Responsable/s del laboratorio

 

intro

Analizamos los mecanismos que regulan la reprogramación celular a embriogénesis inducida por estrés en plantas, proceso biotecnológico clave para mejora, regeneración y selección de plantas de alta calidad/adaptadas para los sectores agroforestal e industrial. Nuestro objetivo es identificar nuevas rutas de intervención y modulación de factores determinantes con pequeños compuestos bioactivos, para así aumentar el rendimiento de la embriogénesis in vitro para programas de mejora agroforestal.

 

embrion derivado de microsporaquercus

La extraordinaria plasticidad de las células de las plantas permite generar nuevos órganos y embriones a partir de casi todos los tejidos. Nosotros analizamos las bases celulares y moleculares de la reprogramación celular inducida por estrés, adquisición de totipotencia, e inicio y progresión de la embriogénesis, con el objetivo de identificar nuevas dianas y rutas de intervención para desarrollar nuevas estrategias biotecnológicas para mejorar su rendimiento, incluso en especies recalcitrantes. La embriogénesis de microsporas inducida por estrés es la vía mejor y más rápida para producir plantas haploides y doble-haploides, las cuales son una importante herramienta en los programas de mejora como fuente de nueva variabilidad genética fijada en plantas homocigotas en una sola generación, con el consiguiente ahorro de tiempo y costes.

Estudiamos este proceso en especies cultivadas modelo, como colza y cebada, y analizamos la aplicabilidad de los resultados a otras especies de interés agronómico o forestal, como el alcornoque. Mediante un abordaje multidisciplinar e integrado empleando técnicas de identificación molecular in situ, microscopía avanzada óptica (confocal) y electrónica, de fisiología y biología celular y molecular, hemos determinado que la autofagia y varias proteasas de muerte celular son elementos cruciales en la respuesta celular al estrés, mientras que en la regulación de la reprogramación celular y totipotencia intervienen hormonas (auxinas y citoquininas) y modificaciones epigenéticas (metilación del DNA, acetilación y metilación de histonas).

La remodelación de la pared celular, operada por pectin metilesterasas y proteínas de arabinogalactanos (AGPs), también está implicada en el desarrollo del embrión. Investigamos los efectos de pequeñas moléculas moduladoras de autofagia, proteasas, marcas epigenéticas y otras enzimas, para reducir la muerte celular y mejorar el rendimiento de la embriogénesis en especies cultivadas, hallazgos que están propiciando el desarrollo de nuevos abordajes biotecnológicos para mejorar la producción de embriones in vitro en programas de mejora.

 

ultraestructura autofagiaautofagia cebada

 

 

.auxina

 

pectin

 

Miembros

Team Image
 

Pérez-Pérez Y, El-Tantawy AA, Solís MT, Risueño MC, Testillano PS  [2019]. Stress-induced microspore embryogenesis requires endogenous auxin synthesis and polar transport in barley. Frontiers in Plant Science 10:1200. DOI: 10.3389/fpls.2019.01200.

Testillano PS  [2019]. Microspore embryogenesis: targeting the determinant factors of stress-induced cell reprogramming for crop improvement. Journal of Experimental Botany 70, 2965-2978.

Berenguer E, Solís MT, Pérez-Pérez Y, Testillano PS  [2019]. Proteases with caspase 3-like activity participate in cell death during stress-induced microspore embryogenesis of Brassica napus. The EuroBiotech Journal, 3, 152-159.

Pérez-Pérez Y, Bárány I, Berenguer E, Carneros E, Risueño MC, Testillano PS.  [2019]. Modulation of autophagy and protease activities by small bioactive compounds to reduce cell death and improve stress-induced microspore embryogenesis initiation in rapeseed and barley. Plant Signaling and Behavior 14:2, e1559577..

Pérez-Pérez Y*, Carneros E*, Berenguer E, Solís MT, Bárány I, Pintos B, Gómez-Garay A, Risueño MC, Testillano PS  [2019]. Pectin de-methylesterification and AGP increase promote cell wall remodeling and are required during somatic embryogenesis of Quercus suber. Frontiers in Plant Science 9:1915. *Both authors contributed equally

Testillano PS, Gómez-Garay A, Pintos B, Risueño MC  [2018]. Somatic embryogenesis of Quercus suber L. from immature zygotic embryos. Methods in Molecular Biology 1815:247-256.

Cortés-Eslava J, Gómez-Arroyo S, Risueño MC, Testillano PS  [2018]. The effects of organophosphorus insecticides and heavy metals on DNA damage and programmed cell death in two plant models. Environmental Pollution 240, 77-86.

Avin-Wittenberg T, Baluška F, Bozhkov PV, Elander PH, Fernie AR, Galili G, Hassan A, Hofius D, Isono E, Le Bars R, Masclaux-Daubresse C, Minina EA, Peled-Zehavi H, Sánchez-Coll N, Sandalio LM, Satiat-Jeunemaitre B, Sirko A, Testillano PS, Batoko H  [2018]. Review of Autophagy-related Approaches for Improving Nutrient Use Efficiency and Crop Yield Protection. Journal of experimental Botany 69, 1335-1353.

Bárány I*, Berenguer E*, Solís MT, Pérez-Pérez Y, Santamaría ME, Crespo JL, Risueño MC, Díaz I, Testillano PS  [2018]. Autophagy and cathepsins are activated and involved in cell death during stress-induced microspore embryogenesis in barley. Journal of Experimental Botany 69, 1387-1402. *Both authors contributed equally.

Pérez-Pastrana J, Islas-Flores I, Bárány⁠ I, Álvarez-López⁠ D, Canto-Flick⁠a A, Canto-Canché⁠ B, Peña-Yam⁠a L, Muñoz-RamíreZ⁠ L, Avilés-Viñas S, Testillano⁠ PS*, Santana-Buzzy N*  [2018]. Development of the ovule and seed of Habanero chili pepper (Capsicum chinense Jacq.): Anatomical characterization and immunocytochemical patterns of pectin methyl-esterification. J. Plant Physiology 230, 1-12. *Co-corresponding authors.

Berenguer E, Bárány I, Solís MT, Pérez-Pérez Y, Risueño MC, Testillano PS  [2017]. Inhibition of histone H3K9 methylation by BIX-01294 promotes stress-induced microspore totipotency and enhances embryogenesis initiation. Frontiers in Plant Sciences 8:1161.

Corredoira E, Cano V, Bárány I, Solís MT, Rodríguez H, Vieitez AM, Risueño MC, Testillano PS  [2017]. Initiation of leaf somatic embryogenesis involves high pectin esterification, auxin accumulation and DNA demethylation in Quercus alba. J. Plant Phys. 213, 42-54.

Solís MT, Berenguer E, Risueño MC, Testillano PS  [2016]. BnPME is progressively induced after microspore reprogramming to embryogenesis, correlating with pectin de-esterification and cell differentiation in Brassica napus. BMC Plant Biology 16, 176.

Rodríguez-Sanz H, Solís MT, López MF, Gómez-Cadenas A, Risueño MC, Testillano PS  [2015]. Auxin biosynthesis, accumulation, action and transport are involved in stress-induced microspore embryogenesis initiation and development in Brassica napus L. Plant and Cell Physiology 56, 1401-1417.

Solís MT, El-Tantawy AA, Cano V, Risueño MC, Testillano PS  [2015]. 5-azacytidine improves microspore embryogenesis initiation by decreasing global DNA methylation but prevents subsequent embryo development in rapeseed and barley. Frontiers in Plant Science 6, 472. Doi: 10.3389/fpls.2015.00472.

 

Fondos

PROYECTOS ACTUALMENTE EN CURSO

AEI/FEDER, AGL2017-82447-R (2018-2020), IP: PS Testillano

COST Action CA15138 (TRANSAUTOPHAGY), EU (2015-2019) Chair: C. Vindis

H2020 MC-ITN 675132 (MASSTRPLAN), EU (2015-2019) CSIC Chair: D. Pérez-Sala.

Contrato CSIC-Alcaliber I+D+i N. 20171981, IP: PS Testillano

Proyectos finalizados (últimos años)

Proyectos Nacionales

MINECO, AGL2014-52028-R (2015-2018), IP: PS Testillano

MINECO, Network of Excellence for Autophagy Research, NEAR,  BFU2015-71869-REDT (2016-2017). IP: P Boya

MICINN, BFU2011-23752 (2012-2015), PI: PS Testillano

MICINN, AGL2008-04255 (2009-2011), PI: MC Risueño

MICINN, BFU2008-00203 (2009-2011), PI: PS Testillano

MICINN, Network of In vitro Culture and Genetic Transformation of Fruit Species, BIO2007-30945-E (2008-2011)

MICINN, Network of Genomics and Genetic Diversity in Forestry, GEN2FOR (2007-2011)

MEC, Network of Plant Development (2002-2011)

Proyectos Internacionales

COST ACTION FA0903 (HAPRECI), EU (2011-2014). Chair: E. Albertini.

MINECO/BioFIG-Univ. Lisboa (Portugal), PRI-AIBPT-2011-0763. (2012-2015). IPs: PS Testillano/S Coimbra.

Univ. Palermo (Italy) CORI 66444 (2012-2014). IPs: PS Testillano/MA Germana.

CSIC/CNR/Univ. Palermo (Italy) 2008IT0046. (2012-2014) IPs: PS Testillano/L Baldoni.

CSIC/UNAM (Méjico) Programa Ignacio Bolívar (2010-1011) IPs: PS Testillano/J Cortés.

 

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