Regulación medioambiental y epigenética del desarrollo en plantas

El grupo de investigación Regulación Ambiental y Epigenética del Desarrollo en Plantas (ENVEPI) es un grupo equilibrado de investigadores del CSIC y la Universidad de Sevilla (US) que aúna aproximaciones complementarias para dilucidar los mecanismos moleculares que integran las señales ambientales y fisiológicas que controlan el desarrollo vegetal, para la mejora de los cultivos. Abordamos aspectos relacionados con el fotoperiodo y la señalización por luz (Dres. Valverde y Serrano) y el papel que desempeñan los complejos proteicos del grupo Polycomb (PcG), PCR1 y PCR2, en la regulación epigenética del desarrollo vegetal y la respuesta al ambiente (Dra. Calonje). Ambas líneas de investigación generan y ponen a disposición de la comunidad científica datos multiómicos con objeto de elucidar las redes génicas reguladoras del desarrollo y la fisiología de plantas.

La respuesta a fotoperiodo, o longitud del día, es esencial para el desarrollo de las plantas durante la adaptación al cambio de estaciones. Las plantas necesitan optimizar el aporte luminoso, como fuente principal de energía, para controlar su desarrollo. La línea de investigación liderada por los Dres. Valverde y Serrano persigue conocer cómo los cambios ambientales, particularmente los relacionados con la señal lumínica (longitud del día y calidad de luz), se integran con señales internas para controlar distintas fases del desarrollo a lo largo de su ciclo de vida de las plantas. Para llevarlo a cabo, utilizamos la planta modelo Arabidopsis thaliana y, con el fin de aplicar los resultados obtenidos, utilizamos cultivos con interés ornamental y agrícola como Petunia, cítricos o tomate. Combinamos técnicas de biología molecular para la obtención y análisis de datos ómicos (RNA-seq, ChIP-seq), bioquímica de proteínas, fisiología vegetal y genética molecular, para obtener una visión global del efecto de la señalización por luz sobre el desarrollo de la planta, así como los mecanismos moleculares y fisiológicos implicados.

El objetivo principal de la línea de investigación liderada por la Dra. Calonje es comprender los mecanismos epigenéticos y los cambios en la conformación de la cromatina que se desencadenan a lo largo del desarrollo de plantas, así como en respuesta a señales ambientales. Durante su ciclo de vida, las plantas pasan por varias fases de transición. Todos estos cambios se basan en el apagado y encendido de patrones de expresión génica, que a su vez se ven influenciados por señales ambientales, donde son fundamentales los mecanismos epigenéticos que regulan la conformación de la cromatina. Concretamente, esta línea de investigación se centra en el papel que juegan las proteínas del grupo PcG que, mediante la incorporación de modificaciones en las histonas, regulan la expresión génica a distintos niveles. Estas marcas deben ser eliminadas por los llamados borradores o “erasers” de marcas en momentos específicos para permitir la reprogramación transcripcional. Mediante la utilización de técnicas genéticas y bioquímicas en combinación con distintas técnicas de secuenciación masiva, como son RNA-seq, ChIP-seq, ATAC-seq, MNase-seq y Hi-C, queremos descubrir el papel exacto que juegan las proteínas PcG y las marcas que incorporan en la regulación de la expresión génica, así como desvelar los factores que participan en la reprogramación de estas marcas.

Nuestras publicaciones en revistas científicas de alto impacto (Science, Nature, Current Biology, EMBO J, Nature Communications, Mol Plant) así como las invitaciones a la redacción de revisiones (J Exp. Bot., Plant Phys, Current Opin. Plant Biol.) ponen de manifiesto la calidad científica y el interés internacional de nuestra investigación.  También tenemos amplia experiencia en transferencia de conocimiento a través de la generación de patentes y proyectos con el sector empresarial, con el fin de traducir nuestra investigación básica en aplicación industrial. Nuestro éxito en convocatorias nacionales e internacionales, así como nuestra experiencia como evaluadores y miembros de comités científicos, incrementan la atracción a nuestro grupo de investigación de investigadores pre y postdoctorales. Así lo refleja el número de estudiantes de doctorado, Master y Grado que se titulan en nuestro laboratorio. La conexión con la US a través de los Prof. JM Romero, G. Serrano (Facultad de Biología) y JR Pérez (Facultad de Química) ofrece oportunidades excepcionales para la formación de estudiantes. Todos los IPs participan en cursos de Máster oficiales de la US, lo que permite interaccionar con investigadores y estudiantes. La participación en redes nacionales como EvoDevoSigNet nos permite conectar con otros grupos para crear redes científicas. El grupo ENVEPI también organiza desde 2018 un workshop en el que participan reconocidos investigadores del campo de la biología molecular y desarrollo de plantas, así como empresas agroalimentarias con las que colaboramos.