección/acumulación de un virus en un huésped determinado. Como dicha acumulación será esencialmente el resultado del balance entre multiplicación viral y degradación, nuestra atención está centrada en los acontecimientos que influencian estos dos procesos. Concretamente, estamos priorizando el análisis de los mecanismos de replicación, transcripción y traducción de genomas virales así como de las estrategias desarrolladas por el Investigadores de Plantilla / patógeno para suprimir la respuesta defensiva del Contracted Researhers huésped basada en silenciamiento por RNA. Como Carmen Hernández modelos, estamos utilizando pequeños virus de RNA, (Científico Titular CSIC / Research Scientific CSIC) pertenecientes a la familia Tombusviridae, que se caracterizan por poseer un genoma relativamente Investigadores Pre-doctorales sencillo lo que facilita los abordajes experimentales. / Pre-Doctoral Researchers Marta Blanco Pérez

Líneas de investigación Titulados Superiores Especializados / Senior Technical Specialist Miryam Pérez Cañamás  Identificación y caracterización de elementos

Estudiante Trabajo Fin de estructurales del RNA viral y de factores proteicos Carrera / Final Year (virales/celulares) implicados en la regulación de undergraduate Project Student los procesos de replicación, transcripción y/o David Martínez Gabaldón traducción de virus.

Estancia Prácticas / Student Traineeships Anchel de Jaime Soguero  Estudio de la función viral de supresión del Antonia García Alcaraz silenciamiento por RNA. Raquel Bertí Martínez

Cristina Fernández Soler

 Análisis de la posible interferencia de la infección viral con rutas de silenciamiento del huésped.

Fig. 1 Detección de virus mediante bioensayo en Chenopodium quinoa e hibridación “tissue printing”

Fig. 1 Virus detection through bioassay on Chenopodium quinoa plants and tissue printing hybridization

100 PLANT MOLECULAR AND EVOLUTIONARY VIROLOGY

MOLECULAR BIOLOGY OF PLANT VIRAL AND Cursos SUBVIRAL PATHOGENS Courses

C. Hernández ‘Participación como profesor externo en Máster The Group of Molecular Biology of Viral and Subviral Universitario en Investigación en Biología Molecular, Celular y Genética’ Plant Pathogens focuses its research activity on the Universidad de Valencia 2 Horas study of factors that influence virus infection/accumulation in a given host. As such C. Hernández ‘Máster Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ IBMCP- UPV 2 Horas accumulation will essentially be the result of the balance among viral multiplication and degradation, Proyectos we put our attention on the events that influence Projects these two processes. Particularly, we prioritize the study of the replication, transcription and translation ‘Analysis of a commensalist plant-virus interaction: study of viral of virus genomes as well as the analysis of the viral accumulation determinants and inspection of potential host epigenetic changes owing to infection’ MICINN BFU2012-36095 Del 01/01/2013 al suppression of host defense response based on RNA 31/12/2015 IP: C. Hernández silencing. As models, we employ small RNA viruses (Tombusviridae) with a relatively simple genome organization in order to facilitate reverse genetic approaches.

Research lines

 Identification and characterization of (local and/or long-range) RNA elements within viral genomes that act as signals for modulating molecular events such as translation, replication and transcription of viral mRNAs. Identification and characterization of viral and host factors involved in these processes.

 Study of RNA silencing suppression activities from viral genomes.

 Analysis of the impact that virus infection produces on host RNA silencing pathways.

Fig. 2 Análisis de la localización subcelular de proteínas virales fusionadas a proteínas fluorescentes

Fig. 2 Analysis of subcelullar localization of viral proteins tagged with fluorescent markers

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VIROLOGÍA MOLECULAR Y EVOLOUTIVA DE PLANTAS

GENÓMICA FUNCIONAL Y BIOTECNOLOGÍA DE RNAS NO CODIFICANTES

El desarrollo reciente de técnicas genómicas y de secuenciación masiva está dando a conocer multitud de nuevas formas de regulación génica y genómica. Toda esta información apunta a un grado de complejidad superior en la Biología de eucariotas pluricelulares que hace replantearnos el concepto de gen así como la posible función de cada base del genoma.

Investigadores de Plantilla / Dentro de esta revolución destaca especialmente el Contracted Researchers papel que la molécula de RNA desempeña en multitud Marcos De la Peña (Científico Titular CSIC / Research de procesos biológicos, más allá del de mero Scientific CSIC) intermediario de la información genética.

Investigadores Post-Doctorales En nuestro grupo estamos interesados en encontrar y / Post-Doctoral Researchers Amelia Cevera Olagüe caracterizar nuevas funciones biológicas para los RNAs no codificantes, centrándonos especialmente en Investigadores Pre-doctorales / sus propiedades catalíticas (ribozimas) y reguladoras

Pre-Doctoral Researchers (riboreguladores), así como en intentar dotar de Denisse Urbina utilidad Biotecnológica a las capacidades detectadas.

En una segunda línea de trabajo, estudiamos el papel que juegan en la regulación de la expresión génica elementos tan frecuentes como los retrotransposones o las regiones intrónicas de los pre-mRNAs

eucarióticos. Para todo ello, en el laboratorio

utilizamos aproximaciones multidisciplinares que

combinan la Bioinformática, Bioquímica y Biología Molecular y Estructural, empleando las plantas como sistema biológico experimental de referencia.

Fig. 1. Esquema de los análisis bioinformáticos utilizados en la búsqueda de nuevos dominios de RNA funcionales en genomas eucarióticos, en los que combinamos algoritmos de búsqueda de estructuras secundarias con búsquedas basadas en homología de secuencia.

Fig. 1. Schematic representation of the bioinformatic analyses that we follow to look for new functional RNA domains in eukaryotic genomes, where we combine structure-based algorithms with homology-based searches.

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PLANT MOLECULAR AND EVOLUTIONARY VIROLOGY

FUNCTIONAL GENOMICS AND BIOTECHNOLOGY Proyectos OF NON-CODING RNAS Projects

‘El autocorte del RNA como una actividad biológica universal: búsqueda de The recent advances in the genomic techniques and nuevos ribozimas, funciones y aplicaciones biotecnológicas’ MICINN massive sequencing is unveiling a plethora of new BFU2011-23398. Del 01/01/2012 al 31/12/2014. IP: M. De la Peña forms of genetic and genomic regulation. All this information points to an extra level of complexity in the biology of multicellular eukaryotes, which raises even the concept of gene again or the possible functions of every genomic base pair.

A paradigmatic case within this revolution is exemplified by the RNA and the new roles that this molecule plays in many biological processes. In our group, we are interested in finding and characterizing novel biological functions for non- coding RNAs, focusing especially on their catalytic (ribozymes) and regulatory (riboswitches) capabilities, and trying to derive them into Biotechnological applications.

In a second line of research, we are studying the role that retrotransposons or intronic regions of eukaryotic pre-mRNAs play in the regulation of gene expression. For all this, in our laboratory we follow multidisciplinary approaches that combine Bioinformatics, Biochemistry and Molecular and Structural Biology, mainly using plants as experimental biological systems.

Fig. 2 Modelo para la estructura de una ribozima de cabeza de martillo

Fig. 2 A three-dimensional model of the hammerhead ribozyme

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VIROLOGÍA MOLECULAR Y EVOLOUTIVA DE PLANTAS

BIOTECNOLOGÍA DE VIRUS DE PLANTAS

El grupo investiga las interacciones que se establecen a nivel molecular entre las plantas y algunos de sus patógenos, como son los virus y los viroides. Con ello se pretende avanzar en el conocimiento de conceptos básicos de la biología molecular de las enfermedades de las plantas, pero también poder desarrollar estrategias biotecnológicas para la protección, mejora e innovación en los cultivos. Nuestra investigación

consiste en: (1) identificar los factores de la planta huésped implicados en el ciclo infeccioso de virus y Investigadores de Plantilla / viroides, (2) caracterizar bioquímica y funcionalmente Contracted Researchers las interacciones que se establecen entre los factores José Antonio Daròs Arnau del patógeno y los factores de la planta huésped, y (3) (Científico Titular CSIC / Research Scientific CSIC) desarrollar herramientas biotecnológicas para la protección, mejora e innovación en los cultivos Investigadores Post-doctorales / basadas en el conocimiento de las interacciones Post-Doctoral Researchers planta-virus. Mark Zwart

Investigadores Pre-doctorales / Pre-Doctoral Researchers Líneas de investigación: Fernando Martínez García Eszter Majer

Técnicos de Laboratorio /  Caracterización de factores del huésped Technicians Laboratory implicados en el ciclo infeccioso de potyvirus Verónica Aragonés Blasco y viroides. Teresa Cordero Cucart

Trabajo Fin de Máster / Master’s  Implicación de las proteínas P1 y HC-Pro de Thesis Students los potyvirus en la traducción de proteínas en Anna-Maria Treutler María Inmaculada Monzó Donat las células infectadas.

Trabajo Fin de Carrera / Final  RNasas y ligasas del huésped implicadas en el Year Undergraduate Project procesamiento de los RNAs viroidales durante Student su replicación. Irene Senabre López Paula Torres Borja David Ortiz Sánchez  Ingeniería metabólica de plantas mediante María Teresa Saura Sánchez vectores virales. Carmen Villanueva Ruiz Lidia Cerdán García Daniel Sancho Mensat  Identificación de genes de resistencia a virus de plantas. Visitantes / Visitors Francesco Di Serio  Producción de RNAs recombinantes en Danielle Gobatto Ines Maestro Inarejos bacterias mediante un sistema que utiliza elementos de la biología de los viroides.

104 PLANT MOLECULAR AND EVOLUTIONARY VIROLOGY

PLANT VIRUS BIOTECHNOLOGY Publicaciones Publications We research the interactions established at the CONTRERAS-PAREDES, C.A.; SILVA-ROSALES, L.; DARÓS, J.A.; ALEJANDRI- molecular level between plants and some of their RAMÍREZ, N.D.; DINKOVA, T.D. (2013) The absence of eukaryotic pathogens like viruses and viroids. With this, we initiation factor eIF(iso)4E affects the systemic spread of a pretend to advance in the knowledge of basic Tobacco etch virus isolate in Arabidopsis thaliana. Molecular concepts of the molecular biology of plant diseases, Plant-Microbe Interactions, 26, 461-470 but also to develop biotechnological strategies for MARTÍNEZ, F.; ELENA, S.F.; DARÒS, J.A. (2013) Fate of artificial microRNA- crop protection, improvement and innovation. Our mediated resistance to plant viruses in mixed infections. research consists of: (1) to identify host factors Phytopathology, 103, 870-876 involved in the infectious cycles of viruses and LAFFORGUE, G.; MARTÍNEZ, F.; NIU, Q.-W.; CHUA, N.-H.; DARÒS, J.A.; viroids, (2) to characterize biochemically and ELENA, S.F. (2013) Improving the effectiveness of artificial functionally the interactions established between microRNA (amir)-mediated resistance against turnip mosaic pathogen and host plant factors, and (3) to develop virus by combining two amirs or by targeting highly conserved biotechnological tools for crop protection, viral genomic regions. Journal of Virology, 87, 8254-8256 improvement and innovation based on our RODRIGO, G.; LANDRAIN, T.E.; MAJER, E.; DARÒS, J.A.; JARAMILLO, A. knowledge about plant-pathogen interaction. (2013) Full Design Automation of Multi-State RNA Devices to Program Gene Expression Using Energy-Based Optimization. PLoS Computational Biology, 9(8), e1003172

Research lines: MAJER, E.; DARÒS, J.A.; ZWART, M.P. (2013) Stability and fitness impact of the visually discernible Rosea1 marker in the Tobacco etch virus genome. VIRUSES, 5, 2153-2168  Characterization of host factors involved in the infectious cycle of potyviruses and viroids. Tesis Doctorales Doctoral Theses  Involvement of potyviral proteins P1 y HC-Pro on protein translation in infected cells. uillaume harles . afforgue ‘Resistance to virus infection mediated by artificial microRNAs: estimating the likelihood of escape mutants’ Universidad de Valencia. Directores: S.F. Elena / J.A. Daròs  Host RNases and ligases involved in viroid RNAs processing during replication. Proyectos Projects  Plant metabolic engineering using viral vectors. ‘Patógenos de RNA de plantas: interacción con el huésped y desarrollo de  Identification of resistance genes against plant herramientas biotecnológicas’ MICINN BIO2011-26741 Del 01/01/2012 al 31/12/2014 IP: J.A. Daròs viruses. ‘Producción de un inóculo comercializable de la cepa avirulenta ATCC PV-  Production of recombinant RNAs in bacteria 593 del potyvirus del mosaico amarillo del calabacín para su uso en using elements of viroids biology. protección cruzada de cucurbitáceas frente a cepas virulentas de dicho virus’ INVESTIGACIONES Y APLICACIONES BIOTECNOLÓGICAS S.L. CSIC 13/0606 IBMCP IAB Del 23/09/2012 al 22/02/2013 IP: J.A. Daròs

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VIROLOGÍA MOLECULAR Y EVOLOUTIVA DE PLANTAS

VIROIDES: ESTRUCTURA, FUNCIÓN Y EVOLUCIÓN

Objetivos científicos y metodologías

El trabajo del grupo está dirigido esencialmente al estudio de los viroides, pequeños RNAs subvirales de plantas con un gran interés desde una perspectiva básica, pues son el peldaño más bajo de toda la escala biológica, como desde un punto de vista aplicado ya que inducen importantes enfermedades. En particular, estudiamos su estructura molecular, mecanismos de replicación (enzimas y ribozimas implicados), mecanismos de patogénesis y origen evolutivo. Parte Investigadores de Plantilla / de nuestros esfuerzos se dedican asimismo al estudio Contracted Researchers Ricardo Flores Pedauyé de un ribovirus de cítricos causante de una (Profesor de investigación CSIC / enfermedad (tristeza) de notable importancia Research Professor CSIC) económica, con particular énfasis en una proteína codificada por el genoma viral con la que se han Investigadores Post-doctorales / Post-Doctoral Researchers asociado alguno de los síntomas característicos de esta Sonia Delgado Villar enfermedad. Susana Ruiz Ruiz Las metodologías empleadas son las de la Biología Pedro Serra Alfonso Molecular y Celular, así como las bioinformáticas.

Investigadores Pre-doctorales / Pre-Doctoral Researchers Colaboraciones internacionales Sofia Minoia Maria-Desamparados Ahuir Roca El grupo mantiene colaboraciones con otros grupos internacionales, fundamentalmente europeos y más Visitiantes / Visitors Walter S. Davino específicamente de Italia, así como nacionales, en Roberta Spàno particular de Valencia, con los que comparte proyectos de investigación.

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PLANT MOLECULAR AND EVOLUTIONARY VIROLOGY

VIROIDS: STRUCTURE, FUNCTION AND Publicaciones Publications EVOLUTION DI SERIO, F.; STRADIS, A.; DELGADO, S.; FLORES, R.; NAVARRO, B. (2013) Cytopathic effects incited by viroid RNAs and putative underlying mechanisms. Frontiers in Plant Science, 3, 288 Scientific objectives and methodologies VERHOEVEN, J.T.J.; MEEKES, E.T.M.; ROENHORST, J.W.; FLORES, R.; SERRA, P. (2013) Dahlia latent viroid: A recombinant new species of the Our research work is esentially focused on the study family Pospiviroidae posing intriguing questions about its origin of viroids, small subviral RNAs from plants having a and classification. Journal of General Virology, 94, 711-719

great interest from a basic perspective -they are the RUIZ-RUIZ, S.; SOLER, N.; SÁNCHEZ-NAVARRO, J.A; FAGOAGA, C.; LÓPEZ, lowest known step of the biological scale- as well as C.; NAVARRO, L.; MORENO, P.; PEÑA, L.; FLORES, R. (2013) Citrus tristeza virus p23: Determinants for nucleolar localization from an applied point of view since they induce and their influence on suppression of RNA silencing and important diseases. Particularly, we investigate their pathogenesis. Molecular Plant-Microbe Interactions, 26, 306-318

molecular structure, mechanism of replication FLORES, R.; RUIZ-RUIZ, S.; SOLER, N.; SÁNCHEZ-NAVARRO, J.A; FAGOAGA, (enzymes and ribozymes involved), mechanism of C.; LÓPEZ, C.; NAVARRO, L.; MORENO, P.; PEÑA, L. (2013) Citrus pathogenesis, and evolutive origin. We are also tristeza virus p23: A unique protein mediating key virus-host interactions. Frontiers in Microbiology, 4: 98 currently devoting efforts to the study of a citrus ribovirus causing a disease (tristeza) of great FLORES, R.; MORENO, P.; FALK, B.; MARTELLI, G.P.; DAWSON, W.O. (2013) e-Book on Closteroviridae. Frontiers in Microbiology, 4: 411 economic importance, with particular emphasis on a

protein encoded in the viral genome with wich some Cursos some of the characteristic symptoms of this disease Courses have been associated. The methodologies employed are those of Molecular and Cellular Biology, as well as R. Flores ‘Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ IBMCP-UPV 12,5 Horas those from Bioinformatics.

Proyectos Projects

International collaborations ‘Viroids: structural domains, transcription initiation, interactions with host Argonaute proteins, and mutation rates’ MICINN BFU2011-28443 Del The group mantains scientific links with international 01/01/2011 al 31/12/2014 IP: R. Flores groups essentially from Europe, and with national groups, particularly from the Valencian area, sharing

research projects with them.

Sitios subcelulares de acumulación preferente de la proteína p23 del virus de la tristeza de los cítricos (CTV). Examen con microscopía confocal láser de hojas de Nicotiana benthamiana agroinfiltradas con una construcción para expresar la proteína recombinante p23-GFP, que se acumula predominantemente en (A) dos compartimentos nucleares (N), el nucleolo (No) y cuerpos de Cajal (CB), y en (B) plasmodesmos (P).

Preferential subcellular accumulation of protein p23 from citrus tristeza virus(CTV). Examination with confocal laser-scanning microscopy of leaves from Nicotiana benthamiana agroinfiltrated with a construct for expressing the recombinant protein p23- GFP, which accumulates predominantly in (A) two nuclear (N) compartments, the nucleolus (No) and Cajal bodies (CB), and in (B) plasmodesmata (P).

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VIROLOGÍA MOLECULAR Y EVOLOUTIVA DE PLANTAS

VIROLOGÍA MOLECULAR DE PLANTAS

Un gran número de evidencias han puesto de manifiesto que los virus y viroides usurpan rutas y factores celulares para llevar a cabo su ciclo infectivo. Nuestro Grupo de investigación aborda el estudio del tráfico intra- e inter-celular de virus de interés agronómico, especialmente carmovirus que afectan a cucurbitáceas e ilarvirus de frutales de hueso. En este punto abordamos el estudio de las rutas y/o factores del huésped que los virus usurpan para, desde los sitios de síntesis, alcanzar los plasmodesmos e invadir las células contiguas. Investigadores de Plantilla / Además, se estudia el transporte vascular tanto de Contracted Researchers Vicente Pallás virus y de viroides tratando de identificar factores

(Profesor de Investigación CSIC / celulares asi como las interacciones RNA-proteína que Research Professor CSIC) faciliten dicha traslocación. Por último, en ambas Jesús A. Sanchez-Navarro (Científico Titular CSIC / Research clases de fitopatógenos se pretende abordar el estudio Scientific CSIC) de los mecanismos por los cuales desencadenan un Gustavo Gómez proceso patogénico en sus huéspedes respectivos, con (Científico Titular CSIC / Research especial interés en el fenómeno de silenciamiento de Scientific CSIC) RNA. Investigadores Post-doctorales / Todos estos estudios van encaminados a poder Post- Doctoral Researchers diseñar estrategias antivirales que permitan modular Frederic Aparicio Herrero o impedir el desarrollo de la enfermedad. M Carmen Herranz Gordo Por último, el conocimiento de todos estos procesos es Jose A. Navarro Bohigues de especial interés para conocer cómo las plantas coordinan las funciones fisiológicas esenciales Investigadores Pre-doctorales / acometidas por órganos separados físicamente, un Pre-Doctoral Researchers aspecto que puede tener consecuencias Ana Peiro Morell Marta Serra Soriano biotecnológicas importantes y un gran impacto en la Mayte Castellano producción y calidad nutritiva.

Técnicos Superiores Especializados / Senior Technical Specialist Lorena Corachan Valencia

Fig. 1 Arriba: Asociación de la proteína de movimiento del MNSV 7B (en verde) con vesículas de Golgi (centro). Abajo: asociación de la MNSV 7B con filamentos de actina.

Fig. 1 Up: Association of the movement protein MNSV p7B (in green) with Golgi vesicles (centre). Down: association of MNSV p7B with actin filaments.

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PLANT MOLECULAR AND EVOLUTIONARY VIROLOGY

PLANT MOLECULAR VIROLOGY Publicaciones Publications

A large body of evidence has revealed that plant FAJARDO, T.V.M.; PEIRÓ, A.; PALLÁS, V.; SÁNCHEZ-NAVARRO, J.A. (2013) viruses and viroids hijack routes and cell hosts to Systemic transport of Alfalfa mosaic virus can be mediated by the accomplish their infectious cycle. Our Research movement proteins of several viruses assigned to five genera of Groups addresses the study of the intra- and the 30K family. Journal of General Virology, 94, 677-681 intercellular movement of viruses and viroids in their GÓMEZ, G.; PALLÁS, V. (2013) Viroids: A light in the darkness of the susceptible host plants, with special emphasis to lncRNA-directed regulatory networks in plants. New Phytologist, carmoviruses affecting cucurbits and ilarviruses and 198, 10-15 viroids affecting stone fruits. PALLAS, V (2013) Una breve historia del fenómeno del silenciamiento del Regarding this issue our Group addresses the study of RNA. Contribuciones de la Virología a su descubrimiento. the routes and/or host factors that plant viruses and Virología, 16(1), 14-21 viroids usurp to, from the synthesis sites, reach the plasmodesmata and invade neighbor cells. PALLAS, V.; APARICIO, F.; HERRANZ, M.C.; SANCHEZ-NAVARRO, J.A.; In addition, we study the vascular transport of plant SCOTT, S.W. (2013) The Molecular Biology of Ilarviruses. Advances in Virus Research, 87, 139-181 viruses and viroids by trying to identify host factors and RNA-protein ineteractions required for that PALLAS, V.; GOMEZ, G. (2013) Phloem RNA-binding proteins as potential translocation. components of the long-distance RNA transport system. Frontiers

Finally, for both types of pathosystems we study how in Plant Science, 4, 130 these different phytopathogens cause the pathogenic HERRANZ, M.C.; NIEHL, A.; ROSALES, M.; FIORE, N.; ZAMORANO, A.; process in their respective hosts, especially those GRANELL, A.; PALLAS, V. (2013) A remarkable synergistic effect derived from the RNA silencing mechanism. All these at the transcriptomic level in peach fruits doubly infected by prunus necrotic ringspot virus and peach latent mosaic viroid. studies have the final goal to try to design antiviral Virology Journal, 10: 164 strategies that allow modulating or inhibiting the progress of the disease. SÁNCHEZ-NAVARRO, J.A.; ZWART, M.P.; ELENA, S.F. (2013) Effects of the The knowledge of all these concepts is of especial number of genome segments on primary and systemic infections with a multipartite plant RNA virus. Journal of Virology, 87, relevance to understand how plants coordinate the 10805-10815 essential physiological functions performed by distantly separated organs, an issue that can have RUIZ-RUIZ, S.; SOLER, N.; SÁNCHEZ-NAVARRO, J.A; FAGOAGA, C.; LÓPEZ, important biotechnological consequences and a great C.; NAVARRO, L.; MORENO, P.; PEÑA, L.; FLORES, R. (2013) Citrus impact in food production and nutritional quality. tristeza virus p23: Determinants for nucleolar localization and their influence on suppression of RNA silencing and pathogenesis. Molecular Plant-Microbe Interactions, 26, 306-318

FLORES, R.; RUIZ-RUIZ, S.; SOLER, N.; SÁNCHEZ-NAVARRO, J.A; FAGOAGA, C.; LÓPEZ, C.; NAVARRO, L.; MORENO, P.; PEÑA, L. (2013) Citrus tristeza virus p23: A unique protein mediating key virus-host interactions. Frontiers in Microbiology, 4: 98 Cursos Courses

Pallás, V. ‘Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ IBMCP-UPV 10 Horas

J.S. Sánchez-Navarro ‘Determinación de Virus en Vid. Viticultura Actual’ Escuela de Viticultura y Enología de Requena 4 Horas

Proyectos Projects

‘Identificación y caracterización de macromoléculas floemáticas asociadas al transporte sistémico de RNAs endógenos y patogénicos y a la señal de silenciamiento génico en miembros de la familia Cucurbitaceae’ GVA Fig. 2 Viriones de PNRSV (A) y reconstrucción tridimensional del TSV PROMETEO/2011/003 Del 01/05/2011 al 01/05/2014 IP: V. Pallás (B). Tomado de Pallas et al., 2013 (Adv. Virus Res. 87:139-181). ‘Trafico intracelular, intercelular y vascular de RNAs y proteinas virales y Fig. 2 PNRSV virions (A) and tridimensional reconstitution of TSV (B). Adapted from Pallas et al., 2013 (Adv. Virus Res. 87:139-181). subvirales en plantas’ MICINN BIO2011-25018 Del 01/01/2012 al 31/12/2014 IP: V. Pallás

‘Aplicación industrial de la detección polivalente de doce virus que afectan al cultivo del clavel y de gerbera mediante el uso de polisondas’ BARBERET & BLANC IBERICA S.A. Desde 01/10/2012 al 01/10/2015 IP: J.A. Sánchez- Navarro

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VIROLOGÍA MOLECULAR Y EVOLOUTIVA DE PLANTAS

VIROLOGÍA EVOLUTIVA Y DE SISTEMAS

Trabajamos en la intersección entre la biología evolutiva y la virología. En general, nuestros intereses científicos se centran en el estudio de los mecanismos que generan y mantienen la variabilidad genética de los virus de RNA y como éstos se adaptan a sus huéspedes. Nuestra aproximación al problema es multidisciplinar: evolución experimental, modelización matemática, y epidemiología molecular. Solo mencionar algunos de los temas en los que ahora trabajamos:

1. Caracterización de las propiedades estadísticas de las Investigadores de Plantilla / distribuciones de efectos mutacionales sobre eficacia y Contracted Researchers virulencia. Efecto del fondo genético (epistasias) y de la Santiago F. Elena Fito especie de huésped (norma de reacción) sobre estas (Profesor de Investigación CSIC / Research Professor CSIC) distribuciones. 2. Efecto de heterogeneidad en la respuesta a la infección en Investigadores Post-doctorales / la composición de la población viral. Post-Doctoral Researchers 3. Genética evolutiva del proceso de adaptación de los virus Mark Zwart emergentes a sus nuevos huéspedes así como el papel de los Susana Martín compromisos en eficacia en la evolución de la gama de Guillermo Rodrigo Tárrega huéspedes. Guillermo P. Bernet Zamanillo 4. Una aproximación de biología de sistemas evolutiva a las José L. Carrasco Jiménez Nicolas Tromas interacciones moleculares entre la célula huésped y el virus. Combinando técnicas ómicas y teoría de redes complejas Investigadores Pre-doctorales / estamos explorando como las pocas proteínas virales Pre-Doctoral Researchers perturban las complejas redes regulatorias y bioquímicas de Guillaume Lafforgue la célula huésped, dando como resultado la enfermedad. Julia Hillung 5. Interacción entre robustez genética y evolucionabilidad. Anouk Willemsen ¿Cuáles son las ventajas a corto y largo plazo de la robustez Héctor Cervera Benet genética para organismos tan mutables como los virus de

Técnico Superior Actividades RNA? Técnicas y Profesionales / Senior 6. Determinar la topografía de los paisajes adaptativos y su Technical Specialist dependencia con la especie huésped. Paula Agudo Comas 7. La evolución de la complejidad genómica en virus de RNA. Estamos particularmente interesados en la adquisición de Técnicos Especialista Grado Medio nuevos genes, la perdida de genes innecesarios y la / Intermediate Technical Specialist evolución de nuevas arquitecturas genéticas (e.g., Francisca de la Iglesia Jordán segmentación).

8. La supresión del silenciamiento del RNA como una estrategia viral para desmontar defensas de la planta. Estamos evaluando la durabilidad de resistencias basadas en la expresión transgénica de microRNAs artificiales diseñados para tener como diana el genoma viral. 9. En colaboración con otros grupos, estamos realizando estudios de epidemiología molecular y filogeografía para distintos virus agronómicamente importantes (e.g., tristeza de los cítricos, mosaic del pepino dulce o enanismo del Publicaciones trigo).

Publications LALIC , J.; ELENA, S.F. (2013) Epistasis between mutations is host-dependent for an RNA virus. Biology Letters, ZWART, M.P.; PIJLMAN, G.P.; SARDANYÉS, J.; DUARTE, J.; 9(1), 20120396 JANUÁRIO, C.; ELENA, S.F. (2013) Complex dynamics of

defective interfering baculoviruses during serial passage RODRIGO, G.; ELENA, S.F. (2013) MicroRNA precursors are in insect cells. Journal of Biological Physics, 39(2), 327-342 not structurally robust but plastic. Genome Biology

and Evolution, 5, 181-186 ZWART, M.P.; TROMAS, N.; ELENA, S.F. (2013) Model-selection-

based approach for calculating cellular multiplicity of BEDHOMME, S.; LAFFORGUE, G.; ELENA, S.F. (2013) infection during virus colonization of multi-cellular hosts. Genotypic but not phenotypic historical contingency PLoS ONE, 28(5), e64657 revealed by viral experimental evolution. BMC

Evolutionary Biology, 13 (46) DAVINO, S.; WILLEMSEN, A.; PANNO, S.; DAVINO, M.; CATARA, A.;

ELENA, S.F.; RUBIO, L. (2013) Emergence and

phylodynamics of Citrus tristeza virus in Sicily, Italy. PLoS

ONE, 8:e66700 110

PLANT MOLECULAR AND EVOLUTIONARY VIROLOGY

EVOLUTIONA RY SYSTEMS VIROLOGY

We work in the multidisciplinary edge between evolutionary biology and virology. In general, our scientific interests are KASSEM, M.A.; JUAREZ, M.; GÓMEZ, P.; MENGUAL, C.M.; SEMPERE, R.N.; related with the mechanisms that generate and maintain the PLAZA, M.; ELENA, S.F.; MORENO, A.; FERERES, A.; ARANDA, M.A. (2013) Genetic diversity and potential vectors and reservoirs of genetic variability of RNA viruses and how they adapt to their Cucurbit aphid-borne yellows virus in southeastern Spain. hosts. Our approach to the problem is multidisciplinary: Phytopathology, 103, 1188-1197 experimental evolution, mathematical modelling, and molecular epidemiology. Just to mention some of the topics LALIC , J.; ELENA, S.F. (2013) Plant RNA virus fitness predictability: we are working now: contribution of genetic and environmental factors. Plant Pathology, 62, 10-18 1. Characterizing the statistical properties of the distributions of mutational effects on fitness and virulence. Effect of LARCOMBE, S.D.; BEDHOMME, S.; GARNIER, S.; CELLIER-HOLZEM, E.; FAIVRE, B.; SORCI, G. (2013) Social interactions modulate the genetic background (epistasis) and host species (norm of virulence of avian malaria infection. International Journal for reaction) on these distributions. Parasitology, 43, 861-867 2. Effect of host genetic heterogeneity in susceptibility to infection in the composition of viral populations. MAJER, E.; DARÒS, J.A.; ZWART, M.P. (2013) Stability and fitness impact of 3. Evolutionary genetics of adaptation to their naïve hosts of the visually discernible Rosea1 marker in the Tobacco etch virus new emerging viruses and the role of fitness trade-offs on the genome. VIRUSES, 5, 2153-2168 evolution of host range. 4. An evolutionary systems biology approach to the molecular STEINMANN, E.; DOERRBECKER, J.; FRIESLAND, M.; RIEBESEHL, N.; GINKEL, C.; HILLUNG, J.; GENTZSCH, J.; LAUBER, C.; BROWN, R.; interactions between host cell and virus. Combining omic FRENTZEN, A.; PIETSCHMANN, T. (2013) Characterization of techniques with complex networks theory we are trying to hepatitis C virus intra- and intergenotypic chimeras reveals a understand how the few viral proteins are perturbing the role of the glycoproteins in virus envelopment. Journal of host complex networks of regulatory and biochemical Virology, 87(4), 13297-13306 interactions, resulting in disease. 5. Interplay between genetic robustness and evolvability. Tesis Doctorales What are the short-and long-term advantages of genetic Doctoral Theses robustness for highly mutable RNA viruses? 6. Determining the topography of virus’ adaptive fitness Nicolas Tromas ‘Evaluating fundamental life-history traits for Tobacco etch potyvirus’ Universidad de Valencia Director Tesis: S.F. Elena landscapes and their dependence on host species. 7. The evolution of genome complexity in RNA viruses. We Guillaume C.G. Lafforgue ‘Resistance to virus infection mediated by are particularly interested in the acquisition of new genes, artificial microRNAs: estimating the likelihood of escape mutants’ the removal of unnecessary genes and the evolution of new Universidad de Valencia Directores de Tesis: S.F. Elena / J.A. Daròs genetic architectures (e.g., segmented genomes). 8. The suppression of RNA silencing as a viral strategy to Cursos overcome plant defences. We are evaluating the durability of Courses resistances based on the transgenic expression of artificial microRNAs designed to target viral genomes. S.F. Elena ‘Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas’ UPV- IBMCP 10 Horas 9. As a result of collaborations, we are doing molecular epidemiology and phylogeographic studies for several .F. lena ‘Experimental Microbial Evolution - Máster de Biomedicina y agronomically important viruses (e.g., citrus tristeza, pepino Biología Molecular’ Universidad de Cantabria (Santander) 3 Horas mosaic, or wheat dwarf viruses). S.F. Elena ‘Biología Evolutiva de la Emergencia de Virus de RNA - Máster de Virología’ Universidad Complutense de Madrid 1,5 Horas Proyectos LAFFORGUE, G.; MARTÍNEZ, F.; NIU, Q.-W.; CHUA, N.-H.; DARÓS, J.A.; Projects ELENA, S.F. (2013) Improving the effectiveness of artificial microRNA (amir)-mediated resistance against ‘Evolution of evolution – EvoEvo’ Comisión Europea -FP7 Del 01/11/2013 turnip mosaic virus by combining two amirs or by al 31/10/2017 IP: S.F. Elena targeting highly conserved viral genomic regions. Journal of Virology, 87, 8254-8256 ‘Evolutionary Systems Virology: epistasis and the ruggedness of adaptive landscapes, mutations inregulatory sequences, and the host determinants MARTÍNEZ, F.; ELENA, S.F.; DARÒS, J.A. (2013) Fate of artificial of viral fitness’ MINECO BFU2012-30805 Del 01/01/2013 al 31/12/2015 microRNA-mediated resistance to plant viruses in mixed IP: S.F. Elena infections. Phytopathology, 103, 870-876 ‘Estudio de la variabilidad genética del virus causante del síndrome SÁNCHEZ-NAVARRO, J.A.; ZWART, M.P.; ELENA, S.F. (2013) Effects respiratorio y reproductivo porcino (PRRSV) Contrato Invest. Y Desarrollo of the number of genome segments on primary and con Laboratorios Hipra, SA Del 01/01/2011 al 31/12/2013 IP: S.F. Elena systemic infections with a multipartite plant RNA virus. Journal of Virology, 87, 10805-10815 ‘Implicaciones evolutivas de la supresión del silenciamiento del RNA por parte de proteínas virales’ GVA PROMETEO/2010/019 Del 01/01/2011 al HILLUNG, J.; ELENA, S.F.; CUEVAS, J.M. (2013) Intra-specific 31/12/2013 IP: S.F. Elena variability and biological relevance of P3N-PIPO protein length in potyviruses. BMC Evolutionary Biology, 13: 249 ‘Experimental evolution of genome architecture and complexity in RNA virus’ John Templeton Foundation JTF22371 Del 01/01/2012 al 31/12/2013 IP: S.F. Elena 111