Las plantas están expuestas a una variedad de estímulos externos y endógenos que afectan y modulan su desarrollo y en el caso de cultivos agronómicos impactan directamente sobre su productividad reduciendo su rendimiento. Siendo organismos sésiles, dependen de su capacidad para percibir, discriminar y responder a estímulos y coordinar cambios complejos que les permitan la mejor distribución de sus recursos para crecer, reproducirse y defenderse. Las plantas responden a estreses bióticos y abióticos induciendo las proteínas necesarias para sobrellevar las crisis. El calcio es un segundo mensajero capaz de transducir una amplia gama de estímulos ambientales y hormonales. Las quinasas de proteínas dependientes de calcio, CDPKs, son sensores-transductores de calcio que median respuestas a estreses bióticos y abióticos.

Las CDPKs componen familias multigénicas, cuyos miembros difieren en patrones de expresión, localización subcelular, propiedades cinéticas y especificidad de sustrato sugiriendo que cada isoforma cumple un rol distintivo en la transducción del calcio. El análisis del genoma de Solanum phureja (solanaceae.plantbiology.msu.edu) nos permitió inferir que la familia CDPK en la planta de papa se compone de 26 miembros distribuidos en 4 subgrupos a los que se le suman 2 CRKs (CDPK related kinases).

Siendo la papa un cultivo básico para sustentar la alimentación de la creciente población mundial, se realizan esfuerzos considerables para comprender y mejorar su potencial productivo. En particular nuestro grupo está interesado en estudiar el papel de determinadas isoformas de CDPKs en la respuesta de la planta de papa frente al tizón tardío provocado por Phytophthora infestans y a la salinidad de suelos. Conocer la función de estas enzimas permitirá su manipulación biotecnológica con el objetivo de obtener plantas de papa más resistentes.

Integrantes del grupo

Dra. Cecilia Eugenia Maria Grossi
Becaria Posdoctoral CONICET
ceci.grossi@gmail.com

Lic. Iván Federico Berco Gitman
Becario Doctoral CONICET
ifgitman@gmail.com

Publicaciones

Plant Growth-Promoting Abilities of Methylobacterium sp. 2A Involve Auxin-Mediated Regulation of the Root Architecture.
Grossi CEM, Tani A, Mori IC, Matsuura T, Ulloa RM (2024)
Plant, Cell and Environment. http://doi.org/10.1111/pce.15116

Unveiling the Secrets of Calcium-Dependent Proteins in Plant Growth-Promoting Rhizobacteria: An Abundance of Discoveries Awaits.
Agaras BC, Grossi CEM, Ulloa RM (2023)
Plants; 12(19):3398. https://doi.org/10.3390/plants12193398

Characterization of two group III potato CDPKs, StCDPK22 and StCDPK24, that contain three EF-Hand motifs in their CLDs
Sciorra MD, Fantino E, Grossi CEM, Ulloa RM (2021)
Plant Physiol Biochem. https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2021.03.008

Calcium ‑ dependent protein kinase 2 plays a positive role in the salt stress response in potato
Grossi CEM, Santin F, Quintana SA, Fantino E, Ulloa RM (2021)
Plant Cell Rep. https://doi.org/10.1007/s00299-021-02676-7

Methylobacterium sp. 2A Is a Plant Growth-Promoting Rhizobacteria That Has the Potential to Improve Potato Crop Yield Under Adverse Conditions
Grossi CEM, Fantino E, Serral F, Zawoznik MS, Fernandez Do Porto DA, Ulloa RM (2020)
Front Plant Sci 11:1–15 . https://doi.org/10.3389/fpls.2020.00071

Optimization of recombinant maize CDKA;1 and CycD6;1 production in Escherichia coli by response surface methodology
Méndez AAE, Pena LB, Curto LM, Sciorra MD, Ulloa RM, Garza Aguilar SM, Vázquez Ramos JM, Gallego SM (2020)
Protein Expr Purif 165:105483 . https://doi.org/10.1016/j.pep.2019.105483

A fluorometric method for the assay of protein kinase activity
Rojas BE, Santin F, Ulloa RM, Iglesias AA, Figueroa CM (2018)
Anal Biochem 557:120–122 https://doi.org/10.1016/j.ab.2018.07.018

StCDPK3 Phosphorylates In Vitro Two Transcription Factors Involved in GA and ABA Signaling in Potato: StRSG1 and StABF1
Grandellis C, Fantino E, Muñiz García MN, Bialer MG, Santin F, Capiati DA, Ulloa RM (2016).
PLoS ONE 11(12): e0167389. doi:10.1371/journal. pone.0167389

Analysis of the potato calcium-dependent protein kinase family and characterization of StCDPK7, a member induced upon infection with Phytophthora infestans.
Fantino E, Segretin ME, Santin F, Mirkin FG, Ulloa RM.
Plant Cell Rep. 2017 Jul;36(7):1137-1157. doi: 10.1007/s00299-017-2144-x. Epub 2017 Apr 27.

Solanumtuberosum StCDPK1 is regulated by miR390 at the posttranscriptional level and phosphorylates the auxin efflux carrier StPIN4 in vitro, a potential downstream target in potato development.
Santin F, Bhogale S, Fantino E, Grandellis C, Banerjee AK, Ulloa RM. 2016.
Physiol Plant.

Transcript profiling reveals that cysteine protease inhibitors are up-regulated in tuber sprouts after extended darkness.
Grandellis C, Giammaria V, Fantino E, Cerrudo I, Bachmann S, Santin F, Ulloa, RM 2016.
Functional & Integrative Genomics, 1-20.

The novel Solanumtuberosum calcium dependent protein kinase, StCDPK3, is expressed in actively growing organs.
Grandellis, C, Giammaria V, Bialer M, Santin F, Lin T, Hannapel DJ, Ulloa RM. 2012.
Planta, 236, 1831-48.

Characterization of StABF1, a stress-responsive bZIP transcription factor from Solanumtuberosum L. that is phosphorylated by StCDPK2 in vitro.
MUNIZ GARCIA MN, Giammaria V, Grandellis C, Tellez-Inon MT, Ulloa RM, Capiati DA. 2012.
Planta, 235, 761-78.

StCDPK2 expression and activity reveal a highly responsive potato calcium-dependent protein kinase involved in light signalling.
Giammaria V, Grandellis C, Bachmann S, Gargantini PR, Feingold SE, BRYAN G, Ulloa RM. 2011.
Planta, 233, 593-609.

Genomic and functional characterization of StCDPK1.
Gargantini PR, Giammaria V, Grandellis C, Feingold SE, Maldonado S, Ulloa RM. 2009.
Plant MolBiol, 70, 153-72.

A mutant ankyrin protein kinase from Medicago sativa affects Arabidopsis adventitious roots.
Chinchilla D, Frugier F, Raices M, Merchan F, Giammaria V, Gargantini P, Gonzalez-Rizzo S, Crespi M, Ulloa R. 2008.
Functional Plant Biology, 35, 92-101.

A CDPK isoform participates in the regulation of nodule number in Medicagotruncatula.
Gargantini PR, Gonzalez-Rizzo S, Chinchilla D, Raices M, Giammaria V, Ulloa RM, Frugier F, Crespi MD. 2006.
Plant J, 48, 843-56.

Regulation of CDPK isoforms during tuber development.
Raices M, Gargantini PR, Chinchilla D, Crespi M, Tellez-Inon MT, Ulloa RM. 2003a.
Plant MolBiol, 52, 1011-24.

Sucrose increases calcium-dependent protein kinase and phosphatase activities in potato plants.
Raices M, Macintosh GC, Ulloa RM, Gargantini PR, Vozza NF, Tellez-Inon MT. 2003b.
Cell MolBiol (Noisy-le-grand), 49, 959-64.

StCDPK1 is expressed in potato stolon tips and is induced by high sucrose concentration.
Raices M, Ulloa RM, Macintosh GC, Crespi M, Tellez-Inon MT. 2003c.
J Exp Bot, 54, 2589-91.

A calcium-dependent protein kinase is systemically induced upon wounding in tomato plants.
Chico JM, Raices M, Tellez-Inon MT, Ulloa RM. 2002.
Plant Physiol, 128, 256-70.

Jasmonic acid affects plant morphology and calcium-dependent protein kinase expression and activity in Solanumtuberosum.
Ulloa RM, Raices M, Macintosh GC, Maldonado S, Tellez-Inon MT. 2002.
Physiol Plant, 115, 417-427.

Molecular characterization of StCDPK1, a calcium-dependent protein kinase from Solanumtuberosum that is induced at the onset of tuber development.
Raices M, Chico JM, Tellez-Inon MT, Ulloa RM. 2001.
Plant MolBiol, 46, 591-601.

Protein kinase activity in different stages of potato (Solanumtuberosum L.) microtuberization.
Ulloa RM, Macintosh GC, Melchiorre M, Mentaberry AN, Dallari P, Moriconi DN, Téllez-Iñón MT. 1997.
Plant Cell Reports, 16, 426-429.

Changes in Calcium-Dependent Protein Kinase Activity during in Vitro Tuberization in Potato.
Macintosh GC, Ulloa RM, Raices M, Tellez-Inon MT. 1996.
PlantPhysiol, 112, 1541-1550.

Posiciones ofrecidas

Tesis de Licenciatura:

La salinidad es uno de los factores ambientales que limitan la productividad de los cultivos. La contaminación ambiental por el uso excesivo de fungicidas para el control de enfermedades y la aparición de patógenos resistentes a sus sustancias activas ha estimulado la búsqueda de alternativas de bajo impacto ecológico. Las bacterias promotoras del crecimiento vegetal (PGPB) podrían desempeñar un papel importante tanto en la respuesta a la salinidad como en el biocontrol de patógenos. En nuestro laboratorio aislamos una bacteria gram-negativa del género Methylobacterium con potencial biotecnológico. Su inoculación en plantas de papa logró mitigar el efecto de la salinidad y mostró actividad bioncontroladora frente a P. infestans.

Además, la secuenciación de su genoma nos permitió identificar genes involucrados en distintas vías metabólicas asociadas con su capacidad promotora del crecimiento vegetal y biocontroladora de microorganismos perjudiciales para los cultivos.

Nos proponemos evaluar si Methylobacterium sp. 2A puede ser utilizado como inoculante, lo cual tendrá un impacto sobre el sector agronómico. Para ello nos proponemos estudiar su capacidad de colonizar diferentes especies vegetales:

Se procederá a inocular plantas de tomate (dicotiledóneas) y de arroz (monocotiledónea) con este aislamiento, crecidas en condiciones control y bajo estrés salino. Se analizará la capacidad de Methylobacterium sp. 2A de colonizar las raíces y se determinarán los parámetros biométricos comparando plantas inoculadas o no.

Financiamiento

Subsidio Proyectos de Investigación Científica y Tecnológica PICT-2021-I-A-00440: “Evaluación de la función promotora de crecimiento del aislamiento Methylobacterium sp. 2A para su uso como inoculante en el cultivo de papa Solanum tuberosum. Análisis de la interacción planta-PGPR”.

Subsidio Proyectos de Investigación Científica y Tecnológica PICT 2014 3018: “Evaluación de plantas transgénicas de papa sobreexpresantes de isoformas de CDPKs en su tolerancia a sequía y a infección por Phytophthorainfestans”.

Subsidio UBACYT 2013-2016: “Caracterización funcional de CDPKs en plantas de papa expuestas a alta sal y a infección con Phytophthorainfestans”.

Subsidio Proyectos de Investigación Plurianuales PIP 2013-2016: “Análisis funcional del perfil de fosfoproteínas inducidos por la luz en plantas”.