Resumen

Estamos interesados en entender cómo las plantas integran la información ambiental para regular diferentes transiciones del desarrollo a través de su ciclo de vida y las generaciones. Estudiamos los mecanismos moleculares que subyacen las respuestas a los cambios en el ambiente usando varios modelos de estudio, cada uno dándonos la oportunidad de explorar las respuestas de las plantas en diferentes escalas biológicas: molecular, fisiológica, ecológica y evolutiva. Con esta información intentamos desarrollar aplicaciones biotecnológicas para mejorar la productividad en los ecosistemas agrícolas.

Líneas de investigación

1. Historia del ambiente materno y su influencia en la germinación de la progenie

Para plantas de vida corta, la correcta sincronización de la germinación con el ambiente es importante para el futuro desarrollo y supervivencia de la planta. Las semillas toman la decisión de germinar o no integrando la información sobre las condiciones ambientales luego de la dispersión, su fondo genético y la historia del ambiente experimentado por la planta madre que es pasado a la semilla antes de la dispersión. Los cambios ambientales percibidos por la planta madre pueden afectar la germinación de la siguiente generación aún si las mismas semillas en desarrollo no experimentan esos cambios. La exposición de las plantas madres como plántulas al frío, mucho antes de que las plantas florezcan, aumenta la probabilidad de germinación de las semillas de la progenie. Usando Arabidopsis thaliana nos encontramos estudiando cuál es la base genética y la naturaleza de la unidad de información que la planta madre pasa a las semillas, y también cuál es el significado adaptativo de los efectos maternos.

2. Consecuencias de los efectos del ambiente materno en malezas persistentes

Para muchos cultivos, la domesticación fue acompañada por la evolución de malezas cercanamente emparentadas, que compiten fuertemente con los cultivos que invaden y tienen efectos perjudiciales en el rendimiento de los cultivos. El arroz maleza pertenece a la misma especie que el arroz convencial (Oryza sativa) y es una maleza importante para cultivos de arroz en todo el mundo, con un estimado de pérdidas >80% si no se controla a tiempo. Desde principios de la década del 2000, el arroz maleza ha emergido en numerosas áreas de Japón, generando un importante problema a la producción de arroz en este país, aún en campos donde se raliza transplante. Las poblaciones de arroz maleza tienen alta dormición que el arroz convencial, lo que las hace extremadamente exitosas y persistentes. Entender la dinámica y los mecanismos que subyacen los procesos de dormición y germinación en arroz maleza es de suma importancia para desarrollar mejores herramientas de control.
Usando poblaciones de arroz maleza, estamos estudiando los efectos maternos en respuesta a los cambios de temperatura en variedades de arroz convencional y maleza para entender los mecanismos moleculares subyacentes y para ser capaces de predecir fenotipos con el objetivo de ayudar a establecer mejores estrategias de control que puedan ser usadas en Japón y en cualquier región productora de arroz del mundo.

3. Aprovechando la variabilidad fenotípica de malezas agrícolas para informar sobre caracteres deseables en cultivos cercanamente emparentados.

Muchos cultivos de importancia agronómica para nuestro país están cercanamente emparentados con malezas agrícolas que presentan diferentes adaptaciones a sus ambientes. Usando colecciones de biotipos maleza de arroz y canola, estudiamos la variabilidad fenotípica y morfológica con la intención de mapear los loci causales de caracteres adaptativos que puedan ser usados como blancos para el mejoramiento de la adaptabilidad frente a cambios ambientales de los cultivos a los que se encuentran cercanamente emparentados. Desde el tamaño de las semillas hasta la estructura de tejidos y sistemas de tejidos claves, estos caracteres tienen el potencial de ser introgresados por mejoramiento tradicional o edición génica para generar nuevas variedades que enfrenten desafíos ambientales más eficientemente.