Desarrollo reproductivo de plantas

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  • 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

Farm. Gustavo Giuntoli

 

  •  Becarios/Tesistas

Ing. Agr. Verónica Anibalini

Lic. María Sol Vega

Lic. Juan Manuel Vega

Lic. Lara Marino

 

 

 

  • Estudiantes

Lucas Demarchi

 

  • Personal de Apoyo

Ing. Agr. Daniel Faura

Ing. Agr. David Balaban

Tec. Esteban Rodriguez

 

Sigla: DREP

Resumen (Historia/Tema de Trabajo)

El grupo de Desarrollo Reproductivo de Plantas surgió cuando los Dres. Silvina Pessino y Juan Pablo Ortiz regresaron en 1998 a Argentina después de realizar un postdoctorado en el Institute of Biological, Environmental and Rural Sciences (IBERS, BBSRC, Gales, UK), dirigidos por los Dres. Michael Hayward y Camilo Quarin, investigando las bases moleculares de la apomixis (reproducción asexual vía semillas) en las gramíneas. Al regresar, Pessino trabajó durante 6 años en el IBR-CONICET-FCByF-UNR y Ortiz en 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 2004, Pessino mudó su mesada al Laboratorio Central- FCA-UNR, y un año después los dos grupos se unificaron en el Laboratorio de Biología Molecular-FCA-UNR. El equipo se consolidó con 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 grupo se han dirigido 10 doctorados, 1 maestría y 8 tesinas de grado. El grupo cuenta con más de 70 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 por clonación vía semillas. En la naturaleza, la combinación de la sexualidad con la apomixis deviene en una estrategia de reproducción sofisticada y versátil, donde es posible tanto la variación como la posterior distribución rápida en el territorio de híbridos clonales bien adaptados. De hecho, las especies apomícticas ocuparon velozmente amplias superficies del planeta después de la última glaciación. La utilización conjunta de la apomixis y la sexualidad en 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. Nuestro grupo de investigación publicó más de 60 trabajos científicos originales de investigación sobre la temática, en revistas internacionales como Scientific Reports, Journal of Experimental Botany, Frontiers in Plant Science, Molecular Breeding, Annals of Botany, Plant Molecular Biology, BMC Plant Biology, BMC Genomics y otras. Los principales logros del grupo fueron: 1) el mapeo de la única región del genoma que determina la apomixis (ACR) en especies del género Paspalum  y la identificación un grupo de genes candidatos; 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) por genética reversa.

 

Proyectos de 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. 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.

Universidad Nacional de Rosario, proyecto 1AGR271 Estudios de la apomixis en Paspalum spp. Identificacion de genes clave para su utilización en el mejoramiento vegetal, periodo 2016-2019, monto: $ 18.000. Titular: Juan Pablo Ortiz.

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.

Proyecto RISE (Research and Innovation Staff Exchange) 645674, Horizon 2020, Marie Skłodowska-Curie Actions, European Union, periodo: 2015-2019, monto total: EU 738.000. Monto destinado a intercambios con Argentina: EU 229.500. Monto destinado a intercambios con IICAR: EU 114.750. Titular: Silvina Pessino

Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas, PIP 11220150100702CO. Identificación de genes clave de la reproducción apomíctica en especies del género Paspalum, periodo: 2015-2017 monto total $450.000. Titular: Juan Pablo Ortiz.

Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica (ANPCyT), PICT 2014-1080, Genómica y transcriptómica de la apomixis en Paspalum spp. Identificación de genes clave para su utilización en el mejoramiento vegetal, periodo: 2014-2017, monto total $630.000. Titular: Juan Pablo Ortiz.

Proyecto D-TEC 0001/2013, Construcción de una Plataforma Agrotecnológica Biomolecular. Financiación ANPCYT. Facultad de Ciencias Agrarias de la UNR,. Resolución ANPCYT 226/14, periodo 2014-2016, monto total, : $ 752.000. Titular: Hugo Permingeat.

Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica, PICT-2011- 1269, Development of basic knowledge and a technological platform for harnessing apomixis, periodo de ejecución 2012-2015 (Disposición Administrativa Nro 264/11 de la ANPCyT), monto total $ 328.640, Titular: Silvina Pessino

Proyecto PICT-E-2014-0188. Universidad Nacional de Rosario Facultad de Ciencias Agrarias – Universidad Nacional de Rosario, monto total $ 1.299.650. Titular: Picardi, Liliana Amelia.

Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas, PIP 11220110100767, Control genético y epigenético de la apomixis diplospórica en Eragrostis curvula, periodo 2012-2014, monto total: $ 300.000. Titular:  Viviana Echenique.

 

Publicaciones (últimos 5 años)

-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.; Podio, M.; Marconi, G.; Di Marsico, M.; Ortiz, J.P.A.; Albertini, E.; Delgado, L. (2021) Differential Epigenetic Marks Are Associated with Apospory Expressivity in Diploid Hybrids of Paspalum rufumPlants 2021, 10, 793. https://doi.org/10.3390/plants10040793.

-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.

-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: 10.3390/genes11090974.

-Soliman M, Espinoza F, Ortiz JPA, Delgado L. Heterochronic reproductive developmental processes between diploid and tetraploid cytotypes of Paspalum rufum. Ann Bot. 2019 May 20;123(5):901-915. doi: 10.1093/aob/mcy228.

-Juan Pablo A. Ortiz, Olivier Leblanc, Cristian Rohr, Mauricio Grisolia, Lorena A. Siena, Maricel Podio, Carolina Colono, Celeste Azzaro, Silvina C. Pessino (2019) Small RNA-seq reveals novel regulatory components for apomixis in Paspalum notatum – BMC Genomics – https://doi.org/10.1186/s12864-019-5881-0

-Diego Zappacosta, Jimena Gallardo, José Carballo, Mauro Meier, Juan Manuel Rodrigo, Cristian A. Gallo, Juan Pablo Selva, Juliana Stein, Juan Pablo A. Ortiz, Emidio Albertini, Viviana Echenique (2019) A High-Density Linkage Map of the Forage Grass Eragrostis curvula and Localization of the Diplospory Locus                             doi: 10.3389/fpls.2019.00918

-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, en prensa.

-Mancini M, Permingeat H, Colono C, Siena L, Pupilli F, Azzaro C, Dusi DM, Tavares de Campos Carneiro V, Podio M, Seijo JG, González AM, Felitti S, Ortiz JPA, Leblanc O, Pessino SC (2018) The MAP3K-coding QUI-GON JINN (QGJ) gene is essential to the formation of unreduced embryo sacs in Paspalum.  Front. Plant Sci.,  https://doi.org/10.3389/fpls.2018.01547.

-Bocchini M, Galla G, Pupilli F, Bellucci M, Barcaccia G, Ortiz JPA, Pessino SC*, Albertini E*  (2018) The vesicle trafficking regulator PN_SCD1 is demethylated and overexpressed in florets of apomictic Paspalum notatum genotypes. Scientific Reports 14; 8(1):3030. doi: 10.1038/s41598-018-21220-4.

-Ochogavía A, Galla G, Seijo JG, González AM, Bellucci M, Pupilli F, Barcaccia G, Albertini E, Pessino SC (2018) Structure, target-specificity and expression of PN_LNC_N13, a lncRNA differentially expressed in apomictic and sexual Paspalum notatum. Plant Mol Biol 96(1-2):53-67. doi: 10.1007/s11103-017-0679-4.

-Selva JP, Siena L, Rodrigo JM, Garbus I, Zappacosta D, Romero JR, Ortiz JP, Pessino SC, Leblanc O, Echenique V (2017) Temporal and spatial expression of genes involved in DNA methylation during reproductive development of sexual and apomictic Eragrostis curvula. Scientific Reports 7(1):15092. doi: 10.1038/s41598-017-14898-5.

-Ortiz JPA, Revale S, Siena LA, Podio M, Delgado L, Stein J, Leblanc O, Pessino SC (2017) A reference floral transcriptome of sexual and apomictic Paspalum notatum, BMC Genomics 18:318, doi: 10.1186/s12864-017-3700-z.

-Mogni VY, Kahan MA, de Queiroz LP, Vesprini J, Ortiz JPA, Prado DE (2016) Optimization of DNA extraction and PCR protocols for phylogenetic analysis in Schinopsis spp. and related Anacardiaceae. Springer Plus. doi: 10.1186/s40064-016-2118-4

-Delgado L, Sartor ME, Espinoza F, Soliman, Galdeano F, Ortiz JPA (2016) Hybridity and autopolyploidy increase the expressivity of apospory in diploid Paspalum rufum. Plant Systematics and Evolution http://dx.doi.org/10.1007/s00606-016-1345-z

-Siena LA, Ortiz JPA, Calderini O, Paolocci F, Caceres ME, Kaushal P, Grisan S, Pessino SC, Pupilli F (2016) An apomixis-linked ORC3-like pseudogene is associated with silencing of its functional homolog in apomictic Paspalum simplex. Journal of Experimental Botany 67 (6): 1965-1978, doi:10.1093/jxb/erw018.

-Romero J, Selva JP, Pessino SC, Echenique V, Garbus I (2016) Repetitive sequences in Eragrostis curvula cDNA EST libraries obtained from genotypes with different ploidy, Biologia Plantarum 60: 55-67.

-Felitti SA, Acuña CA, Ortiz JPA, Quarin CL (2015) Transcriptome analysis of seed development in apomictic Paspalum notatum. Annals of Applied Biology http://dx.doi.org/DOI:10.1111/aab.12206

-Aguilera PM, Galdeano F, Quarin CL, Ortiz JP, Espinoza F (2015) Inheritance of aposporous apomixis in interspecific hybrids derived from sexual Paspalum plicatulum and apomictic Paspalum guenoarum Crop Science http://dx.doi.org/10.2135/cropsci2014.11.0770

-Samoluk S, Robledo G, Podio M, Chalup L, Ortiz JPA, Pessino S, -Seijo G (2015) First insight into divergence, representation and chromosome distribution of reverse transcriptase fragments from L1 retrotransposons in peanut and wild relative species, Genetica 143: 113-125, DOI: 10.1007/s10709-015-9820-y

 

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