Ecología de Plantas

LABORATORIO

INVESTIGACIONES ACTUALES

Líneas de Investigación

Mutualismos entre plantas e insectos (acacia-hormigas):

  • En busca de pistas acerca de la autonomía de los nectarios extraflorales: El néctar extrafloral es una de las principales recompensas que se ofrecen por las plantas de Acacia a cambio de protección por parte de las hormigas de Pseudomyrmex. El análisis del nectario de Acacia cornigera a nivel transcriptómico nos ha permitido explorar rutas de interés para descubrir más acerca de la autonomía del nectario y de esta manera tener pistas para poder descifrar el mecanismo mediante el cual se produce esta recompensa.
  • Manipulación de secreción del néctar extrafloral en los mutualismos Acacia- Pseudomyrmex: Las interacciones mutualistas están basadas en el intercambio de servicios y recompensas entre socios de diferentes especies y estas resultan benéficas para ambos socios. Estas interacciones están sujetas a la explotación por parásitos, los cuales pueden desestabilizar el mutualismo. Por esta razón los mutualismos requieren de mecanismos para su estabilización, para asegurar la asignación de recompensas dirigida a los socios recíprocos. En el mutualismo defensivo Acacia-Pseudomyrmex, las plantas de Acacia secretan néctar extrafloral (EFN) como una recompensa. Nosotros investigamos las adaptaciones clave de las hormigas del género Pseudomyrmex que permiten establecer nuevos mecanismos en sus interacciones mutualistas con las plantas del género Acacia.
  • Compuestos orgánicos volátiles como un lenguaje multifuncional en los mutualismos planta-hormiga: El lenguaje universal de las plantas son los compuestos orgánicos volátiles (COVs) vegetales, ya que funcionan como señales en la comunicación con otras plantas y con los animales mutualistas. Mientras los COVs emitidos por las flores atraen a los polinizadores, compuestos volátiles vegetales emitidos de las hojas en respuesta a daño funcionan como rasgos defensivos, como señales ‘planta-planta’ que inducen la defensa en otras plantas, o como señales ‘planta-defensor’ que atraen a los enemigos naturales de los herbívoros. A pesar de la gran importancia de los COVs, se desconoce aún cómo su emisión ha evolucionado y como se pueden generar cambios evolutivos entre sus múltiples funciones. Nosotros estudiamos el papel fundamental de los COV´s como un lenguaje multifuncional en los mutualismos planta- hormiga, su implicación en diferentes etapas cruciales del ciclo de la interacción mutualista, por ejemplo: en el establecimiento y estabilización, así como también estudiamos las implicaciones en la diferencia clave de COV´s en la creación de los nuevos mecanismos que permiten eficientar la interacción mutualista planta-hormiga.

Compuestos orgánicos volátiles (COVs) como control biológico y vacunas para plantas:

  • Inducción de defensa con COVs: Utilizar las defensas naturales de las plantas como los COVs, aromas que despiden (y perciben) las plantas cuando estas se encuentran en presencia de amenazas como patógenos o herbívoros. En condiciones de campo en plantas de frijol, al exponer primero a estos aromas y después confrontar a la planta con un hongo patógeno, aumenta la protección de la planta contra la infección de este hongo, que, con una sola aplicación, el efecto es perdurable hasta la siguiente generación. Teniendo como resultado una alternativa ecológica para reducir el uso de pesticidas que afectan el ambiente y la calidad de vida de los consumidores y aplicadores.
  • Combinación de COVs como control biológico y promotores de crecimiento: Las plantas sintetizan una gran diversidad de COVs que facilitan las interacciones con su entorno. Por ejemplo, los COVs son emitidos en respuesta a la infección por patógenos, y varios de estos compuestos actúan como señales y desencadenan la expresión de genes de resistencia de las plantas. Aparte de emplearse como control biológico contra patógenos, los COVs también promueven el crecimiento en plantas. Sin embargo, solo se ha estudiado el efecto de los COVs individualmente. Nuestra hipótesis es que la promoción de crecimiento de las plantas de frijol común y su resistencia a diferentes fitopatógenos aumentan de manera sinérgica al ser expuestas a ciertas combinaciones de COVs
  • Aromas de las plantas como defesa directa en sistemas de policultivo: La actividad antimicrobiana de los COVs producidos por plantas se ha comprobado exponiendo fitopatógenos al estado volátil de los compuestos; bajo condiciones cerradas como cajas Petri. Por esta razón, nosotros nos preguntamos si este fenómeno también actúa en sistemas abiertos, como los policultivos. Utilizamos estos modelos de cultivo debido a reportes de reducción en la incidencia y daño por fitopatógenos, pero, atribuida principalmente a factores físicos que reducen la probabilidad de los organismos para desarrollarse en sus hospederos respectivos. Nosotros creemos que, adicionalmente a esos factores, los COVs pueden actuar como una defensa directa al formar nubes en todo el sistema de cultivo y, almacenarse en las ceras cuticulares de las hojas; impidiendo, gracias a sus efectos antimicrobianos, un óptimo desarrollo de los fitopatógenos.
  • Correlación entre la respuesta defensiva en frijol inducida por COVs y la emisión de ellos: Los COVs tienen múltiples funciones en la planta intra e inter-específicas. Se ha demostrado el papel de los COVs en la defensa, promoción de crecimiento, protección y comunicación de las plantas, sin embargo, ¿Existe una correlación entre la respuesta defensiva en frijol inducida por COVs y su emisión? Estudiar la correlación existente entre la respuesta de defensa inducida por COVs en diferentes genotipos de plantas de frijol y la emisión de ellos, tomando diversas variables de respuesta.

DAMPs (patrones moleculares asociados a daño) como vacunas para plantas:

  • ADN como DAMP y su efecto en la resistencia contra plagas: Las plantas de frijol común activan su sistema inmune al ser expuestas a fragmentos de su ᶦpropioᶦ ADN y distinguen entre ADN ᶦpropioᶦ y ᶦno propioᶦ (de otras especies). Determinar las condiciones necesarias de aplicación de ADN para una mayor eficiencia en la resistencia contra plagas y rendimiento, y responder algunas preguntas como: ¿El reconocimiento de ADN ᶦpropioᶦ como DAMP existe en otras especies? ¿La exposición a ADN aumenta la expresión de receptores de Patrones moleculares asociados a patógenos?
  • Mecanismos de reconocimiento y señalización de ADN extracelular en plantas: Es una señal de peligro cuando el ADN se encuentra dañado o acumulado en zonas dónde no es común encontrarlo, fragmentos de ADN propio pueden indicar daño celular mientras que ADN o ARN no propio pueden indicar infección, por lo que el reconocimiento de estos ácidos nucleicos inicia una respuesta inmunológica tanto en animales como en plantas. Mientras que en mamíferos los mecanismos de reconocimiento de ácidos nucleicos y las vías de señalización están bien establecidas, en plantas, este campo apenas se empieza a desarrollar. El objetivo se centra en el vínculo entre el mecanismo de reparación de daño al ADN y la respuesta inmune como una posible vía de reconocimiento al ADN extracelular.
  • El efecto de los patrones moleculares asociados a daño (DAMPs): determinar si existe un efecto sinérgico en la activación del sistema inmune causado por la combinación de ADN extracelular y factores asociados a patógenos utilizando como modelo de estudio frijol común.

Asociaciones del microbiota en la raíz de frijol:

  • Efecto de la domesticación sobre el ensamblaje del microbiota asociada a la raíz del frijol común: Integrar herramientas moleculares y bioinformáticas con el trabajo ecológico de campo para comprender los mecanismos que determinen las interacciones planta-microorganismo bajo condiciones naturales.
  • El papel de Trichoderma spp. y sus volátiles en la resistencia de Phaseolus vulgaris a Colletotrichum lindemuthianum: Trichoderma spp., es un hongo benéfico ampliamente utilizado en la agricultura como promotor de crecimiento y agente de control biológico contra varios hongos patógenos. Se evalua el efecto de Trichoderma spp., y sus compuestos orgánicos volátiles en la resistencia sistémica del frijol común (Phaseolus vulgaris) al hongo patógeno Colletotrichum lindemuthianum, agente causal de la antracnosis de frijol. Además, el efecto de Trichoderma sobre el microbioma de raíz de esta planta y el impacto que tiene sobre comunidades específicas de la peculiar raíz de la legumbre.
MartinHeil

Martin Heil
Investigador Principal

112

Rosa Maria Adame Álvarez
Auxiliar de Investigación

109

Silvia Sánchez García
Técnico de laboratorio

114

Patricia Sanchez García
Técnico de laboratorio

115

Iris Jahel Elizarraraz Martínez
Estudiante de Doctorado

113

Isaac Vega Muñoz
Estudiante de Doctorado

111

Cesar Alejandro Ávila Hernandez
Estudiante de Doctorado

110

Mariana Atzhiry Rojas Raya
Estudiante de Doctorado

MujerGris

Naxhie López Reyes
Estudiante de Maestría

  • Karina Gutiérrez Moreno, Michelina Ruocco , Maurilia Maria Monti , Octavio Martínez de la Vega and Martin Heil. Context-Dependent Effects of Trichoderma Seed Inoculation on Anthracnose Disease and Seed Yield of Bean (Phaseolus vulgaris): Ambient Conditions Override Cultivar-Specific Differences. Plants – MDPI 10: 1-16: 2021. ISSN 2223-7747. https://doi.org/10.3390/plants10081739.
  • Kiwamu Tanaka and Martin Heil. Damage-Associated Molecular Patterns (DAMPs) in Plant Innate Immunity: Applying the Danger Model and Evolutionary Perspectives. Annual Review of Phytopathology 59: 3.1-3.23: 2021. ISSN 1545-2107. https://doi.org/10.1146/annurev-phyto-082718- 100146.
  • Maria Luisa Chiusano , Guido Incerti , Chiara Colantuono , Pasquale Termolino , Emanuela Palomba , Francesco Monticolo , Giovanna Benvenuto , Alessandro Foscari , Alfonso Esposito , Lucia Marti , Giulia de Lorenzo , Isaac Vega Muñoz, Martin Heil, Fabrizio Carteni , Giuliano Bonanomi and Stefano Mazzoleni. Arabidopsis thaliana Response to Extracellular DNA: Self Versus Nonself Exposure. Plants – MDPI 10: 1-32: 2021. ISSN 2223-7747. https://doi.org/10.3390/plants10081744
  • Xicoténcatl Camacho Coronel, Jorge Molina Torres  and Martin Heil. Sequestration of Exogenous Volatiles by Plant Cuticular Waxes as a Mechanism of Passive Associational Resistance: A Proof of Concept. Frontiers in Plant  Science 11(121): 1-10: 2020. ISSN 1664-462. DOI:
    10.3389/fpls.2020.00121
  • M. M. Monti, F. Brilli, F. Mele, A. Cozzolino, P. A. Pedata, Martin Heil, F. Loreto and M. Ruocco. Trichoderma-plant crosstalk is mediated by VOCs emission. p. 1