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Desarrollo reproductivo de plantas (DREP)
Directores
Dra. Silvina Pessino
pessino@iicar-conicet.gob.ar
Dr. Juan Pablo A. Ortiz
ortiz@iicar-conicet.gob.ar
Investigadores
Dra. Luciana Delgado
Dra. Lorena Siena
Dra. Maricel Podio
Dra. Juliana Stein
Dra. Carolina Colono
Becarios/Tesistas
Ing. Agr. Verónica Anibalini
Lic. María Sol Vega
Lic. Juan Manuel Vega
Lic. Lara Marino
Lic. Constanza Pagani
Personal de Apoyo
Ing. Agr. Daniel Faura
Ing. Agr. David Balaban
Tec. Esteban Rodriguez
Sigla: DREP
Resumen (Historia/Tema de Trabajo)
Historia: El grupo de Desarrollo Reproductivo de Plantas fue fundado por los Dres. Silvina Pessino y Juan Pablo Ortiz, cuando regresaron a Argentina en 1998, después de realizar un postdoctorado en el Institute of Biological, Environmental and Rural Sciences (IBERS, BBSRC, Gales, UK). Durante esa estadía postdoctoral ambos comenzaron a estudiar las bases moleculares de la apomixis (reproducción asexual vía semillas) en las gramíneas, bajo la dirección de los Dres. Michael Hayward y Camilo Quarin. Al regresar a Argentina, Pessino trabajó durante 6 años en el IBR-CONICET-FCByF-UNR y Ortiz en la cátedra de Fisiología Vegetal-FCA-UNR, pero ambos se mantuvieron en la misma línea de trabajo y en estrecha colaboración, codirigiendo varios investigadores y publicando trabajos en conjunto. En el año 2004, Pessino mudó su mesada al Laboratorio Central de la FCA-UNR, y un año después los dos grupos se unificaron en el Laboratorio de Biología Molecular de la FCA-UNR. El equipo se consolidó con la formación de varios investigadores jóvenes, el arribo de otros desde el exterior, la creación del IICAR y el establecimiento de colaboraciones internacionales, con las Universidades de Milán/Perugia/Padua, Italia, el IBBR-CNR, Perugia Italia, y el IBR-Montpellier Francia. En el marco del trabajo conjunto se han dirigido 10 doctorados, 1 maestría y 8 tesinas de grado. El grupo ha publicado más de 80 artículos de investigación en revistas científicas con referato internacionales.
Tema de Trabajo: Las plantas con flores forman semillas por dos mecanismos alternativos que tienen lugar en los confines del óvulo: la sexualidad y la apomixis (i.e. formación de embriones maternos clonales por partenogénesis a partir de células somáticas o gametos no reducidos). La apomixis es un carácter transmitido genéticamente. Su ventaja adaptativa consiste en la posibilidad de propagar genotipos híbridos superiores mediante una clonación vía semillas. En la naturaleza, la combinación de la sexualidad con la apomixis deviene en una estrategia de reproducción sofisticada, donde es posible tanto la variación genética como el mantenimiento de las combinaciones genéticas mejor adaptadas. La utilización conjunta de la apomixis y la sexualidad en los programas de mejoramiento vegetal imita a la naturaleza, y permite obtener rápidamente híbridos superiores que se propagan de manera clonal por un número indefinido de generaciones. Sin embargo, el uso del carácter en la agricultura está en gran medida supeditado a la elucidación de sus mecanismos de control molecular. El grupo DREP del IICAR publicó más de 80 trabajos científicos originales de investigación sobre esta temática, en revistas internacionales como Plant Phytologist, Scientific Data, iScience, Journal of Experimental Botany, Scientific Reports Frontiers in Plant Science, Molecular Breeding, Annals of Botany, Plant Molecular Biology, BMC Plant Biology, BMC Genomics y otras. Los principales logros fueron: 1) el mapeo de la única región del genoma que determina la apomixis (ACR) en especies del género Paspalum y la identificación de un grupo de genes candidatos a disparar el carácter; 2) la secuenciación completa del genoma de Paspalum a nivel diploide y tetraploide, incluyendo la ACR; 3) la identificación por RNAseq de cientos de genes que participan del desarrollo diferencial en ambos tipos de reproducción; 4) la determinación de la función específica de varios de los genes candidatos (ORC3, QGJ, TGS1, ARF10) por genética reversa; 5) la generación de líneas híbridas mejoradas de reproducción clonal de la especie forrajera nativa Paspalum notatum.
Proyectos vigentes en los últimos 5 años
MSCA-RISE-2018, number 872417, acronym MAD. MECHANISMS OF APOMICTIC DEVELOPMENTS. Coordinador general: Olivier Leblanc (IRD, Montpellier, Francia). Representantes argentinos: Silvina Pessino (FCA, UNR); Viviana Echenique (CERZOS-CONICET, Bahía Blanca); Francisco Espinoza (IBONE, Corrientes). Contrapartes europeas: Emidio Albertini (Universidad de Perugia, Italia); Lucia Colombo (Universidad de Milan, Italia); Olivier Leblanc (IRD, Francia); Fulvio Pupilli (IBBR, CNR, Italia); Gianni Barcaccia (Universidad de Padua, Italia); Matthew Tucker (University of Adelaide, Australia); Ueli Grossniklaus (Universidad de Zurich, Suiza); Stewart Gillmor (LANGEBIO, Mexico), Mario Caccamo (NIAB, Cambridge, UK). Periodo de ejecución: 2020-2024. Monto total: ~EU 900.000. Monto destinado a intercambios con Argentina: ~EU 210.000.
MSCA-RISE-2020, number 101007438, acronym POLYPLOID.THE POLYPLOIDY PARADIGM AND ITS ROLE IN PLANT BREEDING. Coordinador general: Emidio Albertini (Universidad de Perugia, Italia). Representantes argentinos: Silvina Pessino (IICAR-CONICET-UNR); Viviana Echenique (CERZOS-CONICET-UNS, Bahía Blanca), Ricardo Masuelli (IBAM-CONICET-UNCU, Mendoza); Contrapartes europeas: Emidio Albertini (Universidad de Perugia, Italia); Lucia Colombo (Universidad de Milan, Italia); Riccardo Aiese Cigliano (Sequentia Biotech SL, Barcelona, España); Dr. Luca Comai (The Regents of the University of California, Davis, USA); Domenico Carputo, Universita degli Studi di Napoli Federico II; Peter Van Dijk, KeyGene NV Wageningen, The Netherlands; Charles Spillane, National University of Ireland Galway, Ireland; Ross Bicknell, Chris Winefield, Lincoln University, Canterbury, New Zealand. Periodo de ejecución: 2021-2025. Monto total: ~EU 900.000. Monto destinado a intercambios con Argentina: ~EU 300.000.
Proyecto MAECI de colaboración internacional Argentina-Italia. Título: Apomixis, una herramienta eficiente para el mejoramiento de plantas. Contraparte italiana: Lucia Colombo/Marta Mendes (Universidad de Milano, Italia). Contraparte argentina: Silvina Pessino (IICAR-CONICET-UNR, Rosario, Argentina). Monto: 10.151.438. Otorgamiento: 1/02/2021-1/2 2024. Duración: 36 meses.
Agencia Santafesina De Ciencia, Tecnología e Innovación, PEICA-2022-031. Re-funcionalización de un microscopio Leica DM2500, con contraste de interferencia diferencial, para potenciar su utilización en la caracterización de cultivos de interés agronómico y de flora nativa de la Región Pampeana. Período de ejecución 2023-2023. Monto total $ 1.500.000. Titular: Luciana Delgado
Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica, PICT-2021-GRF-TII-00316. Caracterización embriológica, genética y epigenética del desarrollo reproductivo de Paspalum rufum, una gramínea apomíctica nativa del NE argentino. Período de ejecución 2023-2027. Monto total $ 4.546.080.00. Titular: Luciana Delgado.
Universidad Nacional de Rosario, PID UNR 2023 80020220700076UR, Caracterización embriológica, genética y epigenética del desarrollo reproductivo de Paspalum rufum, una gramínea del NE argentino. Período de ejecución 2023-2027. Monto total $ 260.000. Titular: Luciana Delgado.
Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica, PICT- PICT-2017-1956, Identificación de las vías moleculares que controlan la transición sexualidad/apomixis en el sistema Paspalum y desarrollo de herramientas…, periodo de ejecución 2018-2021 (Disposición Administrativa RD 2018-05-24 de la ANPCyT), monto total $ 1.197.000. Titular: Silvina Pessino.
Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica (ANPCyT), PICT 2019-03414. Análisis de múltiples genes asociados posicionalmente a la clonación por semillas (apomixis) en el sistema Paspalum. Director: Juan Pablo Ortiz. Co-directora: Silvina Pessino. $ 1.950.000,00. Periodo: 2021-2024.
Agencia Santafesina De Ciencia, Tecnología e Innovación, IO-2017-00059. Evaluación del a apomixis para fijar caracteres híbridos a través de generaciones en Paspalum notatum, una especie forrajera apomíctica originaria de la provincia de Santa Fe. Período de ejecución 2018-2020. Monto total $ $ 150.000.Titular: Luciana Delgado.
Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica, PICT-2017-1573. Implementación de un sistema modelo diploide/tetraploide para el estudio genético y molecular de la apomixis en Paspalum rufum. Período de ejecución 2018-2022. Monto total $ 488.250. Titular: Luciana Delgado
Publicaciones (últimos 5 años)
Galla G, Siena L, Ortiz JPA, Baumlein H, Barcaccia G, Pessino SC, Bellucci M, Pupilli F (2019) A portion of the apomixis locus of Paspalum simplex is microsyntenic with an unstable chromosome segment highly conserved among Poaceae. Sci Rep. https://doi.org/10.1038/s41598-019-39649-6.
Ortiz JPA, Leblanc O, Rohr C, Grisolia M, Siena LA, Podio M, Colono C, Azzaro C, Pessino SC (2019) Small RNA-seq reveals novel regulatory components for apomixis in Paspalum notatum. BMC Genomics, https://doi.org/10.1186/s12864-019-5881-0.
Colono CM, Ortiz JPA, Permingeat H, Souza Canada D, Siena LA, Spoto N, Galdeano F, Espinoza F, Leblanc O, Pessino SC (2019) A plant-specific TGS1 homolog influences gametophyte development in sexual tetraploid Paspalum notatum ovules. Frontiers in Plant Science. 10: 1566. doi: 10.3389/fpls.2019.01566.
Soliman, M.; Espinoza, F.; Ortiz, J. P. A.; Delgado, L. 2019. Heterochronic reproductive developmental processes between diploid and tetraploid cytotypes of Paspalum rufum (2019), Annals of botany, 123, (5): 901–915.
Ortiz JPA, Pupilli F, Acuña CA, Leblanc O, Pessino SC (2020) How to become an apomixis model: the multifaceted case of Paspalum. Genes. 11(9):974. Doi: https://doi.org/10.3390/genes11090974.
Montechiarini, N.H.; Delgado, L.; Morandi E.N.; Néstor J. Carrillo N.J.; Gosparini C.O. The expansin exp1 gene 1 in the elongation zone is induced during soybean embryonic axes germination and differentially expressed in response to ABA and PEG treatments (2020). Seed Science Research, 1-9.
Podio M, Colono C, Siena L, Ortiz JPA, Pessino SC (2021) A study of the heterochronic sense/antisense RNA representation in florets of sexual and apomictic Paspalum notatum. BMC Genomics 22, 185. https://doi.org/10.1186/s12864-021-07450-3.
Soliman, M.; Podio, M.; Marconi, G.; Di Marsico, M.; Ortiz, J.P.A.; Albertini, E.; Delgado, L. Differential Epigenetic Marks Are Associated with Apospory Expressivity in Diploid Hybrids of Paspalum rufum (2021). Plants 2021, 10, 793.
Soliman, M., Bocchini, M., Stein, J., Ortiz, J. P. A., Albertini, E., Delgado, L. Environmental and Genetic Factors Affecting Apospory Expressivity in Diploid Paspalum rufum. (2021). Plants, 10(10), 2100.
Siena LA, Azzaro CA, Podio M, Stein J, Leblanc O, Pessino SC, Ortiz JPA (2022) The auxin-response repressor IAA30 is down-regulated in reproductive tissues of apomictic Paspalum notatum. Plants 11, 1472. doi: 10.3390/plants11111472.
Colono C, Podio M, Siena LA, Ortiz JPA, Leblanc O, Pessino S (2022) Spotting the targets of the aposporous apomixis controller TGS1 in Paspalum notatum, Plants, 11, 1929. https://doi.org/10.3390/plants11151929.
Siena LA, Michaud C, Selles B, Vega JM, Pessino SC, Ingouff M, Ortiz JPA, Leblanc O (2023) TRIMETHYLGUANOSINE SYNTHASE1 mutations decanalize female germline development in Arabidopsis. New Phytologist. doi: 10.1111/nph.19179.
Ouedraogo, I; Lartaud, M; Baroux, C, Mosca, G.; Delgado, L.; Leblanc, O.; Verdeil, JL.; Conéjéro, G. and Autran, D. 3D cellular morphometrics of ovule primordium development in Zea 1 mays reveal differential 2 division and growth dynamics specifying megaspore mother cell singleness (2023). Frontiers in Plant Science, 14, 1174171.
Vega JM, Podio M, Orjuela J, Siena LA, Pessino SC, Combes MC, Mariac C, Albertini E, Pupilli F, Ortiz JPA, Leblanc O. (2024) Chromosome-scale genome assembly and annotation of Paspalum notatum Flüggé var. saurae. Scientific Data, 11, 891. https://doi.org/10.1038/s41597-024-03731-0.
Pessino SC, Cucinotta M, Colono CM, Costantini E, Perrone D, Di Marzo M, Callizaya Terceros G, Petrella R, Azzaro C, Podio M, Marconi G, Albertini E, Dickinson H, Colombo L, Mendes MA. (2024) AUXIN RESPONSIVE FACTOR 10 insensitive to miR160 regulation induces apospory-like phenotypes in Arabidopsis. iScience. DOI: 10.2139/ssrn.4423997.
Marino L, Altabe S, Colono C, Podio M, Ortiz JPA, Balaban D, Stein J, Spoto N, Acuña C, Siena L, Gerde J, Albertini E, Pessino SC (2025) Transcriptome-guided apomixis breeding for Paspalum notatum: producing clonal hybrids with enhanced omega-3 content. Theoretical and Applied Genetics. 138: 2, https://doi.org/10.1007/s00122-024-04788-6.
Pessino SC, Nestares G, Bianchi M, Amato L, Bocchini M, Marconi G, Albertini E, Ochogavía A. Diploid aposporous sunflower forms triploid BIII progeny displaying increased apospory levels and non-random genetic mutations. Sci Rep 15, 4808 (2025). https://doi.org/10.1038/s41598-025-89105-x
Foto 1. Laboratorio de Biología Molecular (FCA-UNR). De izquierda a derecha: Lic. Vega, Juan Manuel, Dr. Ortiz, Juan Pablo, Dra. Siena Lorena, Dra. Pessino Silvina y Dra. Podio Maricel.
Foto 2. Facultad de Ciencias Agrarias – UNR – De izquierda a derecha: Dra. Pessino Silvina, Lic. Marino Lara y Dra. Colono Carolina.
Foto 2. Población de mapeo de pasto horqueta (Paspalum notatum) de la colección del DREP
Foto 3. Microfotografía de hoja de pasto horqueta vista al microscopio confocal (célula de epidermis y estomas)
Foto 4. Primordio de óvulo de Arabidopsis thaliana mostrando la
Foto pistilo de Paspalum notatum
