El Consejo Europeo de Investigación otorgó una subvención de consolidación a la bióloga de plantas Debora Gasperini, cuya investigación tiene como objetivo resolver algunos misterios de la respuesta al estrés ante el ataque de patógenos y las lesiones mediadas por la fitohormona jasmonato.

Programas de financiación del ERC: cambio de paradigma en la ciencia vegetal

Cada año, las expectativas son altas cuando el Consejo Europeo de Investigación (ERC) publica la lista de científicos que han recibido prestigiosas subvenciones para desarrollar sus ideas innovadoras. Desde 2007, esta organización de financiación de la UE ha apoyado a científicos excepcionales para llevar a cabo proyectos innovadores en todos los campos de la investigación, desde la física y la ingeniería hasta las ciencias de la vida y las ciencias sociales y las humanidades, con el objetivo de ampliar las fronteras del conocimiento humano y resolver el problema. abordar los principales desafíos de la sociedad del siglo XXI.

Este programa de financiación competitiva* (con una tasa de éxito estimada del 15%) ha alcanzado ya un presupuesto total de 2.172 millones de euros. Además de la excelencia académica, los candidatos talentosos también deben demostrar que sus propuestas son creativas pero viables. Pero, ¿cuáles son las claves del éxito?

Botánica Se conocieron Débora Gasperini, una científica de plantas que recientemente ganó una subvención ERC Consolidator de 2 millones de euros por su propuesta de investigación sobre las estrategias de defensa de las plantas contra el ataque de patógenos y el daño físico. En concreto, su equipo investigará el mecanismo de acción de la fitohormona jasmonato, que mantiene el equilibrio entre el crecimiento de las plantas y la respuesta al estrés.

Hola Débora, ¿puedes contarnos más sobre tu trayectoria personal y académica?

¡Hola, lectores de Michela y Botany One! Vengo de una pequeña ciudad croata en la costa adriática de Istria, donde las herencias eslava, italiana y austrohúngara se fusionan y se enriquecen mutuamente. Los maestros de la escuela nos alentaron a honrar nuestros orígenes diversos, una actitud reforzada en United Word College of the Adriatic (Duino, Italia), que promueve la educación, la unidad y el respeto entre las naciones y las culturas. Durante una excursión escolar, ver un gel de ADN teñido con bromuro de etidio bajo luz ultravioleta le mostró a mi yo adolescente que trabajar en un laboratorio de biología molecular es imprescindible. Por lo tanto, obtuve una licenciatura en biología y una maestría en genómica funcional de la Universidad de Trieste (Italia). Al principio me fascinaba la inmunología, pero después de darme cuenta de que trabajar con animales o cultivos celulares no era para mí, Desarrollé una profunda pasión por la biología vegetal..

Un doctorado en el laboratorio de Simon Griffith en el Centro John Innes (JIC, Norwich, Reino Unido) me permitió comprender rasgos genéticos complejos al investigar la base de la variación de la altura del trigo. Luego me trasladé al laboratorio de Edward Farmer en la Universidad de Lausana (Suiza) como postdoctorado para estudiar la señalización de heridas en plantas, antes de fundar mi propio grupo de investigación (‘señalización de Jasmonate’) en el Instituto Leibniz de Bioquímica Vegetal en Halle (Alemania) en 2016 . Los miembros del equipo investigan los mecanismos de acción de la fitohormona jasmonato, un regulador de las reacciones de defensa de las plantas que juega un papel clave Protección contra insectos herbívoros, patógenos necrotróficos y lesiones..

Las plantas también tienen hormonas… ¿Cómo te enteraste de este tema?

Durante mi doctorado, estudié los efectos de las fitohormonas en la arquitectura de las plantas, específicamente las giberelinas, que promueven la elongación celular y el crecimiento celular. Las variedades de trigo, arroz y maíz de alto rendimiento que cambiaron el mundo durante la Revolución Verde son todas mutantes en la biosíntesis de giberelinas, o genes de señalización, que hacen que las plantas sean más bajas y más resistentes al acame (es decir, doblar el tallo de la planta desde una posición vertical hacia el terreno). . Ahora comprendamos el papel de los jasmonatos en la aclimatación ambiental**.

¡Las fitohormonas son simplemente geniales! Una pizca de uno u otro puede cambiar por completo la vida de una planta. Son extremadamente poderosos y operan en formas extremadamente sofisticadas. Son reguladores maestros de casi todo, provocando cambios masivos en pequeñas dosis en contextos celulares muy específicos.

“Para mí, las fitohormonas son como magia en la que los científicos intentan desatar y aprovechar sus superpoderes”.

Felicitaciones por su beca ERC recientemente otorgada. ¿Qué significa “cambio de paradigma” en su área de investigación?

Muchas gracias. Nuestro trabajo se centra en cómo las plantas detectan, transmiten e integran las señales de estrés en el desarrollo basal para superar las amenazas emergentes, como el ataque de patógenos o lesiones. Específicamente, investigamos aspectos fundamentales de la vía de transducción de señales activada por jasmonato usando la especie modelo Arabidopsis thaliana. Esta hormona esencial se acumula en respuesta al estrés, pero la activación de la vía JA a menudo se asocia con la inhibición del crecimiento. Curiosamente, las plantas han desarrollado mecanismos complejos para afinar el equilibrio entre crecimiento y defensa.

Los jasmonatos bioactivos se sintetizan a partir de ácidos grasos poliinsaturados que se encuentran en las membranas de los cloroplastos. Aunque las vías metabólicas y de señalización están bien caracterizadas, aún se desconoce cómo se transmiten las señales de daño a los plástidos para desencadenar la producción de fitohormonas. Además, a pesar de su papel crucial en el mantenimiento de la salud de las plantas (p. ej., viabilidad y fertilidad), la naturaleza de la señal transmitida aún no está clara.

Se ha sugerido que los elicitores (es decir, compuestos que estimulan las respuestas de defensa) desencadenan la activación de supuestos receptores de membrana plasmática para estimular la producción de jasmonato. Sin embargo, actualmente no hay evidencia genética concluyente que respalde esta hipótesis (es decir, un mecanismo basado en ligando).

Curiosamente, nuestro grupo descubrió recientemente que los cambios en la turgencia celular inducidos por la presión osmótica pueden promover la biosíntesis de jasmonato (Mielke et al., 2021). Este hallazgo sugiere que la transmisión de señales mecánicas a través de tejidos y compartimentos celulares puede conducir al inicio de la biosíntesis de hormonas. En otras palabras, los cambios en la presión de turgencia pueden conducir a cambios biofísicos en las membranas plástidas que aumentan la accesibilidad del sustrato para las enzimas biosintéticas ya presentes. Mi equipo y yo estamos ansiosos por probar nuevas y emocionantes hipótesis en los próximos años. La subvención del ERC ahora nos permitirá examinar este cambio de paradigma utilizando varios enfoques interdisciplinarios.

Mirando hacia atrás, ¿cómo imaginaba su carrera científica como estudiante de doctorado?

Comencé mi doctorado porque me gustaba hacer experimentos en el laboratorio y tenía muchas ganas de aprender tanto como fuera posible sobre la genética de las plantas. Esas razones pueden haber sido ingenuas ya que no tenía una idea clara de qué hacer a continuación, ni si era lo suficientemente bueno para soñar en grande, pero en ese momento eran las únicas cosas que importaban. Estar inmerso en un entorno de doctorado ambicioso pero de apoyo me ayudó a pensar de manera más crítica, pero necesitaba tener aún más confianza. Como muchos estudiantes de posgrado, algunos días fueron bastante intensos. Tomar varios cursos de carrera en la escuela de posgrado fue informativo pero no me ayudó a despejarme la mente.

La decisión de seguir una carrera académica se tomó mientras estaba escribiendo mi tesis. Descubrí que realmente disfruté el proceso de escritura. Esto me dio la voluntad de continuar mi posición postdoctoral en un entorno que fomenta la creatividad y la independencia. Mirando hacia atrás en esos años de doctorado, ahora los considero uno de los más cruciales para la construcción del carácter y la resiliencia.

De cara al futuro, ¿cómo visualiza los avances en su campo de investigación en 10 años?

Descubrir los mecanismos moleculares y biofísicos que controlan la liberación de jasmonato no solo mejorará nuestra comprensión de la biología de las fitohormonas del estrés y la aclimatación de las plantas, sino que también mejorará nuestro conocimiento de la percepción mecánica y osmosensorial en las plantas. También estoy entusiasmado por descifrar las funciones específicas del tipo de célula de la vía del jasmonato en la defensa y la aclimatación al estrés, ya que podrían ofrecer oportunidades atractivas para explotar conocimientos fundamentales para especies de cultivos económicamente relevantes.

Además de ampliar el conocimiento a través de nuestra investigación, espero trabajar con jóvenes científicos y apoyarlos para que alcancen su máximo potencial. Fomentar una comunidad diversa de futuros líderes es clave para fomentar ideas creativas que ayuden a resolver los desafíos emergentes.

Izquierda

ERC de un vistazo

programa de trabajo ERC 2023

Anderson, JT (2016) “La aptitud de las plantas en un mundo que cambia rápidamente” Nuevo fitólogo, 210(1), págs. 81–87. Disponible en: https://doi.org/10.1111/nph.13693.

Mielke, S., Zimmer, M., Meena, MK, Dreos, R., Stellmach, H., Heimat, B., Voiniciuc, C. y Gasperini, D. (2021) “Biosíntesis de jasmonato derivada de paredes celulares alteradas surge desencadenado por la compresión mecánica impulsada por la turgencia”, avances científicos, 7(7), página eabf0356. Disponible en: https://doi.org/10.1126/sciadv.abf0356.