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Departamento de Botánica, Ecología y Fisiología Vegetal

Grupos de Investigación

Biotecnología de Planta Superiores y algas verdes BIO-115

Información

  • Denominación: Biotecnología de Plantas Superiores y Algas Verdes
  • Dirección/Centro: Fisiología Molecular y Biotecnología de plantas, Campus de Rabanales, Edif. Severo Ochoa (C-6), Universidad de Córdoba
  • Investigador responsable:   Dr. Manuel Pineda Priego
    • Correo electrónico: bb1piprm@uco.es
    • Categoría profesional: Catedrático de Universidad.

Líneas de investigación

El Grupo BIO-115 desarrolla su actividad investigadora en tres temas diferentes con potencial biotecnológico:

1. Búsqueda de los factores moleculares responsables de la diferenciación metabólica de las leguminosas en ureídicas y amídicas.

Es bien conocido que el nitrógeno fijado en los nódulos radicales de las leguminosas se puede transportar hasta las partes aéreas como amidas (glutamina y fundamentalmente asparragina) o como ureidos (alantoína y alantoato), lo que permite distinguir entre plantas amídicas (guisante, garbanzo,...) y ureídicas (soja, judía,...). Además, el transporte de uno u otro tipo de compuestos depende del estado de desarrollo de la planta y de las condiciones nutricionales y ambientales. Así, está bien establecido experimentalmente que i) las plantas ureídicas se comportan como amídicas durante los primeros estadíos de desarrollo y que el metabolismo cambia hacia biosíntesis de ureidos coincidiendo con el inicio de la fijación de nitrógeno, y ii) las plantas ureídicas se comportan como amídicas tras la fertilización con nitrato. Sin embargo, la “lógica de la planta” para usar ureidos o amidas es objeto de continua especulación, y algunas hipótesis relacionan esta lógica con la economía del C y otras con la del N. Nuestra hipótesis de trabajo es que el comportamiento de una planta como ureídica o amídica debe estar determinado por factores moleculares, por lo que nos planteamos como objetivo concreto la clonación de genes que codifican enzimas de la síntesis de amidas (asparragina sintetasa) y de ureidos (urato oxidasa). Ya se han clonado ambos genes y en la actualidad se está llevando a cabo el análisis de promotores, lo que permitirá obtener plantas transgénicas que sean más eficientes en el reparto del nitrógeno.

2. Obtención de organismos fotosintéticos con mayores niveles de tocoferoles (vitamina E).

Se pretende encontrar una fuente biológica con alto contenido en tocoferoles (fundamentalmente de g-tocoferol) de forma que su extracción resulte económicamente rentable. La potencia vitamínica y la capacidad antioxidante de los tocoferoles naturales se relacionan inversamente. Tomando como 100 la potencia vitamínica del isómero a, la del b es un 15-40%, la del g un 5-20% y la del d sólo un 2-5%. La capacidad antioxidante de los isómeros b, g, y d es 1.5, 3 y 5 veces superior a la del isómero a. Por otro lado, la capacidad antioxidante del a-tocoferol es unas 200 veces superior a la del butilhidroxitolueno (BHT), antioxidante alimentario usado comúnmente. Todas las plantas superiores tienen a-tocoferol en sus hojas y otras partes verdes, mientras que el g-tocoferol (también el b y el d) está presente en concentraciones muy inferiores. Desde un punto de vista metabólico, tanto el g- como el a-tocoferol se producen a partir del ácido homogentísico y del fitil-pirofosfato. La p-hidroxifenilpiruvato dioxigenasa (EC 1.13.11.27) cataliza la síntesis del ácido homogentísico y la g-tocoferol metiltransferasa (EC 2.1.1.95) cataliza la metilación del g-tocoferol a partir de la S-adenosilmetionina para dar a-tocoferol. El a-tocoferol se produce sintéticamente a escala industrial mientras que el g-tocoferol, por lo general el segundo componente en importancia en las mezclas naturales de tocoferoles, sólo se obtiene en pequeñas cantidades a partir de los aceites naturales mediante procedimientos de extracción y separación, por lo que su precio resulta prohibitivo para la industria. En consecuencia, lo que se plantea es aumentar la concentración de tocoferoles en plantas sobreexpresando el gen de la p-hidroxifenilpiruvato dioxigenasa e incrementar la concentración de g-tocoferol anulando la expresión del gen de la g-tocoferol metiltransferasa. Recientemente, se han clonado ambos genes, lo que abre la posibilidad de modificar plantas con el objeto de elevar su contenido en vitamina E mediante ingeniería metabólica.

3. Caracterización de los tocoferoles y polifenoles del aceite de oliva y aplicación como parámetro de calidad y autentificación en la lucha contra el fraude.

La capacidad antioxidante asociada a la fracción insaponificable del aceite de oliva está recibiendo una creciente atención debido a su enorme trascendencia en relación con diversos aspectos que repercuten directamente en el valor nutritivo y comercial de este aceite. Además, las concentraciones absolutas y la abundancia relativa de los diferentes tocoferoles y polifenoles pueden usarse como indicadores de la autenticidad de un aceite y de su calidad, y de su estabilidad oxidativa. Por tanto, los análisis sobre tocoferoles se están aplicando también a los aceites de oliva vírgenes extraídos de las principales variedades de aceitunas de la provincia de Córdoba, a saber: arbequina, hojiblanca, picual y picuda. El objeto es completar la caracterización de dichos aceites y usar el contenido en antioxidantes (polifenoles y tocoferoles) como parámetro de autenticación en la lucha contra el fraude.


Proyectos y contratos en los últimos años

  • Responsable: Manuel Pineda Priego:
    • Plan de actuación ordinario de la OTRI de la Universidad de Córdoba. MCYT-DGI, OTR2003-0041-A (36 meses, 2003-2006). 45.000 € y técnico.
    • Modernization of Internacional Relations Offices (MIRO), Unión Europea, Programa Tempus, SM_SCM-T060A05-2005, 15/10/2005 a 14/10/2006. 149.800 €. Investigador responsable (Grantholder).
    • Knowledge to Marketing: olive oil valorization in the Mediterranean Countries (Mark.oil). Education and culture, Lifelong learning programma, Leonardo da Vinci (España-Italia).
    • Caracterización y regulación de genes y enzimas del metabolismo amídico y ureídico en plantas de interés agrícola. MCYT BOS2003-01595. 2003-2006.
    • Metabolismo de ureidos y tolerancia a la sequía en judía (Phaseolus vulgaris). MEC BIO2006-09366. 2006-2009.
    • Análisis molecular con fines biotecnológicos de la tolerancia a la sequia en judías (phaseolus vulgaris). AGR-1283, 2006-2011. Investigador principal: Manuel Pineda Priego (Proyecto con investigador de reconocida valía; solicitante: Vicerrector de Política Científica, Enrique Aguilar). CICE, Junta de Andalucía.
    • Sistema de captura, digitalización y análisis de imágenes quimioluminiscentes, radiactivas y fluorescentes. Infraestructura científica. 185.000,00, UNCO05-23-020.
    • Regulación de la síntesis y movilización de ureidos en respuesta al déficit hídrico y durante el desarrollo de plántulas de leguminosas. Ministerio de Ciencia e Innovación. 01/01/2010-31/12/2012. 176.660 €.
  • Responsable: Pedro Piedras Montilla
    • Aplicación de la metabolómica al estudio del papel del metabolismo de los ureidos en la inhibición de la fijación de nitrógeno causada por condiciones de estrés. Consejería de Innovación, Ciencia y Empresa (Junta de Andalucía), P06-CVI-01761, 2007-2010.
  • Responsable: Josefa Muñoz Alamillo
    • Mejora biotecnológica de la acumulación de compuestos nitrogenados en condiciones ambientales adversas. Consejería de Innovación, Ciencia y Empresa (Junta de Andalucía). Entidades participantes: UCO. 2008-2011. 120.168 €.

Servicios que puede ofrecer

  • Análisis de tocoferoles (vitamina E) en extractos biológicos complejos
  • Valoración del estado nutricional de plantas
  • Caracterización bioquímica de aceites de oliva y detección de mezclas
  • Evaluación científico-técnica de proyectos de biotecnología vegetal
  • Cursos de formación en Enzimología, Fisiología de plantas, biotecnología vegetal

Publicaciones en los últimos años

  • Alamillo J.M., Monger W.,  Sola I., Perrin Y., Bestagno M., Burrone O., Sabella P., Plana-Duran J., Enjuanes L., García J.A., Lomonosoff G.P. (2006). An antibody derivative expressed from viral vectors passively immunizes pigs against transmissible gastroenteritis virus infection when supplied orally in crude plant extracts. J. Plant Biotech. 4, 623-631.
  • Alamillo J.M., Monger W.,  Sola I., García B., Perrin Y., Bestagno M., Burrone O., Sabella  P., Plana-Duran J., Enjuanes L., Lomonosoff G.P., J.A. (2006). Use of virus vectors for the expression in plants of active full-length and single-chain anti-coronavirus antibodies. Biotech. J. 1, 1103-1111-
  • Alamillo J.M., Saénz P., García J.A. (2006). Salicylic acid-mediated and RNA-silencing on the defense mechanims cooperate in the restriction of systemic spread of Plum Pox Virus in tobacco. Plant J. 48, 217-227-
  • Decroocq V., Sicard O., Alamillo J.M., Lansac M., Eyquard J.P., García J.A., Candresse T., Le Gall O., Revers F. (2006). Multiple resistance traits control Plum Pox Virus infection in Arabidopsis thaliana. Mol Plant Microb Interact. 19 (5): 541-549.
  • García J.A., Lucini C., García B., Alamillo J.M., López-Moya JJ. (2006). Use of Plum Pox Virus as a plant expression vector. EPPO Bulletin 36, 341-345.
  • Jiménez I., López L., Alamillo J.M., Valli A., García J.A. (2006). Identification of a Plum Pox Virus CI-interacting protein from chloroplast that has a negative effect on virus infection. Mol. Plant Microb. Interact. 19 (3): 350-358.
  • Muñoz, A., Raso, M.J., Pineda, M., Piedras, P. (2006). Degradation of ureidoglycolate in French bean (Phaseolus vulgaris) is catalysed by a ubiquitous ureidoglycolate urea-lyase. Planta, 224, 175-184.
  • Todd, C. D., Tipton, P. A., Blevins, D. G., Piedras, P., Pineda, M., Polacco, J. C. (2006). Update on ureide degradation in legumes. J. Exp. Bot. 57, 5-12.
  • Mohamed, R., Pineda, M, Aguilar, M. (2007). Antioxidant capacity of extracts from wild and crop plants of the mediterraean region. J. Food Sci. 72, 59-63.
  • Mohamed, R., Fernández, J., Pineda, M., Aguilar, M. (2007). Roselle (Hibiscus sabdariffa) seed oil is a rich source of g-tocopherol. J. Food Sci. 72, 207-211.
  • Raso, M. J., Muñoz, A., Pineda, M., Piedras, P. (2007). Biochemical characterisation of an allantoate-degrading enzyme from French bean (Phaseolus vulgaris): the requirement of phenylhydrazine. Planta 226, 1332-1342.
  • Raso, M. J., Pineda, M., Piedras, P. (2007). Tissue abundance and characterization of two purified proteins with allantoinase activity from French bean (Phaseolus vulgaris). Physiol Plant. 131, 355-366.
  • Antunes, F., Aguilar, M., Pineda, M., Sodek, L. (2008). Nitrogen stress and the expression of asparagine synthetase in roots and nodules of soybean (Glycine max L. Merr.). Physiol Plant. 133, 736-743.
  • Quiles, F. A., Raso, M. J., Pineda, M., Piedras, P. (2009) Ureide metabolismo during seedling development in French bean (Paseolus vulgaris). Physiol. Plant. 135, 19-28.
  • Pineda M., Piedras P., Aguilar M., Alamillo J.M., Quiles F., Sánchez M.V., Díaz-Leal J.L., Muñoz A., Gálvez G., Fernández E., Vera J.M., Fernández J., Raso M.J., Cardeñosa R. (2009). Biotecnología de plantas superiores y algas verdes. En Biotecnología. Dorado G., Jorrín J., Tena M., Fernández E. Eds. 27-29.
  • Parra-Peralbo E., Pineda M., Aguilar M. (2009). PVAS3, a class-II ubiquitous asparagine synthetase from common bean (Phaseolus vulgaris). Mol. Biol. Rep. 36: 2249-58.
  • Alamillo J.M., Díaz-Leal J.L., Sánchez-Morán M.V., Pineda M. (2010). Molecular analysis of ureide accumulation under drought stress in Phaseolus vulgaris L. Plant Cell & Environment 33: 1828-1837.
  • Díaz-Leal J.L., Gálvez-Valdivieso G., Fernández J., Pineda M., Alamillo J.M. (2012). Developmental effects on ureide levels are mediated by tissue-specific regulation of allantoinase in Phaseolus vulgaris L. Journal of Experimental Botany 63: 4095-4106.
  • Gil-Quintana E., Larrainzar E., Seminario A., Díaz-Leal J.L., Alamillo J.M., Pineda M., Arrese-Igor C., Wienkoop S., González E.M. (2013). Local inhibition of nitrogen fixation and nodule metabolism in drought-stressed soybean. Journal of Experimental Botany 64: 2171-2182.
  • Díaz-Leal J.L., Torralbo F., Quiles F., Pineda M., Alamillo J.M. (2013). Molecular and functional characterization of allantoate amidohydrolase from Phaseolus vulgaris. Physiologia Plantarum (In press).

Empresas creadas por miembros del grupo

  • Innovaóleo, S.L.

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