Joaquín Medina Alcázar

Investigador INIA
Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas (CBGP) UPM – INIA

Objetivos 

En el grupo estamos interesados en estudiar la respuesta de las plantas a condiciones ambientales adversas tales como deshidratación y deficiencias nutricionales fundamentalmente de Nitrógeno y Azufre, y de cómo las plantas reajustan su metabolismo para tratar de superar combinaciones de estas circunstancias. Para lo cual usamos aproximaciones basadas en la biología de sistemas y sistemas experimentales diversos: plantas modelo como Arabidopsis, plantas de interés agronómico como tomate y patata, y especies adaptadas a condiciones extremas como las que viven en el desierto de Atacama. Los genes más relevantes en estas respuestas podrán ser incorporados a nuevos programas de mejora. 

Actividades I+D

Actualmente estamos estudiando como las plantas modifican su metabolismo para adaptarse a diferentes condiciones de estrés abiótico como sequia o deficiencias nutricionales (Nitrógeno y Azufre). La susceptibilidad o tolerancia a este tipo de estreses es un fenómeno complejo, ya que ocurre durante múltiples estados de desarrollo y por qué concurren diferentes tipos de estrés simultáneamente. Con el fin de identificar genes reguladores clave en el control del reajuste metabólico, hemos realizado aproximaciones genéticas y de biología de sistemas, tanto en el modelo Arabidopsis como en plantas de interés agronómico como tomate. Así, hemos encontrado mutaciones que afectan la tolerancia a distintos tipos de estrés abióticos y por otra parte, hemos construido y  analizado diferentes modelos que describen redes reguladoras implicadas. Estos modelos están construidos utilizando distintos tipos de datos tales como co-expresion, interacciones proteína–proteína, sitios de unión a DNA de factores transcripcionales etc. El análisis de estos modelos ha permitido identificar genes candidatos, entre los que se incluyen distintos factores de transcripción de las familias DOF, bZIP, NAC, bHLH y MYB, que podrían estar involucrados en el reajuste metabólico frente al estrés. Distintos análisis moleculares y genéticos de los Factores Transcripcionales identificados indican que juegan funciones centrales en la respuesta a estos tipos de estreses abióticos y por tanto abren nuevas posibilidades a nuevas estrategias para programas de mejora.

 

Líneas de Investigación

  • Análisis de las estrategias y mecanismos moleculares que dirigen la respuesta de las plantas a condiciones de déficit hídrico y deficiencias nutricionales de nitrógeno y azufre.
  • Estudio de la interconexión entre las vías de señalización y las respuestas a estrés hídrico y las respuestas a distintos déficits nutricionales;  identificación y caracterización de Factores Reguladores que controlan ambas respuestas.
  • Desarrollo de nuevos métodos para la elaboración y análisis de redes reguladoras que describan las diferentes tipos de respuesta a estrés abiótico en plantas.
  • Estudio de los mecanismos de resistencia y tolerancia al estrés abiótico en organismos extremófilos.

 Servicios

  • Desarrollo de nuevas variedades más tolerantes a condiciones de déficit hídrico y limitación nutricional.

  • Bio-fortificación de semillas. Optimización de niveles de nutrientes, tales como proteínas, vitaminas y macro-micronutrientes

  • Obtención de variedades para la agricultura ecológica.

  • Estudios de Fenotipado masivo, Mapeo genético, Análisis de QTLs y genes candidato

Proyectos

  • 2013-2017. INIA Grant (INIA number RTA2012-0008-CO2).Using transcription factors as a tool to increase biomass production and abiotic stress tolerance in solanaceae. PI. Joaquín Medina.

  • 2016-2017. Internationalization Program PUC, (Pontificia Universidad Católica de Chile). New strategies for the improvement of crops under conditions of climate change: Identification of new genes involved in the assimilation of micro-nutrients. IPs. Hannetz Roschzttardtz,  Xavier Jordana, Jesus Vicente-Carbajosa, Joaquin Medina.

  • 2015-2017. Explora Call. MICIN. Increase in energy and carbon capture in plant systems. Jesus Vicente-Carbajosa, Joaquin Medina.

  • 2012-2015. Inspire Call; REPSOL. Optisol: Optimized lignocellulose exploitation from solanacae canopy. IPs Stephan Pollmann, Jesus Vicente Carbajosa, Julia Kehr, Joaquin Medina.

  • 2009-2012. INIA Grant. (INIA RTA2009-00042-CO2-01). Development of new strategies for the improvement of resistance to abiotic stress conditions in tomato. PI Joaquin Medina.

Publicaciones

  • Corrales, Alba-Rocio ; Carrillo, Laura; Lasierra-Resa, Pilar; G. Nebauer, Sergio; Dominguez-Figueroa, José; Renau-Morata, Begoña; Pollmann, Stephan; Granell, Antonio; Molina, Rosa V; Vicente-Carbajosa, Jesús; Medina, Joaquín. Multifaceted Role of Cycling Dof Factor 3 (CDF3) in the regulation of flowering time and abiotic stress responses in Arabidopsis. Plant, Cell and Environment (2016). In press.

  • Hossain A, Henriquez-Valencia C, Gomez-Paez M, Orellana A, Vicente-Carbajosa J, Medina J, Zouhar J. Identification of novel components of the unfolded protein response in Arabidopsis. Frontiers Plant Science (2016) http://dx.doi.org/0.3389/fpls. 2016.0065

  • Massimiliano Zanin, Joaquín Medina Alcazar, Jesus Vicente Carbajosa, Marcela Gomez Paez David Papo, Pedro Sousa Ernestina Menasalvas, and Stefano Boccaletti. Parenclitic networks: uncovering new functions in biological data. Science reports (2014); 4: 5112. doi: 10.1038/srep05112.
  • Alba Rocio Corrales, Sergio G. Nebauer, Laura Carrillo, Pedro Fernandez-Nohales, Jorge Marques, Begona Renau-Morata, Antonio Granell, Stephan Pollmann, Jesus Vicente-Carbajosa, Rosa-Victoria Molina, Joaquin Medina. Characterization of tomato Cycling Dof Factors reveals conserved and new functions in the control of flowering time and abiotic stress responses. Journal of Experimental Botany (2014). doi: 10.1093/jxb/ert451
  • Alba Rocío Corrales, Laura Carrillo, Sergio G Nebauer, Pedro Fernández-Nohales, Jorge Marqués, Begoña Renau-Morata, Antonio Granell, Stephan Pollmann, Jesús Vicente-Carbajosa, Rosa Victoria Molina and Joaquín Medina. Salinity Assay in Arabidopsis Bio-protocol (2014) 4(16): e1216.
  • Hentrich M, Sánchez-Parra B, Pérez Alonso MM, Carrasco Loba V, Carrillo L, Vicente-Carbajosa J, Medina J, Pollmann S. YUCCA8 and YUCCA9 overexpression reveals a link between auxin signaling and lignification through the induction of ethylene biosynthesis. Plant Signal Behav. 2013 Sep 10;8(11). doi:pii: e26363
  • Hentrich, Mathias; Böttcher, Christine; Düchting, Petra; Cheng,Youfa; Zhao, Yunde;Berkowitz, Oliver; Masle, Josette; Medina, Joaquín; Pollmann, Stephan. The jasmonic acid signaling pathway is linked to auxin homeostasis through the regulation of YUCCA8 and YUCCA9 gene expression. Plant Journal (2013) May; 74 (4):626-37.
  • Fernando Novillo, Joaquin Medina, Marta Rodriguez-Franco, Gunther Neuhaus and Julio Salinas. Genetic analysis reveals a complex regulatory network modulating CBFs expression and Arabidopsis response to abiotic stress. Journal Experimental Botany (2012) Jan; 63 (1):293-304.
  • Catala R, Medina J, and Julio Salinas. HY5 integrates low temperature and light signalling pathways. Proc. Nac. Acad. Sci. PNAS (2011) Sep 27; 108 (39):16475-80.
  • Medina J, Catala R and Julio Salinas.: The CBFs: Three Arabidopsis transcription factors to cold acclimate. Plant Science (2011) 180: 3-11.