La Microbiota mutualista: Micorrizas y otras …...• Definición de la respuesta de comunidades fúngicas y bacterianas a estrés ambiental y degradación del suelo. Selección de

Ana Mª Rincón Grupo Interacciones Beneficiosas Planta-Microorganismo (IBPM)

Instituto de Ciencias Agrarias (ICA) Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)

XLVII Foro INIA - 11 Abril 2019

La Microbiota mutualista:

Micorrizas y otras simbiosis vegetales

GRUPO - Interacciones Beneficiosas Planta-Microorganismo (ICA-CSIC)

Investigadores

José Javier Pueyo Dabad Mercedes Fernández Pascual

M Mercedes Lucas Sánchez Miguel A. Quiñones Gómez Ana Rincón Herranz

Pre-Doctorales y Master Victoria Lara Dampier Jorge Prieto Rubio

Cecilia Pacheco Insausti Yanely Bahena Osorio

Diego García Rodríguez Higinio P. Varela Hernández

Técnicos Susana Fajardo Molina Manuela López Valero Cesar N Morcillo Blanco

Beatriz Pallol Igeño

Grupo IBPM (ICA-CSIC) - XLVII Foro INIA - 11 Abril 2019

https://www.ica.csic.es

ICA-CSIC. C/Serrano 115 dpdo., 28006-Madrid (España)

MICORRIZAS (ECM/AM)

RIZOBIO-LEGUMINOSA (fijación de N)

BACTERIAS PROMOTORAS DE CRECIMIENTO VEGETAL (PGPR)

Descripción del Equipo Investigador

Microbioma rizosférico

Estructura comunidades microbianas

Funcionalidad y ecología: mutualismo, predación,

competencia

Hidalgo & Hirsch (2017) the nodule microbiome: N2-fixing rhizobia do not live alone. Phytobiomes 1-13

N2-fixing nódulos

ECM

AM Gram -

Gram +

Actinomycetes

Whitham et al. (2003) Ecology 84: 559–573

Vandenkoornhuyse et al. (2015) New Phytol. 206: 1196–1206

Hidalgo & Hirsch 2017 Phytobiomes

Microbioma Mutualista

Comunidades microbianas simbióticas rizosféricas: micorrizas,

rizobios, PGPRs

•  ciclado de nutrientes •  estado hídrico •  interacción entre plantas •  fijación de nitrógeno

•  competencia con patógenos •  fitohormonas •  resistencia sistémica •  barreras físicas de protección de raíz

Mecanismos

aumento de la calidad fisiológica de plantas alivio del estrés ambiental

è mejora de la producción agrícola y forestal

è conservación y restauración ecológica

Interacciones Beneficiosas Planta-Microorganismo



Líneas de Investigación Grupo IBPM (ICA-CSIC)

Las líneas de investigación del Grupo IBPM se centran en las relaciones beneficiosas planta-microorganismo, con especial interés en las simbiosis Micorrícica y Rhizobium-leguminosa:

•  Diversidad de grupos funcionales fúngicos (ectomicorrícicos, saprófitos) en ecosistemas

forestales, e implicación en procesos edáficos clave como el ciclado de nutrientes y las redes de interacción de plantas. Análisis de la respuesta estructural y funcional de las comunidades microbianas al cambio global (sequía, temperatura, incendios).

•  Análisis de aspectos fisiológicos, bioquímicos, celulares y moleculares que regulan la

fijación del nitrógeno en leguminosas. Mecanismos de tolerancia a sequía, salinidad y

metales pesados. Obtención de leguminosas y microorganismos tolerantes a estreses abióticos.

•  Selección de microorganismos rizosféricos para su aplicación en la producción de

plantas de interés agronómico y forestal, y en la recuperación de suelos degradados.

•  Proyecto COEXMED II “Estudio de las redes de interacciones plantas-hongos micorrícicos y su implicación en los mecanismos que regulan el reclutamiento entre plantas”

CGL2015-69118-C2-2-P; MINECO (2016-2019)

è Grupo de Micorrizas. EEZ-CSIC (Granada) è Grupo de Ecología y Evolución Vegetal. Univ. Jaén - UJA (Jaén)

è Grupo de Interacciones Planta-Animal, EBD (Sevilla) è Grupo “Soil and Environment”, SLU(Suecia) è Grupo “Interactions Arbres-Microorganismes”, INRA (Nancy, Francia)


Relación con Otros Equipos de Investigación y Proyectos en Activo

•  Proyecto RILMETAL “Respuesta de la simbiosis rizobio-leguminosa a metales pesados: de análisis ómicos a la fitorremediación de suelos contaminados”

AGL2017-88381-R; AEI (2018-2021)

è Grupo “Biotec” Centro de Estudios Avanzados en Zonas Áridas CEAZA (La Serena, Chile) è Grupo “Evolutionary and Ecological Genomics” Univ. Zúrich (Suiza)

è Grupo K.A.T. Institute of Plant Physiology. Russian Academy of Science-Moscow (Rusia)

•  Proyecto MHE-200034 (CSIC) “Utilización de variedades de alfalfa en la fitorremediación de suelos salinos y contaminados por metales pesados” (2017-2019)

è Univ. Nacional de San Luís. UNSL (San Luís, Argentina)

•  Red Temática ECOSOIL “La biodiversidad edáfica como recurso esencial para el funcionamiento de los ecosistemas y el uso sostenible de los recursos naturales CGL2017-90635-REDT (MINECO) (2018-2020)

è Asoc. BC3-BCCC (Bilbao)

è  INIA (Madrid) è  ICA-CSIC (Madrid) è  CEBAS-CSIC (Murcia)

è  ITSIM (Madrid) è  IPNA-CSIC (La Laguna, Santa Cruz de Tenerife)

è  IPE-CSIC (Jaca, Huesca) è  Univ. de Vigo, UVIGO (Pontevedra)

Relación con Otros Equipos de Investigación y Proyectos en Activo


Algunos logros recientes

•  Detección de vínculos diversidad-función en comunidades microbianas de ecosistemas forestales

2018. Pérez-Izquierdo L, Saint-André L, Santenoise P, Buée M, Rincón A. Tree genotype and seasonal imprints on soil properties and biogeochemical functioning in Mediterranean pine forests. Eur J Soil Sci 69: 1087-1097.

2017. Pérez-Izquierdo L, Zabal-Aguirre M, Flores-Rentería D, González SC, Buée M, Rincón A. Functional outcomes of structural shifts in fungal communities driven by tree genotype and spatial-temporal factors in Mediterranean pine forests. Environ Microbiol 19 (4): 1639-1652

2016. Flores-Rentería D, Rincón A, Valladares F, Curiel-Yuste J. Agricultural matrix affects differently the alpha and beta structural and functional diversity of microbial communities in fragmented Mediterranean holm oak forest soils. Soil Biol Biochem 92: 79-90


2017. Pérez-Izquierdo L, Morin E, Maurice JP, Martin F, Rincón A, Buée M. A new promising molecular marker to study the diversity of fungal communities: the GLYCOSIDE HYDROLASE 63 gene. Mol Ecol Res, 17 (6): e1-e11.

•  Diseño del marcador molecular GH63 para el estudio de la diversidad de comunidades fúngicas

•  Definición de la respuesta de comunidades fúngicas y bacterianas a estrés ambiental y degradación del suelo. Selección de inoculantes

2015. Rincón A, Santamaria BP, Rabasa SG, Coince A, Marçais B, Buée M. Compartmentalized and contrasted response of ectomycorrhizal and soil fungal communities of Scots pine forests along elevation gradients in France and Spain. Environ Microbiol 17 (8): 3009-3024

2014. Rincón A, Santamaria BP, Ocaña L, Verdú M. Structure and phylogenetic diversity of post-fire ectomycorrhizal communities of maritime pine. Mycorrhiza 24: 131-141


•  Caracterización de diversidad y funcionalidad de cepas de rizobio. Selección de inoculantes

2016. Cordero I, Ruíz-Díez B, Coba de la Peña T, Balaguer L, Lucas MM*, Rincón A*, Pueyo JJ*. *AR, MML and JJP equally contributed to this

work. Rhizobial diversity, symbiotic effectiveness and structure of nodules of Vachellia macracantha. Soil Biol Biochem 96: 39-54 2013. Guerrouj, K., Ruiz-Díez, B., Chahboune, R., Ramírez-Bahena, M.-H., Abdelmoumena, H., Quiñones, M.A., Missbah El Idrissi, M.,

Velázquez, E., Fernández-Pascual, M., Bedmar, E.J., Peix, A. 2013. Definition of a novel symbiovar (sv. retamae) within Bradyrhizobium retamae sp. nov., nodulating Retama sphaerocarpa and Retama monosperma. Systematic and Applied Microbiology 36: 218-223.

2018. Flores-Rentería D, Curiel-Yuste J, Valladares F, Rincón A. Soil legacies determine the resistance of an experimental plant-soil system to drought. Catena 166: 271-278

2017. Cordero I, Ruíz-Díez B, Balaguer L, Richter A, Pueyo JJ, Rincón A. Rhizospheric microbial community of C. spinosa in preserved and deforested zones of the Atiquipa fog forest in Peru. Appl Soil Ecol 114: 132-141

•  Revisión de aspectos relacionados con la simbiosis Rizobio-leguminosa

2018. Coba de la Peña T, Fedorova E, Pueyo JJ, Lucas MM. The symbiosome: legume and rhizobia co-evolution towards a nitrogen-fixing organelle? Front Plant Sci 8: 2229.

2015. Lucas MM, Stoddard FL, Annicchiarico P, Frias J, Martinez-Villaluenga C, Sussmann D, Duranti M, Seger A, Zander PM, Pueyo JJ. The future of lupin as a protein crop in Europe. Front Plant Sci 6: 705: 1-6

2017. De Ron A, F. Sparvoli, J.J. Pueyo, D. Bazile. Protein crops: Food and feed for the future. Front Plant Sci 8: 105


•  Identificación de transportadores de metales y de iones clave en la simbiosis Rizobio-leguminosa y la tolerancia a metales pesados

2017. Fedorova E, Lara-Dampier V, Coba de la Peña T, Kulikova O, Pallol B, Pueyo JJ, Lucas MM. Sodium and potassium transporters in legume nodules: infected cell development and response to cadmium. Proceedings of the 20th International Congress on Nitrogen fixation p. 151

2015. Tejada-Jiménez M, R Castro-Rodríguez, I Kryvoruchko, MM Lucas, M Udvardi, J Imperial, M González-Guerrero. Medicago truncatula natural resistance-associated macrophage protein1 is required for iron uptake by rhizobia-infected nodule cells. Plant Physiol 168: 258-272

•  Identificación y caracterización de genes implicados en tolerancia a metales pesados en la simbiosis rizobio-Leguminosa

2017. Lara-Dampier V, Pallol B, Coba de la Peña T, Pueyo JJ, Lucas MM. The transcriptomic response to Hg stress in Medicago truncatula depends on the metal tolerance of the inoculated strain. Proceedings of the 20th International Congress on Nitrogen fixation p. 282

2017. Santo Domingo M, Horton M, Lucas MM, Shimizu K, Paape T, Pueyo JJ. Genome wide association studies on heavy metal

tolerance in Medicago truncatula. Proceedings of the 20th International Congress on Nitrogen fixation p. 287


•  Obtención de leguminosas y de bacterias modificadas genéticamente con tolerancia mejorada a salinidad y metales pesados y que permiten el estudio de los mecanismos implicados

2013. García de la Torre, V.S., Coba de la Peña, T., Lucas, M.M., Pueyo, J.J. 2013. Rapid screening of Medicago truncatula germplasm

for mercury tolerance at the seedling stage. Environmental and Experimental Botany 91: 90-96. 2010. Coba de la Peña, T., Redondo, F.J., Manrique, E., Lucas, M.M., Pueyo, J.J. Nitrogen fixation persists under conditions of salt stress

in transgenic Medicago truncatula plants expressing a cyanobacterial flavodoxin. Plant Biotechnology Journal 8: 954-965. 2010. Shvaleva, A., Coba de la Peña, T., Rincón, A., Morcillo, C.N., García de la Torre, V.S., Lucas, M.M., Pueyo, J.J.. Flavodoxin

overexpression reduces cadmium-induced damage in alfalfa root nodules. Plant and Soil 326: 109-121.

•  Selección de cepas bacterianas con tolerancia a estrés abiótico (sequía, fuego, salinidad, metales pesados)

2019. Hmaeid N, Wali M, Metoui O, Pueyo JJ, Ghanaya T, Abdelly C. Efficient rhizobacteria promote growth and alleviate NaCl-induced stress in the plant species Sulla carnosa. App Soil Ecol 133: 104-113

2018. Chinnaswamy A, Coba T, Stoll A, de la Peña-Rojo D, Bravo J, Rincón A, Lucas MM, Pueyo JJ. A nodule endophytic Bacillus

megaterium strain isolated from M. polymorpha enhances growth, promotes nodulation by E. medicae and alleviates salt stress in alfalfa plants. Annals Appl Biol 172: 295-308.

2018. Cordero I, Balaguer L, Rincón A*, Pueyo JJ**AR and JJP equally contributed to this work. Inoculation of tomato plants with

selected PGPR represents a feasible alternative to chemical fertilization under conditions of salt stress. J Plant Nutr Soil Sci 181: 694-703

2018. Yahaghi Z, M. Shirvani, F. Nourbakhsh, T. Coba de la Peña, J.J. Pueyo M. Talebi. Isolation and characterization of lead solubilizing

bacteria from mine soils displaying multiple metal tolerance and plant growth promoting traits. J microbiol Technol 28 (7): 1156-1167


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La Microbiota mutualista: Micorrizas y otras …...• Definición de la respuesta de comunidades fúngicas y bacterianas a estrés ambiental y degradación del suelo. Selección de