DEPARTAMENTO DE ECOLOGÍA FUNCIONAL

— Proyectos de investigación en curso —

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Impacto de la introducción de variedades transgénicas en la diversidad de maíces criollos y teocintles en México: estado actual, perspectivas y recomendaciones.

Responsable: Dra. Elena Álvarez-Buylla Roces.
Participantes: Dra. Francisca Acevedo Gazman - IE, Dr. George A. Dyer - CIEco, Dr. Norman Ellstrand - Universidad de California, USA, Dr. Luis L. Esparza Serra -Universidad Nicolaíta, Michoacán, Dr. Hugo R. Perales Rivera - Ecosur, Dr. Rafael Rivera - Cinvestav, . Dr. José Antonio Serratos - INIFAP, Dr. Daniel Piñero - IE, Dra. Kristin Mercer - El Colegio de la Frontera Sur. Alumnos: Eduardo Flores Sandoval - L, Alma Piñeyro Nelson - L, Mitzy Villajuana Bonequi - M, Anidia Blanco Jarvio, M, Carlos Espinosa Soto - D, Enrique Ortiz Moreno - D, Rosalinda Tapia López - D, Tania Hernández Hernández - D.
Líneas de investigación: Bioseguridad, Genética de poblaciones.
Objetivo General: Determinar la frecuencia de transgenes en variedades criollas de maíz en México, los mecanismos de su entrada, difusión, dispersión, cambio a largo plazo, así como sus consecuencias en la diversidad de maíces criollos mexicanos y los mecanismos para su conservación y mejoramiento in situ.
Objetivos específicos:
(1) Realizar colectas de maíz en 80 comunidades del país. Se tomarán muestras jerarquizadas para análisis de genética de poblaciones por coalescencia. Se tomarán muestras de todos los maíces cultivados en 10 o más hogares por comunidad, a las que se les asociará una encuesta para determinar historia y manejo de los maíces. Se analizarán muestras compuestas por comunidad para determinar presencia de transgenes. (2) Hacer muestras detalladas de los maíces y analizar el flujo de polen transgénico en cinco comunidades donde se ha reportado presencia de transgenes. Se obtendrán muestras jerarquizadas de los maíces en 25 a 40 hogares por comunidad para determinar frecuencia de transgenes, y en un número similar de campos de agricultores y dentro de los campos para determinar flujo de polen transgénico. (3) Hacer análisis de coalescencia y filogenográficos para establecer la historia genealógica de los linajes evolutivos representados en la diversidad de maíces criollos de México en un contexto geográfico. Con esta referencia filogenética, hacer análisis comparativos para establecer qué caracteres están sujetos a selección y a qué factores ambientales y/o criterios selectivos por parte de los agricultores se asocian. Usar este estudio como punto de partida para diseñar estrategias de conservación mejoramiento y prospectivas del efecto de los transgenes. Este análisis se extenderá a los teocintles colectados en este proyecto y en bancos de germoplasma. (4) Estudiar los canales de comercialización de maíz a nivel nacional, regional y local. Se obtendrá información de los canales, el origen y cantidad del maíz comercializado con fuentes primarias y secundarias y se analizarán muestras para determinar presencia y frecuencia de transgenes en el grano. (5) Construir un modelo de equilibrio general aplicado, basado en la información recabada en los puntos anteriores, para simular el efecto de diversas políticas gubernamentales en el desarrollo del sector maicero y estimar la probabilidad de encontrar materiales transgénicos bajo distintos escenarios. (6) Explorar mecanismos para la conservación in situ de variedades criollas de maíz. Para esto se escogerán dos regiones paradigmáticas: Chiapas y la Sierra Huichol en la Costa Occidental de México. (6.1) Conservar in situ la variabilidad genética de las variedades criollas de maíz que no estén contaminadas con genes de organismos transgénicos. (6.2) Seleccionar individuos no contaminados de genes de organismos transgénicos para formar poblaciones de variedades criollas, con el objetivo de conservarlas in situ. (6.3) Capacitar a los agricultores con técnicas de conservación in situ. (7) Mejoramiento genético participativo de las variedades criollas. En las mismas dos regiones del objetivo anterior se proponen un programa piloto para explorar vías para: (7.1) Establecer un programa para incorporar características a las variedades criollas que aumenten su valor. Características tales como resistencia a enfermedades, plagas, aumentar el rendimiento, etc. sin incorporar germoplasma externo. (7.2) Capacitar a los agricultores con técnicas de mejoramiento participativo de las variedades criollas. (8) Establecer los niveles de introgresión de transgenes a maíces silvestre (Teocintles) en un gradiente de la Costa Occidental de México al Valle de México usando un muestreo jerarquizado en los sitios en donde también se hagan colectas de maíz. (9) Hacer estudios de caso para analizar los problemas de la tecnología de producción de maíz en zonas montañozas.

Se realizó una muestra de maíces en 14 Estados de la República asociada a la Encuesta Nacional de Hogares Rurales Mexicanos (ENHRUM) y otra en el Estado de Chiapas. Se analizaron los datos sobre el manejo de semillas de maíz obtenidos en la encuesta, así como la información económica y social. La muestra de maíz obtenida se organizó en submuestras que fueron sometidas a análisis molecular (PCR) para detectar la presencia de marcadores para maíz transgénico (secuencias 35s CaMV y Nos t). Actualmente se están corroborando los resultados obtenidos mediante pruebas de ELISA y resistencia fisiológica al herbicida BASTA.

Se continuaron los trabajos de estandarización de métodos moleculares para la detección de marcadores transgénicos, en particular la hibridación DNA-DNA tipo “Southern blot”. Se diseñó un esquema de muestreo minucioso y una encuesta para obtener datos sobre el manejo de grano y semilla con el fin de regresar a dos comunidades de Oaxaca donde en una muestra de 2001 se obtuvieron individuos positivos para marcadores transgénicos mediante distintas pruebas moleculares. Dicho muestreo se llevó a cabo en el mes de octubre de 2004 y a la fecha se han realizado pruebas inmunológicas tipo ELISA para cinco proteínas de origen transgénico.

Se logró la aclimatación de cuatro variedades de maíz criollo en invernadero biocontenido y se ha diseñado un esquema de cruzas controladas entre éstas y diferentes isolíneas de maíz transgénico resistente a herbicida.
Se integró en colaboración a un estudiante de doctorado quien está diseñando un modelo de genetica de poblaciones para explicar el flujo de transgenes a nivel de comunidad.


Zona de Estudio: México, D.F.
Año inicio: 2003. Año terminación: 2007. Patrocinio: SEMARNAT - CONACyT (2002-CO-0538/A-1).

 

Lacandonia schismatica: recurso genético estratégico para México y conservación de la Selva Lacandona.

Responsable: Dra. Elena Álvarez-Buylla Roces.
Participantes: Biol. Esteban Martínez - IB, Dra. Judith Márquez - Facultad de Ciencias, Arq. Psj. Alma Delia de los Ríos Massé - IE, Dra. Tila Ma. Pérez - IB, . Dr. Oscar Frunke - IB, Mtra. Clara Hilda Ramos Álvarez - IB, Biol. Jorge Calónico Soto - IB, Biol. Griselda Montiel Parra - IB, Lic. Valentina Estada Guevara - Coordinación de Frontera Corozal, M. en C. Gabriel Villejas Guzman - IB, Dr. Joaquín Berruecos, Biol. Quetzali Sotelo - IB, M. en C. Norma Oropeza Hernández - IB., Dr. Daniel Piñero Dalmau - IE, Dr. Miguel Martínez Ramos - CIEco, UNAM. Alumnos: Alma Piñeyro Nelson - L, Eduardo Flores Sandoval - L, Anidia Blanco Jarvio - M, Mitzy Villajuana Bonequi - M, Carlos Espinosa Soto - D, Enrique Ortiz Moreno - D, Rosalinda Tapia López - D, Tania Hernández Hernández - D.
Líneas de investigación: Biología molecular, Biología celular, Conservación de Recursos, Ordenamiento Ecológico, Análisis Filogenográfico.
Objetivo General: Promover la Conservación de la zona norte de la selva Lacandona, utilizando a L. schismatica como especie paraguas y desarrollar a esta especie como un recurso genético estratégico para la investigación básica y aplicada en México.
Objetivos particulares: 1) Conservación de lacandonia schismatica y su especie hermana, Triuris brevistylis, en México. Para ello se: a) hará un ordenamiento ecológico de las áreas a proteger en un sistema de reservas comunales a implementarse en torno a la localidad tipo de esta especie en Frontera Corozal, Zona Lacandona; b) propondrá un plan de conservación a largo plazo de Lacandonia schismatica y Triuris brevistylis en la selva lacandona para ser implementado por el Gobierno de México, y c) establecerá un método de regeneración in vitro de ambas especies de triuridades mexicanas para experimentación y para posibles reintroducciones. 2) Implementación de un programa de educación ambiental y capacitación técnica para establecer y manejar áreas conservadas y establecimiento de un centro de interpretación que sirva como una alternativa productiva a las prácticas de agricultura y ganadería en la comunidad de Frontera Corozal y que coadyuve a el desarrollo de la capacidad autogestiva de la comunidad Chol de la selva Lacandona en materia de desarrollo sustentable y conservación. 3) Desarrollo de Lacandonia schismatica y Triuris brevistylis como recursos genéticos estratégicos para México mediante investigaciones en genética molecular, biología celular y biología del desarrollo.

Resumen: Relación proyecto-comunidad.

Se consolidó el vínculo con Comunidad Corozal AC:
• Se fortaleció su papel como institución con capacidad de ejecutar proyectos de conservación y desarrollo en beneficio de la comunidad.
• Se les proporcionó la asesoria profesional para la obtención de financiamiento público para un proyecto de conservación ante CONANP, con la finalidad de investigar alternativas productivas para el área de amortiguamiento de la reserva de Lacandonia schismatica.
• Se consolidó la relación proyecto - asociación civil – comunidad y la función de la estación de campo establecida en 2004, proporcionando servicio a los investigadores durante sus estancias de trabajo de campo y a los locatarios para el trabajo de capacitación.

Dentro del Museo comunitario:
• Se proporcionó la asesoría profesional para la optimización organizacional del Museo. Con este apoyo se ha estabilizado la plantilla de personal, integrada ahora por hijos e hijas de comuneros a los cuales se les ha proporcionado la capacitación necesaria de acuerdo a sus funciones; los ingresos por servicios a los visitantes se incrementó en un 200%, con estos fondos se podrán apoyar las actividades educativas del museo, dar el mantenimiento a las colecciones y Jardín Botánico y mantener los sueldos del personal capacitado. Para todo el manejo del museo está por terminarse un Plan Estratégico a 10 años y un manual de organización y operación elaborado con las autoridades, comité, personal del museo y los participantes del proyecto.
• Se realizaron actividades de educación ambiental con las escuelas de la comunidad. Se realizaron 4 talleres: “La importancia del agua”, concurso de dibujo “Así es mi comunidad”, “Taller de colecta e identificación de arañas”, concurso de recolección y reutilización de basura y taller de pintura “La selva sin basura”.
• Se iniciaron las labores para la construcción del Jardín Botánico dentro del Museo, se preparó el 80% de las áreas a plantar y se comenzó el trabajo de transplantes de especies ornamentales.
• Se concluyó el guión museográfico para la remodelación de la sala de biodiversidad y se terminó la propuesta anteproyectual de la remodelación de la misma. Del material a exponer en la sala se proporcionó mantenimiento a lo colectado en 2004 y se montó material colectado en 2005.
Se realizó la primera etapa de trabajo de análisis sobre el papel de las instituciones locales y manejo de ecosistemas que albergan a Lacandonia schismatica, teniendo como resultado:
• Se documentó la historia ambiental de la comunidad de Frontera Corozal, escrita en base a entrevistas e información obtenida en campo.
• Se identificaron las instituciones locales involucradas en la toma de decisiones sobre los ecosistemas, así como aquellas que son clave para la construcción de formas sustentables de manejo de ecosistemas.
• Se conocieron las percepciones de los actores institucionales sobre distintos aspectos relacionados con el manejo del bosque tropical húmedo y su conservación.
• Construcción de propuesta en términos de comunicación y educación ambiental, que apoye las instituciones locales en el tránsito hacia formas sustentables de manejo de ecosistemas.

Nuevos registros de biodiversidad.
Se continuaron los trabajos de documentación de la riqueza biológica la localidad tipo de Lacandonia schismatica; se trabajó en campo realizando colectas de flora y fauna, estas colectas se trasladaron a las colecciones nacionales resguardadas en el Instituto de Biología de la UNAM, para su estudio, comprometiéndose a entregar una copia del acervo a la sala de biodiversidad del museo de la comunidad para reforzar la educación ambiental de los locatarios y así incentivar el interés por la riqueza biológica de su entorno. Destacan los siguientes resultados en 2005:
• Registros nuevos de mariposas para México. Dos ejemplares de la familia Castniidae, Castnia inca, primera colecta para el área. Del género Idalus aga, Dolichesia falsimodia, colectado por primera vez en México. De la familia Ctenuchiidae, Delphyre hebes.
• Acerca de coleópteros fueron notables las parejas de Megasoma elephas fabricius, uno de los insectos más grandes de México, antes eran abundantes en otras localidades ahora es muy raro encontrarlos.
• Se han encontrado hasta el momento 13 883 especies de arácnidos pertenecientes a 70 familias, 181 géneros y 283 especies; de éstas se han encontrado 25 especies nuevas para la ciencia, 14 nuevos registros para México y 24 nuevos registros para Chiapas.

Investigación genética de L. schismatica.
Se han logrado avances en el entendimiento de las causas últimas y próximas de la inversión homeótica de los órganos reproductores de Lacandonia schismatica. Por un lado, se han llevado acabo experimentos de clonación, secuenciación y caracterización de factores de transcripción MADS de Lacandonia, que son homólogos a los genes de identidad de órganos florales tipo-C (gen AGAMOUS) de la planta modelo Arabidopsis thaliana y otras angiospermas. Se sabe que estos genes determinan la identidad de estambres y carpelos en conjunto con otros genes MADS en las plantas modelo. Mediante análisis de alineamientos múltiples y de algoritmos de distancia entre varias secuencias putativas tipo C de Lacandonia y de otras angiospermas, se ha observado un posible fenómeno de duplicación de los genes AGAMOUS que precedió a la evolución de Lacandonia como especie. Dada esta duplicación, el número de elementos genéticos con probables interacciones en el esquema conceptual del modelo ABC de identidad de órganos florales aumenta y puede dar lugar al desarrollo de experimentos para entender si las variantes en los interactores de dicho modelo predicitvo pueden dar lugar a entender las variantes del fenotipo floral de Lacandonia con respecto a las demás angiospermas.

Como segunda aproximación, se ha trabajado en el desarrollo de experimentos de conservación de función de los genes B de Lacandonia en el contexto genómico de Arabidopsis thaliana. Los genes B de la mayoría de las angiospermas se encuentran en duplicado (PISTILLATA y APETALA 3), y en Arabidopsis se sabe que determinan la identidad de los estambres y los pétalos de la flor. El objetivo de este trabajo es insertar los 2 genes homólogos de Lacandonia en líneas independientes de Arabidopsis para ver la capacidad que tienen las secuencias codificantes de Lacandonia en determinar la identidad de órganos florales al interactuar con una red genética ajena. En las diferentes construcciones, dichas secuencias están acopladas a promotores de sobreexpresión como a promotores que son idénticos a los promotores de los genes endógenos respectivos de Arabidopsis. Dichas líneas se han analizado molecular y morfológicamente mediante análisis de expresión génica y de microscopia de luz y electrónia de barrido respectivamente. Análisis preliminares indican que la secuencia codificante del homólogo de PISTILLATA de Lacandonia tiene un alto grado de conservación y de regeneración de órganos florales en contextos genéticos mutantes, mientras que el homólogo de APETALA3 tiene un menor grado de recuperación de identidad de órganos florales, especialmente una nula capacidad para regenerar pétalos al ser cruzadas con mutantes de APETALA3 de Arabidopsis.

Finalmente también se secuenciaron y clonaron los genes de AtpA y rDNA18s de la especie Soridium spruceanum, la cual es una especie altamente emparentada con Lacandonia y que está en la misma familia taxonómica. Esta contribución está relacionada con un proyecto que pretende resolver la posición de la familia Triuridaceae dentro de la filogenia de las monocotiledóneas. En particular, nos es importante saber si el grupo hermano de la familia Triuridaceae está compuesto de plantas cuya morfología floral tenga flores “verdaderas” o pseudoantiales. Esto con el objetivo de entender la verdadera naturaleza de las estructuras florales que estudiamos además de entender mecanismos por los cuales se originaron las morfologías florales tan peculiares de la familia Triuridaceae.

Caracterización molecular de los endófitos asociados a Lacandonia schismatica.
En este periodo se hicieron extracciones de ADN de 111 muestras de L. Schismatica y dos especies de plantas micoheterótrofas Triuris brevistilis y Soridium sp. Se hicieron extracciones además de algunas raíces asociadas a estas plantas, así como de suelo y rizomorfos que crecían en las raíces. Algunas de las clonas se secuenciaron y en muchas de ellas se obtuvieron homologías de diversos microorganismos endófitos de las raíces o del suelo no pertenecientes a los hongos esperados. Sin embargo, algunas de las clonas mostraron homología del 100 % con tres especies del género Glomus.

Zona de Estudio: Chiapas - Selva Lacandona.
Año inicio: 2003. Año terminación: 2006. Patrocinio: SEMARNAT - CONACyT (2002-C01-0435/B-1).

 
 

Enfoques teórico-experimentales para el estudio de la formación de patrones y su evolución: plantas y genes MADS-box como modelos.

Responsable: Dra. Elena Álvarez-Buylla Roces.
Participantes: Pablo Padilla Longoria - UNAM. Alumnos: Anidia Blanco Jarvio - M, Mitzy Villajuana Bonequi - M, Carlos Espinosa Soto - D, Enrique Ortiz Moreno - D.
Líneas de investigación: Genética molecular del desarrollo y evolución.
Objetivo general: desarrollar enfoques experimentales, evolutivos y teórico-computacionales integrativos para contribuir al entendimiento de las ligas entre las redes de regulación transcripcional en que participan los genes MADFS-Box, algunas vías metabólicas y las vías de transducción de señales en respuesta a distintos factores ambientales, así como la evolución de esta importante familia de geses reguladores del desarrollo y su posible papel en la evolución morfológico de las plantas.

-Análisis de patrones de duplicación y correlación con evolución morfológica.
-Modelo de un mecanismo para explicar el patrón espacial de subdiferenciación celular en la epidermis de la raíz de Arabidopsis thaliana.
-Es necesario integrar la información de la nuevas interacciones descritas, considerando también a aquellas en las que la actividad de las proteinas se realiza fuera de la célula que las produce y elaborar un modelo espacial explícito para el padrón de tricoblastos y atricoblastos.

Este modelo servirá para proponer mecanismos generales de subdiferenciación celular integrando factores intrínsicos y extrínsicos.

Zona de Estudio: México, D.F.
Año inicio: 2003. Año terminación: 2008. Patrocinio: SEP - CONACyT (CO1-41848/A-1).

 
 

Lacandonia Schismática: nuevos retos para el entendimiento de los mecanismos moleculares del desarrollo floral y de la micoheterotrofia y de su evolución.

Responsable: Dra. Elena Álvarez-Buylla Roces.
Participantes: Dra. Adriana Garay Arroyo, Dra. Berenice García Ponde de León, MenC Rigoberto V. Pérez Ruiz - Instituto de Ecología, UNAM; Dra. Pilar Ortega Larrocea - Instituto de Geología, UNAM. Alumnos: Carlos Arturo Espinosa Soto - D, Jorge Soto Alcala - M, Eduardo Flores Sandoval - L.

Líneas de investigación: Biología Molecular y Genética.

Objetivos: 1. Caracterizar la función in vivo de las proteinas B de L. schismatica y sus homo y hetero-dímeros potenciales, en el sistema heterólogo de A. thaliana. Para cubrir este objetivo general se plantean los siguientes objetivos particulares:

a. Caracterizar molecular y fenotípicamente líneas transgénicas de A. thaliana que expresan las proteínas B de L. schismatica con los promotores correspondientes nativos de la primera y el promotor fuerte constituvo 35S (del virus del mosaico de la coliflor). Estas líneas deben ser generadas tanto en los fondos mutantes correspondientes como en el fondo silvestre.

b. Evaluar en levadura si las hipótesis funcionales derivadas de a. se corroboran en este otro sistema heterólogo usando ensayos de dos y de un híbrido.

c. Corroborar mediante análisis in vitro si los homo y heterodímeros potenciales para las dos proteínas B de L. schismatica y de A. thaliana son funcionales.

d. Probar el papel funcional de los distintos dominios de los genes B mediante uso de proteínas quiméricas.

2. Corroborar mediante análisis filogenéticos las relaciones de ortología de las secuencias tipo AGAMOUS de L. schismatica y resolver los patrones de expresión de sus mensajeros mediante in situs durante el desarrollo floral de esta especie.

3. Identificar mediante marcadores moleculares a las endomicorrizas de las dos especies de triuridaceae mexicanas y de Soridium y determinar la especificidad de éstas. Una vez identificados las especies de endomicorrizas se usarán oligos específicos para buscar las endomicorrizas de las triuridaceae en las posibles especies de plantas proveedoras de las fuentes de carbono. En este caso también se determinará la especificidad. Para cubrir este objetivo general se proponen los siguientes objetivos particulares:

a. Amplificar y secuenciar genes identificados para endófitos arburusculares caracterizadas anteriormente a partir de extracciones de ADN de raíces de las triuridaceae y usar las secuencias generadas para identificar a las endomicorrizas de las triuridaceae.

b. Aislar pelotones para hacer análisis moleculares a partir de estos.

c. Usar las secuencias generadas para diseñar nuevos oligos que sirvan para buscar las endomicorrizas a partir de extracciones de ADN de las posibles plantas donadoras de las fuentes de carbono.

Resumen: Lacandonia schismatica, descubierta por el biólogo mexicano Esteban Martínez en 1988 en la selva Lacandona del Sureste Chiapaneco, es uno de los hallazgos de la biodiversidad vegetal global más notables de los últimos años y está constituyéndose en un sistema importante para investigaciones en varias áreas de la biología. L. schismatica es única por su arreglo floral invertido con estambres en el centro de la flor en contraste con el resto de las 250 000 especies de angiospermas que tienen los carpelos en el centro, y también posee un hábito micoheterotrófico, que por los datos preliminares recabados hasta ahora, también tiene peculiaridades muy interesantes. Entonces, además de su gran interés científico, es una especie muy interesante ecológicamente que habita sitios semi-inhundables con gran riqueza de especies endémicas de plantas y animales y con una asociación con un hongo endófito del cual depende para derivar sus productos carbonados. Este hongo probablemente dependa, a su vez, de especies de plantas (probablemente árboles) vivos ya que es muy difícil cultivar a Lacandonia una vez que se extrae del sitio en que crece aún cuando se transporta y se intenta regenerar en pedazos del suelo en donde crece. Por esta razón resulta crucial estudiar las especies involucradas en esta relación para los proyectos de la genética molecular y el desarrollo, como para su conservación que es sumamente relevante por constituir un recurso genético único y endémico a la selva Lacandona.
Usamos el modelo ABC de desarrollo floral para postular una hipótesis proximal simple para explicar el fenotipo homeótico de L. schismatica. Este modelo establece que genes de la función A determinan la identidad de sépalos, genes A y B, determinan la identidad de pétalos, B y C de estambres y C solo de carpelos. De tal manera que la inversión en la posición de estambres y carpelos en L. schismatica se puede explicar por un corrimiento de la función B al centro de la flor. Dicho corrimiento puede implicar a uno o a los dos genes B pues se ha demostrado que ambos son imprescindibles para formar un heterodímero funcional que determina la función B.
Para poner a prueba esta hipótesis en nuestro laboratorio hemos clonado los genes MADS-box de las funciones A, B y C de L. schismatica. Comparaciones de las secuencias de estos genes clonados de L. schismatica con secuencias de genes ortólogos de otras especies y análisis filogenéticos de los mismos sugieren que efectivamente contamos con genes ortólogos de las funciones ABC para esta especie. Hemos logrado resolver los patrones espacio-temporales de expresión de los dos genes B y del gen C y hemos encontrado que AP3 solo se expresa en el centro de la flor, mientras que PI se expresa tanto en estambres como en carpelos. Este es un resultado muy relevante pues constituye una evidencia experimental clara de que un cambio relativamente menor a nivel molecular pudo subyacer el origen de una novedad evolutiva y con ello se convierte en el primer caso de este tipo de evidencia para poblaciones naturales. Con estos antecedentes, en el presente proyecto estudiaremos la función de estos genes y los complejos proteícos que forman mediante análisis de transformantes de Arabidopsis thaliana y levadura. Además clonaremos los promotores de estos genes para expresar también en estos sistemas heterólogos las proteínas tanto de L. schismatica como de A. thaliana y evaluar el papel relativo de las secuencias regulatorias y las codificantes en determinar la homeosis floral.
Muchas de las peculiaridades de L. schismatica tienen que ver con su hábito micoheterotrófico que es común al resto de las triuridaceae. Sin embargo, no se han identificado los hongos que habitan en estas especies y solo se cuenta con una caracterización morfólogica de los mismos. Para todos los proyectos de genética molecular, evolución y conservación que se desarrollan en nuestro laboratorio con las triuridaceae, resulta fundamental profundizar en el entendimiento de la micoheterotrofía en estas especies. En la segunda parte de este proyecto, pretendemos explorar la identidad y especificidad de los endófitos de tres especies de Triuridaceae.


Año inicio:
2006. Año terminación: 2008. Patrocinio: DGAPA (IN-221406).

 
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PAPEL DE LOS HONGOS ENDÓFITOS EN LA DEFENSA DE LAS PLANTAS

Responsable: Dra. Ana Luisa Anaya Lang.
Participantes: Mary Carmen González Villaseñor - Instituto de Biología, UNAM, Martha L. Macías Rubalcava - IE. Alumnos: Claudio Meléndez González - L, María del Carmen Flores Carmona, D.
Línea de investigación: Ecología Química y Alelopatía.
Objetivo: Seleccionar cuatro hongos endófitos con alto potencial antagónico, de los aislamientos de las hojas de dos especies de plantas de la Reserva Ecológica El Edén, Quintana Roo: Callicarpa acuminata y Bursera simaruba.
Realizar una colecta en El Edén para aislar los principales fitopatógenos de las hojas de estas dos especies de plantas.
Evaluar el potencial antagónico de los cuatro hongos endófitos seleccionados sobre los principales fitopatógenos aislados de las hojas de C. acuminata y B. simaruba, así como sobre cuatro hongos fitopatógenos de gran importancia económica que causan pérdidas en la producción agrícola.
Concluir los fraccionamientos químicos biodirigidos que actualmente están en proceso (50%), de los cuatro hongos endófitos seleccionados, con el fin de aislar y caracterizar los principales aleloquímicos bioactivos que producen y evaluar su bioactividad sobre el crecimiento de los principales fitopatógenos aislados de las hojas de C. acuminata y B. simaruba, y de los cuatro hongos fitopatógenos de importancia económica.

Resumen: Los endófitos son organismos que colonizan los tejidos sanos de las plantas y causan en ellos infecciones asintomáticas, sin embargo las relaciones endófito-planta pueden ser desde antagónicas hasta mutualistas.
Los endófitos han sido encontrados en todas las plantas leñosas que han sido investigadas hasta la actualidad, pero en realidad la mayor parte de los endófitos no ha sido aún descubierta, ni los compuestos bioactivos que producen.
Los estudios realizados hasta ahora sugieren que los endófitos tropicales pueden contribuir sustancialmente al conocimiento de la diversidad de hongos y que muchos de ellos pueden ser útiles para resolver problemas de plagas y enfermedades. Actualmente, la atención de muchos investigadores se ha centrado en el papel protector, por medio de metabolitos bioactivos, que algunos endófitos, como los de las gramíneas, le confieren a su planta hospedante, particularmente contra herbívoros invertebrados y vertebrados, patógenos y plantas competidoras. Sin embargo, éste es un tema que requiere de investigaciones a largo plazo, ya que la variación inter e intraespecífica, en cantidad y composición de aleloquímicos, en las plantas colonizadas por endófitos, y la sensibilidad de los herbívoros a los diferentes patrones aleloquímicos puede variar según las especies de herbívoros y tipos de alimentación que presentan.
Alternativamente, los endófitos pueden proveer de defensas contra los herbívoros, competidores y patógenos, alterando la fisiología de la planta, la morfología y los aleloquímicos que producen. Los endófitos pueden ser también una fuente importante de la variación intra-específica que determina que la calidad de la planta hospedante sea más impredecible para herbívoros y patógenos o más agresiva para las plantas competidoras.
Los endófitos pueden afectar profundamente la dinámica de la población y la estructura de la comunidad vegetal y sus especies asociadas, por ello, los endófitos pueden desempeñar un papel importante en los sistemas naturales debido a sus efectos sobre la demografía de la planta hospedante por medio de las alteraciones de las semillas y la supervivencia de las plántulas, además de las habilidades competitivas de las plantas adultas para modificar el ambiente, más que su intermediación con los herbívoros.
La biodiversidad de los hongos de la Península de Yucatán se desconoce en gran parte. En años recientes, realizamos una investigación sobre hongos entomopatógenos de la Reserva Ecológica El Edén, y un proyecto sobre diversos aspectos de la ecología química de hongos endófitos, y su potencial antagónico. Estos hongos endófitos se aislaron de diversas plantas de la Reserva: de la selva mediana y de la vegetación secundaria, de estas plantas ya se tienen estudios sobre su potencial aleloquímico y alelopático.


Zona de Estudio: México, DF.
Año inicio: 2007. Año terminación: 2009. Patrocinio: DGAPA (IN-230107)

 
 

LA alelopatía como mecanismo competitivo en plantas invasoras

Responsable: Dra. Ana Luisa Anaya Lang.
Participantes: Francisco J. Espinosa García - CIECO-UNAM, Silvia Maribel Contreras Ramos - IE, Valentín A. Esqueda Esquivel - INIFAP, Cotaxtla, Veracruz.
Línea de investigación: Ecología Química y Alelopatía.
Objetivo: Investigar si la alelopatía es un factor significativo en la habilidad competitiva de una especie invasora: Rotboellia cochinchinensis (Poaceae), evaluando si la expresión de este potencial es independiente del tipo de suelo.
Detectar las diferencias de sensibilidad al efecto alelopático de R. cochinchinensis, de variedades locales de maíz (Cotaxtla, Veracruz).
Detectar si el maíz expresa algún potencial alelopático sobre R. cochinchinensis.

Resumen: En México, al menos el 50% de las especies más nocivas y agresivas (plagas) en los cultivos y hábitat naturales, son las introducidas, especies invasoras o exóticas. En varias de esta especies invasoras se ha detectado actividad alelopática. Lo mencionado señala que existe una urgente necesidad de realizar investigación sobre la biología y la ecología de estas invasoras, que permita conocer los principales mecanismos competitivos que poseen y sentar bases más sólidas para buscar métodos de control de las mismas, que sean efectivos, seguros y económicamente viables.
La caminadora o pica-pica (Rottboellia cochinchinensis [Lour.] Clayton) (Poaceae) es una gramínea anual, erecta, C4, cespitosa, caracterizada por su vigorosa competencia y por alcanzar una altura de hasta 4 m (Holm et al., 1977). Sus nombres comunes en varios idiomas tienen relación con los pelos irritantes, frágiles y silíceos que recubren las láminas de las hojas y que se rompen en contacto con la piel. Es nativa del Viejo Mundo -afro-asiática- y probablemente fue introducida al Nuevo Mundo al inicio del siglo XX (FAO, 1992). Aquí, en este ambiente exótico, las infestaciones se consideran como muy severas, tal vez por la contribución de varios factores, incluyendo una buena compatibilidad climática, la intervención humana en su diseminación, prácticas agronómicas favorables y la ausencia de enemigos que hayan coevolucionado con la misma (Ellison y Evans, 1992). Además de las áreas neotropicales donde es una importante maleza en varios cultivos como el maíz, la caña de azúcar, el arroz, los frijoles, el sorgo y algunas especies perennes, tales como los cítricos y la palma aceitera, también se la considera una maleza en numerosos cultivos de varios países (Holm et al., 1997). En México, fue introducida accidentalmente con semillas de arroz a Campeche o Tabasco en la década de 1980 (Oscar Calderón, comunicación personal). La caminadora es una plaga severa a lo largo de la Costa del Golfo de México (Esqueda-Esquivel, 2005) y ya se le empezó a detectar en Morelos y Colima (Medina-Pitalúa, comunicación personal) (Espinosa-García et al., en preparación). Se estima que la caminadora afecta a más de 3.5 millones de hectáreas sólo en América Central y el Caribe (FAO, 1992). Los cultivos de maíz infestados por la caminadora disminuyen su productividad de un 50 a 80% (Strahan et al., 2000). Hasta ahora, no se conoce la química de esta invasora y, escasamente, su potencial alelopático.

Zona de Estudio: México, DF.
Año inicio: 2008. Año terminación: 2008. Patrocinio: SEP-CONACYT (61092)

 
 

Algunos aspectos de la ecología química de hongos asociados a plantas de Quintana Roo.

Responsable: Dra. Ana Luisa Anaya Lang.
Participantes: Dra. María del Carmen González Villaseñor - Instituto de Biología, UNAM, Dra. Martha Lydia Macías Rubalcava - IE, . Dra. Rachel Mata Essayag - Facultad de Química, UNAM, Dra. María del Rocío Cruz Ortega - IE. Alumnos: Jordi Muriá González - L, Aurora Saucedo García - M.
Líneas de investigación: Ecología química, Alelopatía.
Objetivos: (1) Colectar algunas especies de plantas de la Reserva Ecológica El Edén en dos épocas distintas del año, de lluvia y de secas, con el fin de aislar, particularmente de las hojas, los hongos endófitos asociados con ellas. (2) Realizar bioensayos de antagonismo entre los hongos aislados y seleccionar aquellos que muestren el mayor potencial antagónico. (3) Identificar hasta género, los principales hongos antagónicos en cada una de las dos colectas. (4) Identificar hasta especie los endófitos con mayor potencial antagónico y conservar su genoma mediante la extracción y purificación de su ADN genómico total. (5) Realizar pruebas de antagonismo entre los hongos endófitos seleccionados contra especies de hongos fitopatógenos de importancia económica, y con base en los resultados, seleccionar las cuatro cepas de hongos endófitos más antagónicas, para cultivarlas a mayor escala e iniciar sus respectivos fraccionamientos biodirigidos, tanto de su micelio como del medio de cultivo donde crecieron, y determinar si su antagonismo está influenciado por la producción de metabolitos secundarios bioactivos. (6) Evaluar la toxicidad mostrada por los hongos antagónicos sobre semillas, y con base en los resultados, recomendar posteriores investigaciones sobre el posible potencial de los hongos endófitos o de sus metabolitos secundarios, como agentes de control biológico. (7) Formar un estudiante de licenciatura y uno de maestría en esta área de estudio. (8) Publicar los resultados en revistas internacionales indizadas para difundir el conocimiento sobre la biodiversidad de hongos endófitos asociados con algunas plantas de la Reserva El Edén y sobre el valor agregado de algunos de estos microorganismos.

La gran diversidad de plantas y tipos de vegetación en las selvas tropicales, sugiere que ahí existe también una gran diversidad de especies de hongos, los cuales han estado íntimamente asociados con las plantas desde hace aproximadamente 400 millones de años, cuando las plantas colonizaron los hábitats terrestres.

Los endófitos son organismos que colonizan los tejidos sanos de las plantas y causan en ellos infecciones asintomáticas. Se considera que los hongos endófitos son al menos tan ubicuos como las asociaciones de micorrizas con las plantas de zonas templadas. Los hongos endófitos se han encontrado en algas, musgos, helechos, coníferas y en angiospermas, tanto monocotiledoneas como dicotiledoneas. Algunas revisiones sobre especies endófitas en plantas de zonas templadas muestran que éstas pueden contener docenas de especies endófitas; asimismo, estudios cuantitativos en angiospermas tropicales han demostrado una enorme riqueza de endófitos en hojas y árboles individuales. La mayor parte de estos hongos no ha sido aún descubierta, ni los compuestos bioactivos que producen. Estos estudios sugieren que los endófitos tropicales pueden contribuir sustancialmente a la diversidad de hongos y que muchos de ellos pueden ser útiles para resolver problemas de plagas y enfermedades.

Las áreas naturales protegidas, como la Reserva Ecológica El Edén en Quintana Roo, son fuente de valiosos y ricos recursos biológicos constituidos por una gran diversidad de organismos, y protegen muchos tipos de interacciones bióticas (la mayoría, probablemente desconocidas). En estos laboratorios naturales, el estudio de organismos, interacciones bióticas y procesos ecológicos, puede producir un conocimiento muy útil que puede aplicarse para resolver una serie de problemas ecológicos y prácticos.

Los estudios sobre los hongos endófitos de plantas tropicales en un área natural protegida como El Edén en Quintana Roo, aportarán información valiosa sobre las especies de hongos que se asocian con las plantas en condiciones naturales, y permitirán discernir qué tipo de asociaciones establecen con las plantas. Asimismo, contribuirán al conocimiento de la diversidad de hongos en las selvas bajas y medianas de la Península de Yucatán, y es probable que nos lleven al descubrimiento de nuevas especies de hongos. Al estudiar el potencial antagónico de los hongos endófitos aislados, podremos identificar aquellos que pueden ser utilizados para el control biológico de algunas plagas y/o el desarrollo de nuevos agroquímicos y fármacos.

Zona de Estudio: Quintana Roo, México.
Año inicio: 2004. Año terminación: 2006. Patrocinio: DGAPA (IN217603-3).

 
 

Modelación de los servicios ambientales hidrológicos, de captura de carbono y de biodiversidad en ecosistemas de la región central del estado de Veracruz.

Responsable: Dr. Víctor L. Barradas Miranda.
Participantes: Dr. Juan Cervantes Pérez - Universidad Veracruzana, Dra. Rebeca Granados - Instituto de Geografía. Alumnos: Barbara San Cristobal - L, Antonio Sánchez - L.
Línea de investigación: Interacción Planta-Atmósfera.

En este proyecto se pretende determinar la captura de CO2 y de aguaen tres comunidades de bosques templados de niebla: mesófilo, pino-enciono y pino en el área central del estado de Veracruz que incluye la subcuenca de Coatepec.

Año inicio: 2005. Año terminación: 2008. Patrocinio: SEMARNAT - CONACYT (2004-C01-332).

 
 

Calidad del suelo, secuestro de carbono y suministro de nutrimentos en bosques templados.

Responsable: Dr. Julio Campo Alves.
Participantes: Dr. Gerardo Cruz- FEZ-Zaragoza.
Líneas de investigación: Biogeoquímica, Cambio ambiental Global, Funcionamiento de Bosques Templados.

Zona de Estudio: Morelos y Quintana Roo.
Año inicio: 2004. Año terminación: 2007. Patrocinio: DGAPA (IN 228403).

 
 

Efectos potenciales de la disponibilidad de nitrógeno sobre los flujos de gases de efecto invernadero en el trópico seco.

Responsable: Dr. Julio Campo Alves.
Participantes: Dra. Maria Soledad Vasquez, Dr. Francisco Bautista Zuñiga - UADY, Dr. Jorge Etchevers Barra, COLPOS. Alumna: Vanessa Maldonado Montero - M.
Líneas de investigación: Biogeoquimica de Suelo, Desnitrificación.
Objetivo: Evaluar los procesos de desnitrificación en diferentes de edad y precipitación de bosques secundarios secos en Yucatán.

Zona de Estudio: México, D.F.
Año inicio:
2007. Año terminación: 2009. Patrocinio: DGAPA (IN204107).

 
 

El estrés aleloquímico: su efecto sobre el metabolismo central durante la germinación y establecimiento de semillas.

Responsable: Dra. María del Rocío Cruz Ortega.
Participantes: Dra. Aurora Lara Luna, Dra. Sobeida Sánchez-Nieto - Facultad de Química, UNAM, Dra. Ana Luisa Anaya Lang - Instituto de Ecología, UNAM.
Línea de investigación: Modos de Acción del Estrés Aleloquímico, Respuesta Fisiológica de las Plantas al Estrés Aleloquímico.
Objetivo: Analizar bioquímica y molecularmente el efecto del estrés aleloquímico causado por el lixiviado fitotóxico de la maleza Sicyos deppei L (Cucurbitaceae) sobre el metabolismo central del carbono durante la germinación y postgerminación, así como determinar la relación del contenido de ABA, la expansión celular y los niveles de calcio para el crecimiento de la radícula, en la planta receptora (Lycopersicon esculentum, Mill, var Río Grande).

Zona de Estudio: México, D.F.
Año inicio:
ene 2007. Año terminación: dic 2008. Patrocinio: DGAPA (IN-226607)

 
 

La familia Melastomataceae como plantas acumuladoras de aluminio y su papel en suelos perturbados de Veracruz, México

Responsable: Dra. María del Rocío Cruz Ortega.
Participantes: Dra. Sobeida Sánchez Nieto - Facultad de Química, Dra. Judith Márquez Guzmán - Facultad de Ciencias, . Dra. Silke Cram - Instituto de Geografía, UNAM, Dra. Silvia del Amo Rodriguéz - Universidad Veracruzana, CITRO. Alumnos: Iris Hayde González Santana - M.
Línea de investigación: Mecanismos de respuesta de las plantas a la toxicidad y tolerancia al aluminio.
Objetivo: La primera fase involucra varios aspectos dentro del área de estudio, y la segunda fase experimentos en el laboratorio.

Resumen: El aumento en la tasa de deforestación para la obtención de zonas agrícolas y el manejo inadecuado de las mismas, así como la necesidad de herramientas o propuestas para la restauración de estas áreas degradadas, ha incrementado el interés en el papel de las adaptaciones de las especies a las diferentes condiciones de regeneración en las comunidades vegetales. El municipio de Zozocolco de Hidalgo de la región de la Sierra Totonaca, Veracruz, México, cuya vegetación es de tipo bosque subtropical perennifolio ha sufrido cambios en su vegetación original transformándola en un mosaico de monocultivos: huertos de naranjas y plantaciones de caña de azúcar, campos de maíz y principalmente pastizales u potreros, muchos de los cuales ya han entrado en procesos de regeneración y formado acahuales, quedando muy pocas zonas de la vegetación primaria. También se sabe que estas perturbaciones y el manejo de los suelos tropicales pueden ocasionar la acidificación de los suelos, y hacer soluble al aluminio, el cual es fitotóxico para la mayoría de las especies, especialmente las cultivadas. Sin embargo, existen especies las cuales pueden acumular aluminio en sus tejidos, e inclusive aprovecharlo para su crecimiento, como es el caso de la familia Melastomataceae. El presente proyecto tiene como objetivo el evaluar si especies de la familia Melastomataceae son plantas acumuladoras de aluminio, y si ésta característica determina su distribución y establecimiento y está relacionada perturbación de los suelos. Asimismo, determinar la acumulación de aluminio en los tejidos y su participación en el metabolismo de las plantas. Las estrategias comprenden dos etapas: una que se realizará en el campo y otra en el laboratorio. Se seleccionaran las áreas de estudio en el Municipio de Zozocolco de Hidalgo, las cuales comprenderán cuatro sitios: un acahual, un potrero u pastizal, una milpa, y un manchón de selva. En cada una de estos sitios se realizarán transectos para conocer la distribución y abundancia de las Melastomataceae. Se colectará suelo para determinar sus características de textura, pH, niveles de calcio y concentración de aluminio total, soluble e intercambiable. También se colectarán hojas de las diferentes especies de Melastomataceas, y se les determinará su concentración total de aluminio. Se relacionará el contenido de aluminio presente en las plantas con el de los suelos. Una segunda etapa comprenderá la clasificación de aquellas especies de Melastomataceas que acumulen aluminio en relación con sus condiciones edafológicas y seleccionar al menos dos especies para realizar los experimentos sobre las respuestas fisiológicas. Los objetivos de esta meta son: 1) determinar el efecto de varias concentraciones de aluminio en el crecimiento (RGR) de una o más especies de Melastomataceae. 2) Determinar la concentración y localización en los diferentes tejidos de las plantas expuestas al aluminio, utilizando las mismas técnicas que para los ejemplares del campo. 3) Analizar un mecanismo de tolerancia al aluminio, en particular, el sistema antioxidante. 4) Establecer el tipo de ácido orgánico que liberan o acumulan y si forman complejos con Al en la planta. 5) Determinar y caracterizar si está involucrado un transportador de ácidos orgánicos (malato, citrato u oxalato) en el transporte del complejo ácido orgánico:aluminio. 6) Analizar si la presencia del transportador de ácidos orgánicos se induce por presencia de Aluminio. 7) determinar si la bomba de protones está involucrada en el transporte de los ácidos orgánicos.
Los resultados esperados incluyen la formación de recursos humanos, la divulgación de los resultados en revistas internacionales y en congresos. Los resultados de este proyecto no solo contribuirán al conocimiento de los mecanismos de adaptación de las plantas a medios adversos, sino sentará las bases para estudios enfocados en la restauración de aéreas con suelos perturbados, así como para proponer manejos sustentables en estas mimas áreas.

Zona de Estudio: México, D.F.
Año inicio:
oct 2007. Año terminación: oct 2008. Patrocinio: CONACYT (59237)

 
 

El estrés aleloquímico y su implicación en la germinación y en el desarrollo de plantas: aspectos moleculares.

Responsable: Dra. María del Rocío Cruz Ortega.
Participantes: Dra. Sobeida Sánchez Nieto - Facultad de Química, Dra. Alicia Gamboa de Buen - IE, . Dra. Ana Luisa Anaya Lang - IE.
Línea de investigación: Fisiología del estrés en plantas
Objetivo: Analizar bioquímica y molecularmente el efecto del estrés aleloquímico causado por el lixiviado fitotóxico de la maleza Sicyos deppei L (Cucurbitaceae) sobre la movilización de los carbohidratos durante el proceso de la germinación, sobre la elongación de la radicula (ablandamiento del endospermo) y sobre los niveles del ácido abscísico, así como su relación con el desbalance oxidativo de una planta receptora (Lycopersicon esculentum, Mill, var Río Grande).

Sicyos deppei es una maleza sumamente agresiva en los campos de cultivo del Valle de México. S. deppei es una especie alelopática cuyos compuestos fitotóxicos inhiben el crecimiento radicular de varias especies como el amaranto, pasto elefante, frijol, calabaza, chilacayote y el jitomate. Estudios previos sobre los mecanismos de acción de del efecto fitotóxico de ésta planta alelopática han mostrado que causa modificaciones en la ultraestructura, observándose una plasmólisis en las células de la periferia (Cruz-Ortega et al 1998), causa modificaciones en el patrón de síntesis de proteínas del maíz, frijol, calabaza y jitomate (Romero-Romero et al. 2002), y recientemente, se ha observado que las respuestas del jitomate a S. deppei son similares a las producidas por un estrés hídrico (Romero-Romero et al.2005). En este último trabajo se observó que S. deppei causa una plasmólisis en células de la periferia, una inhibición de la actividad de la ATPasa de H+ de la membrana plasmática y del tonoplasto, y además genera un daño oxidativo, el cual se determinó por un aumento en los niveles de radicales libres o especies reactivas de oxígeno (ROS), en el aumento de la actividad de la enzima catalasa, y de una peroxidación de lípidos (daño en las membranas). Estos resultados nos han llevado a encaminar nuestras investigaciones a profundizar en el daño oxidativo como el modo de acción del estrés aleloquímico durante las primeras etapas de germinación. En un estudio reciente, una de las primeras preguntas fue saber cómo está el sistema antioxidante de las plantas expuestas al estrés aleloquímico, por lo que se analizó la actividad y la expresión a nivel de mensajero de otras enzimas como son: la ascorbato peroxidasa (APX), la catalasa (CAT), la glutatión reductasa (GR) y la superóxido dismutasa (SOD), cuyo balance está relacionado con los niveles de radicales libres (ROS). Además de medir la actividad y la expresión de las enzimas antioxidantes se realizaron observaciones en el microscopio confocal para determinar la zona dónde se genera un mayor nivel de radicales libres. También se evaluó si el estrés aleloquímico, a través del desbalance oxidativo generaba respuestas que indujeran por un lado muerte celular (fragmentación nucleosomal y expresión de una caspasa), o bien, respuestas de defensa (expresión de una proteína PR o relacionada con la patogénesis). Nuestros resultados mostraron que no hay inducción de muerte celular, y que la proteína PR1 está presente en las primeras etapas de imbibición tanto en el control como en el tratamiento, pero en este último si se observó un aumento en la expresión. En el presente trabajo se propone establecer si el desbalance oxidativo generado durante el estrés aleloquímico está provocando, igualmente, un desajuste en la movilización de las reservas para la germinación de las semillas y también para la elongación de la radicula; y por lo tanto causar una inhibición de la profusión de la radícula y por lo tanto del crecimiento y por ende del establecimiento de las plantas expuestas a un estrés aleloquímico.

Zona de Estudio: México, D.F.
Año inicio:
2005. Año terminación: 2006. Patrocinio: DGAPA (IN205705).

 
 

Desarrollo vegetal en condiciones de estrés: participación de Flor 1 y proteínas relacionadas.

Responsable: Dra. Alicia Gamboa de Buen.
Participantes: Dra Alma Orozco-Segovia -IE. Alumnos: Sandra López Alvarado - L, Sergio Nicasio Arzeta - L, Luz Elena Garza Caligaris -D.
Línea de investigación: Mecanismos de Transducción de Señales en Priming y Tolerancia al Estrés Hídrico.
Objetivo: Determinar la participación de la familia de proteínas DUF642 en los procesos de transducción de señales involucrados en el proceso de priming.

Resumen: Los procesos metabólicos que tiene lugar durante el tratamiento de priming a las semillas permiten que la germinación sea más rápida y sincrónica y plántulas viables en la mayoría de las especies de plantas. Estos procesos también están asociados a una mayor tolerancia a germinar en condiciones de estrés en algunas especies vegetales. En este proyecto se investiga la participación de la proteína FLOR1 de la familia de las proteínas ricas en motivos de Leucina (LRR) y de las proteínas de la familia DUF642 en el proceso de transducción de señales relacionado con la respuesta a el tratamiento de priming.

Zona de Estudio: México, D.F.
Año inicio:
2007. Año terminación: 2009. Patrocinio: SEP-CONACYT (60304).

 
 

Aislamiento y caracterización de proteínas que interaccionan con factores de transcripción Mads-Box en dos modelos: nodulación en Medicago sativa y floración en Arabidopsis thaliana.

Responsable: Dra. Alicia Gamboa de Buen.
Participantes: Dra Caroline Burgeff D´Hondt - Instituto de Ecología, UNAM, Dr Pedro Valencia Mayoral - Hospital Infantil. Alumnos: Julio Paéz Valencia - D, Esther Zúñiga Sánchez - M.
Línea de investigación: Estudio de los mecanismos de señalización involucrados en la tolerancia de las plantas a diferentes condiciones ambientales.

Objetivo: El objetivo general de este proyecto es el de caracterizar proteínas que interaccionan con los factores de transcripción de la familia MADS relacionadas con procesos de desarrollo en plantas y que estén involucradas en los procesos de señalización para detectar los cambios en las condiciones ambientales.

El interés por los factores de transcripción de la familia MADS en plantas surge a partir del descubrimiento de su participación en el desarrollo vegetal . La regulación de la función de estas proteínas por medio de interacciones específicas con otras proteínas ha sido ampliamente descrito en modelos animales. Sin embargo, en plantas hay poca información al respecto con algunos ejemplos; la interacción entre AGAMOUS, FLOR1 (proteína LRR) y VSP1 (fosfatasa ácida) y la interacción de AGL24 con una proteína cinasa de la familia LRR. En este trabajo se estan detectando nuevos interactores de proteínas de la familia MADS.

Zona de Estudio: México, D.F.
Año inicio:
2006. Año terminación: 2008. Patrocinio: DGAPA (IN-206606).

 
 

Identificación de mecanismos de transducción de señales durante la floración y la germinación de plantas silvestres.

Responsable: Dra. Alicia Gamboa de Buen.
Participantes: Dra Alma Orozco-Segovia -IE, M en C María Esther Sánchez Coronado - IE, Dr. Eleazar Martínez Barajas - Facultad de Química UNAM, Dra María Elena Alvarez-Buylla - IE, Dra. Rocío Cruz - IE. Alumnos: Elda del Carmen Acosta Montes de Oca - L, Mariana Rivera Mota - L, Erick Morales García - L.
Línea de investigación: Transducción de Señales en Plantas durante la Floración y la Germinación.
Objetivo: Estudiar de las bases bioquímicas del proceso de osmocondicionamiento natural determinado por el enterramiento en semillas de Wihgandia urens y Arabidopsis thaliana.

El estudio de los procesos involucrados en la transducción de señales en sistemas vegetales ha cobrado mucha importancia en los últimos años. Los mecanismos de transducción de señales podrían definirse como las bases moleculares de la transferencia de información de las señales ambientales (bióticas y abióticas) al interior de los sistemas biológicos desencadenando respuestas fisiológicas y morfogenéticas diversas. Las plantas, como organismos sésiles, responden a los cambios de las condiciones ambientales de manera plástica y estos mecanismos moleculares, que les permiten sensar e, integrar todos los estímulos recibidos y activar las respuestas adecuadas son fundamentales en determinar su crecimiento y éxito reproductivo en un ambiente particular. Por ejemplo, el momento del año en que cada planta florece varía ampliamente entre las diferentes especies y es una adaptación clara al ambiente en que la planta crece. El estudio de las vías de transducción de señales constituye, por lo tanto, una interfase mecanística en el estudio de la ecología y de las adaptaciones de las plantas a su medio ambiente. Este enfoque puede llevar a descubrir los mecanismos moleculares que subyacen a patrones ecológicos a diferentes niveles. Uno de los grandes retos en el estudio de los sistemas de transducción de señales es encontrar sistemas-modelo que permitan evaluar una respuesta en el desarrollo que sea derivada de un solo estímulo ambiental y no de la integración de diferentes estímulos. Esto permitiría estudiar los mecanismos de transducción de señales involucrados en una sola vía de manera muy directa. Uno de los estímulos ambientales que podría determinar una señal directa y promover cambios en el desarrollo de las plantas es la disponibilidad de agua ya que, a lo largo de su ciclo de vida, todas las plantas están sujetas a este tipo de cambios en ambientes muy diversos en los que el agua es el factor determinante. Los movimientos de agua en las células vegetales juegan un papel muy importante en los diferentes momentos del desarrollo, tales como el establecimiento del reposo en las semillas, la germinación, el desarrollo del polen y la fecundación. También, los cambios en la velocidad del flujo de agua son determinantes en los procesos involucrados con la diferenciación celular. Dos etapas del desarrollo de la planta en las cuales el agua podría jugar un papel crítico en algunas especies vegetales son la floración y el proceso de osmocondicionamiento durante la germinación. Para establecer un sistema de transducción de señales relacionada con la floración como respuesta a la disponibilidad de agua, se pretenden estudiar diferentesespecies de plantas que permitan inferir que es posible que la señal que determina la floración es la presencia o ausencia de agua.

Zona de Estudio: México, D.F.
Año inicio:
2003. Año terminación: 2006. Patrocinio: DGAPA (IN200002).

 
 

Identificación de mecanismos de transducción de señales durante la floración.

Responsable: Dra. Alicia Gamboa de Buen.
Participantes: Dra. Alma Orozco - IE, Dra. Elena Alvarez-Buylla, Dr Eleazar Martínez Barajas - Facultad de Química, UNAM. Alumnos: Tania Hernández Hernández - L, Esther Zúñiga Sánchez - M.
Línea de investigación: Transducción de Señales en Plantas durante la Floración.
Objetivos: Determinación de la función de FLOR1, proteína específica de flor que interactúa in vitro con el factor de transcripción AGAMOUS. Inducción de la floración por sequía de Senecio praecox y estudio de los mecanismos moleculares de este proceso.

El estudio de los procesos involucrados en la transducción de señales en sistemas vegetales ha cobrado mucha importancia en los últimos años. Los mecanismos de transducción de señales podrían definirse como las bases moleculares de la transferencia de información de las señales ambientales (bióticas y abióticas) al interior de los sistemas biológicos desencadenando respuestas fisiológicas y morfogenéticas diversas. Las plantas, como organismos sésiles, responden a los cambios de las condiciones ambientales de manera plástica y estos mecanismos moleculares, que les permiten sensar e, integrar todos los estímulos recibidos y activar las respuestas adecuadas son fundamentales en determinar su crecimiento y éxito reproductivo en un ambiente particular. Por ejemplo, el momento del año en que cada planta florece varía ampliamente entre las diferentes especies y es una adaptación clara al ambiente en que la planta crece. El estudio de las vías de transducción de señales constituye, por lo tanto, una interfase mecanística en el estudio de la ecología y de las adaptaciones de las plantas a su medio ambiente. Este enfoque puede llevar a descubrir los mecanismos moleculares que subyacen a patrones ecológicos a diferentes niveles. Uno de los grandes retos en el estudio de los sistemas de transducción de señales es encontrar sistemas-modelo que permitan evaluar una respuesta en el desarrollo que sea derivada de un solo estímulo ambiental y no de la integración de diferentes estímulos. Esto permitiría estudiar los mecanismos de transducción de señales involucrados en una sola vía de manera muy directa. En el presente proyecto se pretenden llevar a cabo dos enfoques distintos para estudiar los mecanismos de transducción de señales durante el desarrollo floral y la floración. El primero esta relacionado con la determinación de la función de una proteína FLOR1, que es específica de flores e interactúa in vitro con el factor de transcripción AGAMOUS. En el segundo enfoque se pretende establecer un modelo experimental que nos permita el estudio de la inducción de la floración por una condición ambiental muy importante, la disponibilidad de agua.

Zona de Estudio: México, D.F.
Año inicio:
2005. Año terminación: 2006. Patrocinio: SEP - CONACyT (40544/A1).

 
 

El papel de AGL14 y AGL19 en las redes que regulan la transición de un estado celular proliferativo a uno de diferenciación en los meristemos radiculares

Responsable: Dra. Adriana Garay Arroyo.
Participantes: Dra. Elena Alvarez-Buylla y Dra. Berenice García Ponce de León, Instituto de Ecología, UNAM.
Línea de investigación: Participacion de los genes MADS-box en determinar el balance entre division y proliferacion.
Objetivo: Caracterizar el papel de los genes MADS-box, AGL14 y AGL19 en el mantenimiento del balance entre la división y diferenciación celular durante la morfogénesis en el meristemo de la raíz de A.thaliana.

Las plantas son modelos muy adecuados para estudiar las bases moleculares que determinan los procesos morfogenéticos normales que dependen del balance entre división y diferenciación celular. Una de las grandes ventajas de las plantas la proporciona la caracteristica de que el crecimiento y desarrollo de las mismas a lo largo de todo el ciclo de vida se da a partir de las zonas meristemáticas, que son zonas de proliferación celular expuestas que permiten hacer estudios cuantitativos a nivel celular. Las plantas también tienen la ventaja de que es factible evaluar con relativa facilidad el efecto de distintas señales en el comportamiento celular de los meristemos que se ajustan a cambios en las condiciones ambientales. Esta ventaja se ve sobretodo en la raíz de Arabidopsis thaliana en donde es posible seguir los linajes celulares individuales debido a su transparencia y estructura simple y regular.

El destino de las células de la raíz está determinado por señales provenientes de células maduras y por su posición en el plano radial, indicando cierta flexibilidad en los patrones de regulación de la diferenciación celular. Así mismo, se ha demostrado que los mecanismos de señalización que parten de las células del centro quiescente mantienen a las células adyacentes en un estado de indiferenciación. Sin embargo, sabemos muy poco acerca de los mecanismos moleculares que subyacen estos procesos celulares, así como su interacción con diferentes señales reguladoras.

Los genes MADS-box, que codifican para factores de transcripción, han sido caracterizados como reguladores importantes de distintos aspectos del desarrollo en plantas y animales. En plantas, los genes MADS-box mejor caracterizados son los involucrados en el desarrollo floral que constituyen las funciones ABC del modelo de determinación de los órganos florales del mismo nombre. Sin embargo, sabemos muy poco de la función de estos genes en tejidos vegetativos y de su papel en regular el comportamiento de los nichos de células madre y los meristemos En este proyecto nos centraremos en esclarecer el papel de AGL14 y AGL19, dos genes MADS box tipo SOC1, enfocándonos en entender si estos genes forman una parte fundamental de redes que regulan la transición de un estado celular proliferativo a uno de diferenciación en los meristemos radiculares. Concretamente, se corroborará la caracterización molecular y fenotípica de diversos alelos de pérdida de función de estos dos genes, así como de líneas de ganancia de función (usando el promotor constitutivo 35S) de los mismos y mutantes dobles relevantes. Se harán cinéticas de crecimiento bajo diferentes condiciones de luz, concentración de glucosa y auxinas evaluando la longitud de la raíz primaria, y a nivel microscópico parámetros como longitud de las células, longitud de la zona de elongación y meristemática, estructura del meristemo y tasa de producción celular. Así mismo, se evaluaré el patrón de expresión espacio temporal de estos genes utilizando fusiones traduccionales con los genes reporteros GUS y GFP y su respuesta diversos estímulos (eg., auxinas). Finalmente se estudiará la interacción funcional entre AGL14 y AGL19, y otros genes de identidad celular o participantes de vías de señalización.

Zona de Estudio: México, D.F.
Año inicio:
2007. Año terminación: 2009. Patrocinio: DGAPA (IN-223607)

 
 

Caracterización genética y molecular de la respuesta al impedimento mecánico (tigmotropismo) en Arabidopsis thaliana.

Responsable: Dra. Berenice García Ponce de León.
Participantes: Rigoberto Vicencio Pérez Ruíz - Instituto de Ecología, UNAM. Alumnos: Úrsula Citlalli Abad Vivero - L.
Línea de investigación: Caracterización de una planta mutante de A. thaliana con respuesta constitutiva a Brasinoesteroides.
Objetivos: 1) Identificación de mutantes supresores del fenotipo wav. Este escrutinio permitirá la identificación de mutantes en proteínas implicadas en la señalización de la respuesta a choque o en la regulación de la misma actina.

2) Identificación de los genes mutados. Se procederá al cartografiado de alta resolución (mapeo) y clonación de los genes candidatos.

3) Caracterización de las proteínas supresoras de interés. Una vez que se ha clonado el gen, se tiene que determinar que efectivamente sea el responsable de la supresión del fenotipo y se tiene que caracterizar individualmente en ausencia de la mutación en el gen de la act2.

Resumen: La arquitectura radicular, se ve sometida a multitud de estímulos que modifican el programa de desarrollo establecido. La capacidad de una planta para evitar obstáculos y penetrar eficientemente en el suelo es un carácter determinante en la capacidad de exploración de nutrientes así como de su capacidad de anclaje y se puede estudiar en la planta modelo Arabidopsis thaliana.
El movimiento de las raíces de Arabidopsis durante su crecimiento bajo condiciones normales de nutrientes e hidratación depende de una combinación de respuestas, como la capacidad de evadir objetos (tigmoestimulación) y el gravitropismo (Gilliland, L y col., 2003). Sabemos, que los amiloplastos son los “sensores” de la gravedad y que la velocidad de reacción a este estímulo, está determinada en parte por la distribución polar de las auxinas (hormonas vegetales). Sin embargo, todavía desconocemos en gran medida ambos procesos.
Cuando las plantas silvestres de Arabidopsis se crecen en una placa inclinada con medio nutritivo y alta concentración de agar, la raíz crece de una forma serpenteante debido al choque por no poder penetrar en el medio. Sin embargo, estas mismas plantas crecidas en placas verticales no desarrollan este patrón de crecimiento. Con anterioridad, identificamos un mutante de Arabidopsis al que denominamos wav (waving growth), que muestra un fenotipo de crecimiento ondulante constitutivo en placas verticales, indicando la existencia de un mecanismo de señalización de regulación negativa. Este mutante, proveniente de una colección de semillas mutagenizadas con EMS fue identificado y clonado en el laboratorio del Dr. Antonio Leyva Tejada en el Centro Nacional de Biotecnología de Madrid, durante mi estancia posdoctoral ahí y desde entonces, mantenemos una estrecha colaboración de trabajo.
El gen mutado en wav codifica para un nuevo alelo de la actina2 (García-Ponce B. et al. manuscrito en preparación) y por tanto implica por primera vez a la actina en la capacidad de las raíces para sortear obstáculos durante su desarrollo.
En A. thaliana, existen 10 genes que codifican para actina: 8 de los cuales se expresan y dos son pseudogenes. Entre los miembros de esta familia difieren solamente entre 0.4-18.5% de substituciones no sinónimas, siendo ACT2 y ACT8, los mas parecidos. Sin embargo, la familia puede dividirse en dos clases: los que se expresan básicamente en tejidos vegetativos y los que lo hacen en tejidos reproductivos (McDowell, J y col., 1996). En la raíz, se han detectado básicamente 3 proteínas de actina, la ACT2, ACT8 y la ACT7 utilizando anticuerpos mono y policlonales, por lo que resulta muy interesante que pese a la redundancia génica, una mutación puntual en nuestro alelo, sea capaz de dar un fenotipo tan fuerte. De hecho, el análisis en sílico de la estructura de la proteína mutada no afecta mínimamente su estructura tridimensional, aunque carecemos del análisis cristalográfico para confirmar este dato.
Lo que nos hace postular que la mutación en actina2 podría estar afectando la unión de otras proteínas a la actina, su funcionalidad como acarreador de otras proteínas, o bien, su capacidad de ser modificada postraduccionalmente (p. ej., algún efecto en su fosforilación) que son mecanismos claves en su regulación.
Con base en esto, hemos optado por una aproximación de genética-molecular, para lo cual nos planteamos el buscar mutaciones supresores de una segunda mutagénesis que hemos realizado sobre el mutante wav.

Zona de Estudio: México, D.F.
Año inicio:
2007. Año terminación: 2009. Patrocinio: DGAPA (PI200506). Fortalecimiento Académico para las Mujeres Universitarias (PFAMU). Subprograma: “Promoción a la Investigación”

 
 

Papel de genes MADS-box preponderantemente de raíz en la regulación del tiempo de floración de Arabidopsis thaliana.

Responsable: Dra. Berenice García Ponce de León.
Participantes: Dra. Elena Alvarez Buylla, Rigoberto Vicencio Péres Ruíz - Instituto de Ecología, UNAM. Alumnos: Mario Alberto Pacheco Escobedo - D, Gabriel Fonseca Salazar - M, David Cruz Sánchez, L.
Línea de investigación: Eventos moleculares en Arabidopsis thaliana y Lacandonia schismatica, durante su desarrollo y en respuesta a señales ambientales.
Objetivos: 1. Explorar en qué vía(s) de regulación de la transición a la floración participa cada uno de los genes bajo estudio: AGL12, AGL14, AGL17 y AGL21 y analizar su posible función como parte de un conjunto de proteínas integradoras que regulan las transiciones del meristemo aéreo.
2. Análisis del patrón espacio-temporal de la expresión de los genes AGLs bajo estudio durante distintas etapas del desarrollo del meristemo apical, así como, la alteración en los patrones de expresión de otros genes ya conocidos de transición o determinación del meristemo apical en nuestros mutantes o líneas de sobre expresión.
3. Regulación genética y análisis de epistasis de los genes MADS-box AGL12, AGL14, AGL16, AGL17, AGL19 y AGL21, con respecto a ellos mismos y a otros genes ya conocidos.
4. Establecer las posibles parejas de interacción que conforman los dímeros funcionales a nivel de proteína in vivo.
5. Comenzar a esbozar un modelo de red de regulación genética para integrar los datos de los genes MADS-box y entender su participación en las transiciones del meristemo aéreo.

Resumen: Las plantas tienen un desarrollo contínuo a lo largo de su ciclo de vida gracias a que mantienen meristemos apicales, en la raíz y en el tallo, a partir de los cuales se diferencían todos los demás órganos. En el caso de Arabidopsis thaliana los procesos moleculares que ocurren durante las transiciones de un meristemo vegetativo a uno reproductivo son fundamentales para que la planta pueda completar su ciclo de vida. Los factores transcripcionales MADS-box participan en dicho proceso, pero aún tenemos información parcial de las vías principales de control de la floración y de cómo se integran estas vías. Con este proyecto contribuiremos a completar el conocimiento parcial que aún existe acerca de dicha red. En particular, en este proyecto investigaremos la participación de seis genes MADS-box, cinco de los cuales aún no han sido considerados como reguladores del tiempo de floración. Para ellos contamos con datos preliminares que sugieren que son reguladores importantes de la transición de los meristemos aéreos y por lo tanto que regulan el tiempo de floración.
Es interesante notar que los genes que estudiaremos en este proyecto habían sido descritos como específicos de raíz en donde se expresan intensamente. En el laboratorio se desarrollan otros proyectos encaminados a su caracterización en la homeostasis radicular y eventualmente será muy interesante entender cómo se integran las funciones de estos genes tanto en los meristemos de raíz como los de la parte aérea, cuál es la función a nivel celular de estos genes en ambos tipos de meristemos y si juegan un papel importante en integrar o coordinar las respuestas de los meristemos aéreos y de la raíz a los cambios de las condiciones ambientales o señales internas (ej. hormonas).

Zona de Estudio: México, D.F.
Año inicio:
2008. Año terminación: 2010. Patrocinio: DGAPA (IN210408).

 
 

Hongos endofitos como fuentes potenciales de agroquimicos.

Responsable: Dra. Martha Macías Ruvalcaba.
Participantes:Dra. Ana Luisa Anaya, Q. Blanca Estela Hernández Bautista - Instituto de Ecología, UNAM. Alumno: Claudio Meléndez González - L, María Bárbara Rodríguez Michaud - L, Fabiola Oropeza Suárez - L, Luis Javier Cruz Díaz - L.
Línea de investigación: Ecología Química.

OBJETIVO GENERAL.

Determinar el potencial herbicida de los aleloquímicos obtenidos partir del hongo endófito Edenia gomezpompae, mediante la evaluación de sus efectos sobre la germinación y el crecimiento radical de tres especies vegetales y sobre diversas actividades fotosintéticas en cloroplastos de espinaca, en la respiración durante el proceso de germinación y en mitocondrias aisladas de Amaranthus hypochondriacus, para así contribuir con el desarrollo de nuevos agentes herbicidas potenciales de origen natural más eficaces y biodegradables.

OBJETIVOS PARTICULARES

1. Cultivar el endófito E. gomezpompae mediante la realización de fermentaciones en pequeña escala (50 L) y obtener los extractos orgánicos a partir del medio de cultivo y del micelio de E. gomezpompae.
2. Verificar cuantitativamente el efecto fitotóxico de los extractos fúngicos de E. gomezpompae, determinando el efecto de los mismos sobre la germinación y el crecimiento radical de las semillas de Amaranthus hypochondriacus L. (Amaranthaceae), Lycopersicon esculentum Mill. (Solanaceae) var. Pomodoro, y Echinochloa crus-galli L. (Beauv.) (Poaceae).
3. Aislar los productos naturales (mayoritarios y minoritarios) responsables de la actividad fitotóxica a partir de los extractos crudos derivados de los cultivos en mediana escala, a través de un estudio químico biodirigido utilizando el método en caja de Petri para monitorear la actividad fitotóxica de las fracciones.
4. Establecer la estructura molecular de los compuestos bioactivos mediante la aplicación de métodos espectroscópicos, espectrométricos, quiroópticos y de difracción de rayos X.
5. Determinar cuantitativamente el efecto fitotóxico de los metabolitos aislados de las fracciones activas sobre la germinación y el crecimiento radical de A. hypochondriacus, E. crusgalli y L. esculentum.
6. Determinar el efecto de los compuestos fitotóxicos sobre la respiración durante el proceso de germinación, utilizando como semillas de prueba A. hypochondriacus, E. crusgalli y L. esculentum.
7. Explorar el efecto de los aleloquímicos que demuestren la mayor inhibición sobre la respiración en plántulas, utilizando mitocondrias aisladas de las radículas e hipocotilos de Amaranthus hypochondriacus.
8. Explorar el efecto de los compuestos fitotóxicos mayoritarios sobre diferentes actividades de la fase luminosa de la fotosíntesis (síntesis de ATP, captación de H+ y transporte de electrones basal, fosforilante y desacoplado), en cloroplastos aislados de hojas de espinacas (Spinacea oleracea L.).
9. Establecer el potencia larvicida de los extractos y los compuestos aislados, utilizando el crustáceo Artemia salina como organismo de prueba.
10. Determinar el efecto citotóxico de los extractos y de los aleloquímicos aislados sobre diversas líneas celulares con la finalidad de establecer posibles efectos tóxicos sobre el hombre y los animales.
11. Participar en la formación de recursos humanos, mediante la realización de una tesis de licenciatura dentro del proyecto.
12. Fomentar la investigación multidisciplinaria de los productos naturales derivados de los hongos endófitos, de México.
13. Divulgar los resultados derivados durante el desarrollo del protocolo de investigación mediante la publicación de artículos científicos en revistas de circulación internacional.

En años recientes, iniciamos una investigación sobre hongos endófitos de la Reserva Ecológica El Edén Quintana Roo, el proyecto abarca diversos aspectos de la ecología química de hongos endófitos, y su potencial antagónico. El desarrollo de este proyecto nos permitió el aislamiento de aproximadamente 200 cepas de hongos endófitos de las hojas de nueve plantas seleccionadas con base en su potencial aleloquímico y alelopático que corresponden a 75 morfoespecies del phylum Ascomycota. Los bioensayos de antagonismo realizados entre los hongos endófitos y diferentes especies de hongos fitopatógenos, nos permitieron seleccionar a las especies más antagónicas con base en la determinación del porcentaje de inhibición del crecimiento y de los índices de antagonismo. Entre los endófitos seleccionados (15 cepas) tenemos un género y tres especies nuevas. La identificación taxonómica de estos nuevos hongos se realizó mediante la aplicación de métodos moleculares.
Por otra parte, las pruebas biológicas realizadas con los extractos orgánicos obtenidos de los hongos seleccionados nos permitieron poner en evidencia su potencial tóxico contra hongos y plantas, y seleccionar las especies de hongos más antagónicos. Los resultados en este sentido indican que el antagonismo de estos endófitos está relacionado con la producción de metabolitos bioactivos. Los hongos endófitos posiblemente sintetizan estos metabolitos para competir con otros organismos que también colonizan a las plantas.
El fraccionamiento biodirigido de una de las especies nuevas (Edenia gomezpompae) permitió el aislamiento y caracterización de tres metabolitos secundarios novedosos y con importante actividad sobre el crecimiento de hongos fitopatógenos y semillas, lo que confirma que algunas especies de hongos endófitos pueden ser fuentes potenciales idóneas para el aislamiento de agroquímicos y/o fármacos de origen natural o ser utilizados como control biológico de diversas plagas. Por otra parte, es importante señalar que los resultados obtenidos de esta investigación también son una contribución al conocimiento de la diversidad de hongos de la Península de Yucatán y a la investigación sobre las posibles relaciones que se establecen entre los hongos endófitos y sus plantas hospederas, así como sobre el papel biológico y ecológico de estos endófitos dentro de la planta hospedera y el tipo de relación que pudieran establecer con otros endófitos de la misma o diferente especie de planta.
Los resultados obtenidos, ya se han divulgado por medio de tres presentaciones en Reuniones Nacionales e Internacionales y en un artículo que está listo para ser enviado a publicación y cuatro más que están en preparación: Macías-Rubalcava et al.; González-Villaseñor et al.; Saucedo-García et al.; y Anaya et al.
En este contexto, el presente proyecto de investigación tiene la intención de obtener los principales aleloquímicos con un efecto inhibidor específico sobre diferentes actividades de la fase luminosa de la fotosíntesis en cloroplastos de espinaca y/o la respiración durante el proceso de germinación de diferentes especie vegetales y en mitocondrias asiladas de las radículas e hipocotilos de Amaranthus hypochondriacus, a partir del nuevo hongo endófito Edenia gomezpompae asilado de la Reserva Ecológica El Edén, Quintana Roo, seleccionado de acuerdo a los resultados de los bioensayos de antagonismo directo y con un potencial fitotótoxico demostrado mediante evaluaciones biológicas preliminares.

Zona de Estudio: México, D.F.
Año inicio:
mar 2007. Año terminación: sep 2008. Patrocinio: CONACyT (52182).

 
 

Restauración ecológica de la Barranca Tarango mediante la reintroducción de la especie nativa Quercus rugosa.

Responsable: Dra. Ana Mendoza Ochoa.
Participantes:
Alumna: Biól. Claudia Ivette Hernández García - L.
Línea de investigación: Restauración Ecológica

Objetivo: Evaluar el efecto de la perturbación, la edad y el micrositio en el desempeño de plántulas de Quercus rugosa introducidas en la Barranco Tarango, D. F.

Con la finalidad de llevar a cabo proyectos de restauración ecológica que nos conduzcan a proponer las mejores acciones y en el menor tiempo posible, se realizó este trabajo en la Barranca de Tarango, D.F. El trabajo consistió, por un lado, en reintroducir plántulas de Quercus rugosa de uno y tres años de edad, en sitios con diferente grado de perturbación y en dos micrositios, para evaluar el desempeño de las plántulas bajo estas condiciones. Por otro lado, el trabajo contempla abordar los aspectos legales del uso del suelo en la zona, con el objeto de contar con los elementos legales requeridos para restaurar en zonas permitidas.

Zona de Estudio: México, D.F.
Año inicio:
2006. Año terminación: 2007. Patrocinio: P.O. Avance: 90%

 
 

Efecto del fuego sobre la estructura de la vegetación de un bosque de Abies-Quercus a través de un gradiente altitudinal en El Chico, Hidalgo.

Responsable: Dra. Ana Mendoza Ochoa.
Participantes:
Alumna: Nadya Penélope Rodríguez Cordero - L.
Línea de investigación: Dinámica de Poblaciones y Comunidades en el Parque Nacional El Chico, Hidalgo.

Objetivo: Evaluar el efecto del fuego sobre la estructura de la vegetación a través de un gradiente altitudinal en un bosque de Abies-Quercus.

Este proyecto evalúa el efecto del fuego sobre la composición y estructura de la vegetación en un bosque de Abies-Quercus en el parque Nacional El Chico en Hidalgo, a través de un gradiente altitudinal. El trabajo consistió en establecer parcelas en 5 niveles altitudinales para determinar la riqueza y diversidad de especies de los estratos herbáceo y arbustivo. Para determinar el efecto del fuego sobre la vegetación herbácea y arbustiva, el 25% del área las parcelas se sometió a fuego controlado y se determinaron la riqueza y diversidad de especies un año posterior al incendio provocado.

Zona de Estudio: Hidalgo
Año inicio:
2006. Año terminación: 2007. Patrocinio: P.O. Avance: 50%

 
 

Demografía y conservación de orquídeas terrestres y especies raras.

Responsable: Dra. Ana Mendoza Ochoa.
Participantes:
Dr. Michael J. Hutchings - University of Sussex.
Líneas de investigación: Demografía y Conservación de Especies Vegetales.

Objetivo: Determinar las condiciones actuales de poblaciones de orquídeas terrestres sujetas a diferentes formas de manejo. Determinar las variaciones espaciales y temporales en los parámetros demográficos para proponer planes de manejo y hacer recomendaciones para el mantenimiento y/o recuperación de estas especies.
identificar aquéllas propiedades que hacen que unas especies sean localmente muy abundantes, mientras que otras sean raras y con bajas densidades poblacionales.

Se cuenta con un acervo de datos que cubren un período de más de 15 años para 3 especies de orquídeas terrestres de Gran Bretaña. Los datos serán analizados mediante matrices de transición, con el objeto de determinar la tasa de crecimiento de las poblaciones de estas 3 especies. Asimismo, los análisis de elasticidad nos permitirán determinar, tanto el parámetro demográfico como el estado del ciclo de vida de estas especies que más contribuye a la tasa de crecimiento poblaciones. Los resultades que arrojen estos análisis servirán de base para proponer medidas de manejos y conservación de estas especies.

Zona de Estudio: Castle Hill, East Sussex, Gran Bretaña
Año inicio:
2006. Año terminación: 2007. Patrocinio: P.O. Avance: 50%

 
  Reintroducción de Quercus mexicana Bonpl. en dos sitios con suelos contrastantes en la Barranca Tarango, México, D. F.

Responsable: Dra. Ana Mendoza Ochoa.
Participantes:
Alumna: Gumercinda Corona Álvarez - L.
Línea de investigación: Restauración Ecológica.

Objetivo: Evaluar el desempeño de plántulas de Quercus mexicana y Q. rugosa en dos terrazas aluviales de la Barranca Tarango, México, D. F.

Este trabajo tiene el objetivo de elaborar un programa de restauración ecológica en la Barranca de Tarango, con el apoyo de la sociedad civil aledaña a la zona. Para ello, el trabajo consistió, por un lado, en introducir plántulas de Quercus mexicana y Q. rugosa de 3 años de edad en dos terrazas aluviales con diferente grado de perturbación, midiendo ésta última con base en análisis del suelo de las dos terrazas. Por otro, consistió en involucrar a la Delegación Álvaro Obregón y a los habitantes de la zona en tareas de educación ambiental para lograr éxito en la restauración ecológica.

Zona de Estudio: México, DF.
Año inicio:
2006. Año terminación: 2007. Patrocinio: P.O. Avance: 90%

 
 

Mecanismos ecofisiológicos inducidos por el priming natural, relacionados con la tolerancia de algunas especies de plantas a diferentes hábitats.

Responsable: Dra. Alma Orozco Segovia.

Participantes: Dra. Sobeida Nieto Sánchez - Facultad de Química, UNAM, Dra. Alicia Gamboa de Buen - IE, Dra. María del Rocio Cruz Ortega - IE, Dr. Mario Adolfo Espejo de la Serna - UAM Iztapalapa, M. En C. Ana Rosa López Ferrari - UAM Iztapalapa. Alumnos: Michelle Farfan Gutiérrez - L, . Ivan Reyna Llorens - L, Jorge Roberto Blanco Martínez - L, Libertad Rosalía Castro Colina - M, José Leopoldo Benítez Rodríguez - M, Saraí Montes Recinas - D.
Línea de investigación:
Ecología Funcional de Plantas.
Objetivos: (1) Establecer la relevancia de la permanencia de las semillas en el suelo, como proceso de aclimatización, para enfrentar en etapas de desarrollo futuro los factores adversos del ambiente en el que crece cada especie. (2) Determinar la identidad de los cambios bioquímicos que ocurren durante el priming natural y su relación con los cambios funcionales. (3) Aportar conocimientos de vanguardia para entender la relevancia de la integración de los procesos de aclimatización que ocurren en forma natural en el microambiente que rodea a las semillas y plántulas durante su permanencia en el suelo en el éxito del establecimiento de las especies en el campo. (4) Entender la importancia de los procesos fisiológicos que ocurren en las semillas de especies de Tillandsia, sobre el forofito, en la adaptación y evolución del género.

La germinación y el establecimiento son etapas en la vida de las plantas consideran como totalmente intolerantes a la deshidratación. Sin embargo en tratamientos de priming y de inducción de la tolerancia a la deshidratación se ha visto que durante la fase estacionaria de la germinación las semillas de muchas especies pueden ser deshidratadas otra vez sin detrimento de su funcionalidad; lo mismo ocurre con la plántula recién germinada. Estos conocimientos forman parte de protocolos conocidos como priming, (endurecimiento, acondicionamiento) se aplican a semillas de plantas hortícolas y otros cultivos, para beneficiar su capacidad , sincronía y velocidad de germinación, además las plántulas resultantes presentan mejor emergencia, supervivencia y tolerancia al estrés.

Estos fenómenos han sido estudiados en forma aislada del entorno ecológico en el que viven las especies y distan mucho de ser bien conocidos en el laboratorio o en el campo, a pesar de su importancia comercial y de que pueden cumplir con un papel importante en la naturaleza, dado que los efectos del priming se expresan mejor en condiciones subóptimas para la germinación y el establecimiento. Hasta hace pocos años se ligaron los eventos que en forma natural ocurren en el suelo con el priming, ya que en el suelo las semillas están sujetas a ciclos de hidratación y deshidratación que no necesariamente concluyen en la germinación. Se determinó que como resultado del enterramiento (priming natural) previo de las semillas hay resultados análogos (bioquímicos y funcionales) al priming de laboratorio. La identidad de los cambios ocurridos como resultado de la permanencia en el suelo necesitan ser identificados, para entender el papel que juegan durante la germinación y el establecimiento en el campo, así como para instrumentar su aplicación potencial en la propagación y conservación de las especies. Con el propósito de profundizar en los cambios que a diferentes niveles de integración (bioquímico y funcional) ocurren durante el priming natural en semillas y plántulas hemos seleccionado cuatro especies que crecen en el Valle de México en los bosques y matorrales del pedregal de San Ángel (sensu Rzeduwski 1999) sobre roca volcánica y un género cuyas especies están distribuidas a lo largo de gradientes de humedad, tanto dentro de un mismo tipo de vegetación como en distintos ecosistemas de México. En estas especies se establecerá la relevancia de la permanencia de las semillas en el suelo, como proceso de aclimatización, para enfrentar en etapas de desarrollo futuro los factores adversos del ambiente en el que crece cada especie. El proyecto incluye tratamientos de laboratorio y campo y evaluaciones a nivel funcional y bioquímico; al igual que se establecerá la interacción entre los distintos procesos. Para ello se estudiará el efecto del priming natural (por enterramiento) y de laboratorio en la germinación, establecimiento y supervivencia de plántulas y crecimiento de éstas. Los cambios químicos se evaluarán en: la actividad de sacarosa sintetasa (en el sentido de hidrólisis de sacarosa). la actividad de invertasa, las hexocinasas, la actividad de cisteín-proteinasas, los patrones de fosforilación de proteínas y proteínas smHSPs y ABA. Mientras que el daño oxidativo en semillas control y con priming natural y de laboratotio se evaluará determinando los niveles de peróxido de hidrógeno y del radical superóxido, los niveles de O2, la actividad de la catalasa, la actividad de la ascorbato peroxidasa (APX), SOD citoplásmica (Cu/Zn): Glutatión Reductasa (GR).


Zona de Estudio: México, D.F.
Año inicio:
2005. Año terminación: 2008. Patrocinio: SEP - CONACyT (2004-C01-47859Q).