METABOLISMO DEL CARBONO Y SU RELACIÓN CON LA PRODUCCIÓN VEGETAL
El grupo está enfocado a la búsqueda de herramientas para mejorar la producción vegetal tanto desde la optimización de la calidad como del aumento del rendimiento de los cultivos, a través del estudio de distintas vías del metabolismo del carbono.
Biosíntesis de compuestos de reserva en semillas
Investigadora Responsable: Dra. Mariel GerrardWheeler
Resumen
Se analiza cómo se produce la acumulación de hidratos de carbono, aceites y proteínas de reserva en semillas y cómo este llenado depende del metabolismo in situ y de la llegada de bloques de construcción desde la planta madre. Estos compuestos no sólo proporcionan energía para la germinación, sino que también son materia prima para la alimentación humana y animal y los biocombustibles. El objetivo es identificar determinantes moleculares claves para la síntesis de cada componente de la semilla. Actualmente gran parte del trabajo está enfocado en el cultivo de soja, dada su gran importancia en la Argentina y a que nuestra provincia es un actor clave en su producción, procesamiento y comercialización. También se realizan estudios en la especie modelo Arabidopsisthalianay en la oleaginosa ricino, la cual posee características morfológicas y bioquímicas contrastantes a soja y potencial para su incorporación en la industria energética.
Publicaciones destacadas
Pavlovic T., Margarit E., Müller G. L., Saenz E., Ruzzo A. I., Drincovich M. F., Borrás L., Saigo M., Gerrard Wheeler M. C. (2023) Differential metabolic reprogramming in developing soybean embryos in response to nutritional conditions and abscisic acid. Plant Molecular Biology, en prensa.
Gerrard Wheeler M. C., Arias C. L., Righini S., Badia M. B., Andreo C. S., Drincovich M. F., Saigo M. (2016) Differential contribution of malic enzymes during soybean and castor seeds maturation. PLoS One, 11(6): e0158040.
Badia M. B., Maurino V. G., Pavlovic T., Arias C. L., Pagani M. A., Andreo C. S., Saigo M., Drincovich M. F., Gerrard Wheeler M. C. (2020) Loss of function of Arabidopsis NADP-malic enzyme 1 results in enhanced tolerance to aluminum stress. The Plant Journal, 101: 653-665.
Subsidios
80020220700146UR 2023
PICT I A 2019-02618 ANPCYT
Colaboradores
Cintia Arias, Estados Unidos
Lucas Borrás, Estados Unidos
José Gerde, Argentina (agregar)
Inv. Responsable
Dra. Mariel Gerrard Wheeler
gerrard@cefobi-conicet.gov.ar
Becarios Doctorales
Lic. Juan Ignacio Zucchetti
Estudiantes de grado
Andrés Iván Ruzzo
Metabolismo en plantas C4
Investigadora Responsable: Dra. Mariana Saigo
Resumen
Las plantas C4 como maíz, sorgo y caña de azúcar, alcanzan altos niveles de producción debido a las ventajas que presenta la fotosíntesis C4, como por ejemplo las altas tasas de asimilación de carbono aún en condiciones de baja disponibilidad de agua o altas temperaturas. Esto se consigue gracias a una serie de características anatómicas y bioquímicas que permiten la concentración de CO2 alrededor de la enzima RuBisCO. El enfoque general de esta línea de trabajo se basa en el análisis comparativo de especies clasificadas en diferentes tipos fotosintéticos para contestar interrogantes como: ¿qué ventajas tienen los distintos tipos de fijación del carbono?, ¿bajo qué condiciones?, ¿responden a señales ambientales?, ¿cómo acompaña el metabolismo celular? Para contestar estas preguntas realizamos estudios fisiológicos, bioquímicos y moleculares con plantas cultivadas en distintos ambientes, enzimas recombinantes, entre otros.
Publicaciones destacadas:
Alvarez C. E., Bovdilova A., Höppner A., Wolff C. C., Saigo M., Trajtenberg F., Zhang T., Buschiazzo A., Nagel-Steger L., Drincovich M. F., Lercher M. J., Maurino V. G. (2019) Molecular adaptations of NADP-malic enzyme for its function in C4 photosynthesis in grasses. Nature Plants, 5: 755-765.
Calace P., Tonetti T., Margarit E., Figueroa C. M., Lobertti C., Andreo C. S., Gerrard Wheeler M. C., Saigo M. (2021) The C4 cycle and beyond: diverse metabolic adaptations accompany dual-cell photosynthetic functions in Setaria. Journal of Experimental Botany, 72: 7876-7890.
Saigo M., Alvarez C. E., Andreo C. S., Drincovich M. F. (2013) Plastidial NADP-malic enzymes from grasses: Unraveling the way to the C4 specific isoforms. Plant Physiology and Biochemistry, 63: 39-48.
Subsidios
UNR 80020220700256UR 2023
PICT I D 2019-02890 ANPCYT
Colaboradores
Carlos Figueroa, Argentina
Erich Grotewold, Estados Unidos
Inv. Responsable
Becarios Posdoctorales
Dra. Paula Calace
Becarios Doctorales
Lic. Maximiliano Martín Sosa
Pasantes UNR
Lic. Luciana Rolle
Estudiantes de grado
Federico Nasello
Ventajas adaptativas de la acumulación de formas de carbono no convencionales en plantas
Investigador Responsable: Dr. Marcos Tronconi
Resumen
El grupo del Dr. Tronconi utiliza herramientas de la epigenética, filogenia molecular y la bioquímica de enzimas para asignar nuevos roles a los ácidos fumárico y málico en plantas. Nuestra hipótesis es que el fumarato imprime un “destino de acción” del genoma bajo determinadas condiciones, regulando el perfil epigenético a través de la modificación del estado de metilación de las histonas. El plan de trabajo pretende evaluar este tipo de epigenésis durante la herencia del estado de vernalización, la embriogénesis y germinación. Por otro lado, en algunas especies con fotosíntesis C4 el malato actuaría como importante efector alostérico activando la ruta bioquímica que conduce a una eficiente asimilación del carbono. Estos estudios podrían contribuir a prevenir algunos efectos del cambio climático en el rendimiento de especies de interés agronómico. El grupo del Dr. Tronconi trabaja en colaboración con el Dr. Ariel del IAL-CONICET y la Dra. Maurino de la Universidad de Bonn (Alemania).
Publicaciones destacadas:
Tronconi M. A., Andreo C. S., Drincovich M. F. (2018) Chimeric structure of plant malic enzyme family: different evolutionary scenarios for NAD- and NADP-dependent isoforms. Frontiers in Plant Science, 9: 565.
Tronconi M. A., Hüdig M., Schranz M. E., Maurino V. G. (2020) Independent recruitment of duplicated β-subunit-coding NAD-ME genes aided the evolution of C4photosynthesis in Cleomaceae. Frontiers in Plant Science, 11: 572080.
Hüdig M.-Tronconi M. A., Zubimendi J. P., Sage T. L., Poschmann G., Bickel D., Gohlke H., Maurino V. G. (2021) Respiratory and C4-photosynthetic NAD-malic enzyme coexist in bundle sheath cells mitochondria and evolved via association of differentially adapted subunits. Molecular Plant, en prensa.
Colaboradores
Federico Ariel, Argentina
Verónica Maurino, Alemania
Diseño racional de proteínas como estrategia para el mejoramiento vegetal
Investigadora Responsable: Dra. Clarisa Alvarez
Resumen
La línea de trabajo de la Dra. Alvarez utiliza técnicas de última generación para estudiar la estructura de proteínas: cristalografía, modelado molecular, simulaciones bioinformáticas y otras técnicas que permiten correlacionar propiedades cinéticas y estructurales. Se analizan distintas enzimas claves del metabolismo de plantas y organismos relacionados, destacándose el estudio de proteínas relacionadas con el aumento de la eficiencia fotosintética, la regulación redox, el metabolismo de compuestos de carbono, entre otros. El entendimiento de estos caracteres estructurales permite realizar una optimización racional de las propiedades de las proteínas, para luego ser utilizadas en el mejoramiento de especies de importancia agronómica. Cabe mencionar, que la Dra. Alvarez se encuentra dentro de un BAG internacional que le permite enviar cristales a difractar para resolver sus estructuras 3D en el Sincrotrón Soleil de Francia y a su vez presenta diversas colaboraciones con grupos de la Argentina, Uruguay, Alemania y Brasil.
Publicaciones destacadas:
Gerrard Wheeler M. C., Arias C. L., da Fonseca Rezende e Mello J., Cirauqui Diaz N., Rangel Rodrigues C., Drincovich M. F., Mendonça Teles de Souza A., Alvarez C. E. (2021). Structural insights into the allosteric site of Arabidopsis NADP-malic enzyme 2: role of the second sphere residues in the regulatory signal transmission. Plant Molecular Biology, 107: 37-48.
Alvarez C. E., Bovdilova A., Höppner A, Wolff C., Saigo M., Trajtenberg F., Buschiazzo A., Drincovich M. F., Lercher M., Maurino V. G. (2019) Molecular adaptations of NADP-malic enzyme for its function in C4 photosynthesis in grasses. Nature Plants, 5: 755-765.
Bovdilova A., Alexandre B. M., Höppner A., Luís I. M., Alvarez C. E., Bickel D., Gohlke H., Decker C., Nagel-Steger L., Alseekh S., Fernie A. R., Drincovich M. F., Abreu I. A., Maurino V. G. (2019) Posttranslational modification of the NADP-malic enzyme Involved in C4 photosynthesis modulates the enzymatic activity during the day. The Plant Cell, 31: 2525-2539.
Subsidios
PICT I D 2019-00079 ANPCYT
Colaboradores
Verónica Maurino (Universidad de Bonn, Alemania)
Sebastián Klinke (Instituto Leloir, Buenos Aires)
Dra. Valeria Perotti (Facultad de Ciencias Agrarias, Zavalla, Santa Fe)
Inv. Responsable
Estudiantes de grado
Nicolás Brassesco
Lucía Santarelli
Rocío Parisi
