Detalle proyecto

El Objetivo General de la presente propuesta es aumentar la producción de grano de cultivos de Phaseolus vulgaris y Zea mays sometidos a condiciones de estrés abiótico, principalmente sequía, mediante el uso de inoculantes bacterianos y/o plantas modificadas genéticamente que sobreexpresen el osmoprotector trehalosa. Además, los resultados obtenidos se transferirán a los principales sectores públicos y privados receptores de la tecnología con objeto de contribuir a una agricultura sostenible y a la seguridad alimentaria en Latinoamérica.

Objetivos Específicos

1. Validación de la eficacia de la inoculación en la producción de Phaseolus vulgaris en suelos semiáridos

   Breve descripción: Previamente a esta propuesta, el consorcio ha demostrado que la inoculación de la variedad Negro Jamapa de P. vulgaris con una estirpe recombinante de Rhizobium etli CE3 que sobreexpresa el gen otsA de síntesis de trehalosa, conduce a un aumento de su tolerancia a la sequía y del rendimiento en grano en condiciones de invernadero. En este objetivo, se persigue validar este resultado en ensayos de producción real en campo, en ausencia de irrigación. Para ello, y tras un análisis fisicoquímico y microbiano de los suelos (tarea 1.1), se generarán y evaluarán en invernadero otras estirpes de Rhizobium recombinantes que sobreexpresen el gen otsA (tarea 1.2), que posteriormente se utilizarán como biofertilizantes de variedades comerciales de P. vulgaris apreciadas por los consumidores, evaluando la tolerancia a la sequía y el rendimiento de los cultivos en campo (tarea 1.3). Durante dichos ensayos, se realizará un estudio de la competitividad de los inoculantes utilizados, así como de su posible impacto ecológico sobre la biodiversidad autóctona del suelo (tarea 1.4).

2. Validación de la eficacia de la inoculación en la producción de Zea mays en suelos semiáridos

   Breve descripción: Basándonos en la hipótesis citada en el Objetivo 1, en el Objetivo 2 se abordará la inoculación en campo de variedades comerciales de maíz con inoculantes de Azospirillum que sobreexpresen el gen otsA. Con este fin, se realizará igualmente una prospección de los suelos (tarea 1.2), y se generarán estirpes de Azospirillum que sobreexpresen el gen otsA. Dichas estirpes se evaluarán inicialmente en condiciones de invernadero (tarea 1.2), para posteriormente realizar ensayos de campo en ausencia de irrigación, determinando así su tolerancia a la sequía y el rendimiento de grano (tarea 2.3), además de estudiar la eficiencia e impacto ambiental de los inoculantes (tarea 2.4).

3. Obtención de Phaseolus vulgaris y Zea mays transgénicos que acumulen trehalosa

   Breve descripción: Puesto que nuestro consorcio ha demostrado que la transferencia de los genes de síntesis de trehalosa a Arabidopsis y alfalfa da lugar a líneas más tolerantes al estrés abiótico, en este objetivo se propone la generación de Phaseolus vulgaris y Zea mays transgénicos que acumulen trehalosa, y la evaluación de su tolerancia a sequía y de su rendimiento en dichas condiciones, tanto en ausencia de inoculación, como tras su inoculación con las estirpes de Rhizobium y Azospirillum generadas en los Objetivos 1 y 2. Dado que la tecnología de transformación de P. vulgaris y maíz (tarea 3.1) y la caracterización de las líneas transgénicas (tarea 3.2) consumirá prácticamente la mitad del tiempo del proyecto, en este objetivo se evaluará la tolerancia a la sequía y el rendimiento de las plantas transgénicas únicamente en condiciones de invernadero (tarea 3.3).

4. Estudio de los mecanismos de acción de la trehalosa en la simbiosis Rhizobium –Phaseolus vulgaris

   Breve descripción: En este objetivo, de carácter básico, se pretende dilucidar el o los mecanismos mediante los cuales la trehalosa proporcionada por la estirpe inoculante es capaz de conferir tolerancia a la leguminosa frente a la sequía, aumentando el rendimiento en grano. Con este fin, se utilizará como modelo la simbiosis R. etli CE3-Phaseolus vulgaris bv Negro Jamapa. Dada la enorme importancia del metabolismo respiratorio y de carbono en la fijación de nitrógeno, y la posible interacción de la trehalosa con estos procesos, en este proyecto se analizará el efecto de la trehalosa sobre el metabolismo carbonado del nódulo y la respiración del bacteroide (tarea 4.1), se trazará la translocación de la trehalosa desde el nódulo al resto de la planta (tarea 4.2), y se determinará el efecto de la trehalosa sobre el transcriptoma de la planta con objeto de dilucidar si esta molécula podría actuar como una señal que activase los mecanismos de respuesta de la planta frente a la sequía (tarea 4.4).

5. Formación de recursos humanos

   Breve descripción: Además de su valor añadido, la formación de investigadores jóvenes debe ser un componente importante en cualquier proyecto de investigación, y especialmente en los proyectos consorciados, donde se puede aprovechar la experiencia de algunos grupos en determinadas materias para la transferencia de conocimientos y técnicas específicas necesarias para la correcta ejecución del proyecto. En este sentido, proponemos la organización de dos cursos de formación, el primero en técnicas moleculares para estudios de biodiversidad, competitividad e impacto ambiental (tarea 5.1), y el segundo sobre transformación de maíz (tarea 5.2)

6. Diseminación y transferencia de tecnología

   Breve descripción: Es evidente que los proyectos de investigación deben contener no sólo actividades relacionadas con la propia experimentación científica, sino también actividades encaminadas hacia la innovación. Entre ellas, caben destacar la difusión de los resultados de la investigación y la identificación de posibles vías de explotación de los mismos, ya sea con vistas a la realización de futuras actividades de I+D o bien a su transferencia a empresas públicas o privadas. Es por ello que en este proyecto se le ha dado una gran trascendencia a este tipo de actividades, que quedan incluidas en las tareas 6.1 (actividades de difusión y promoción) y 6.2 (transferencia de resultados y técnicas dentro del consorcio y a la empresa)