Ciencias de la Vida y de la Tierra

Agrobiotecnología

Los grandes retos a los que se enfrentan las próximas generaciones como son el cambio climático, crecimiento demográfico o la seguridad alimentaria, demandan desde el punto de vista de la investigación nuevos enfoques que apuesten por la sostenibilidad del ecosistema.

El grupo de Agrobiotecnología aprovecha los conocimientos adquiridos en fisiología, patología, microbiología del suelo, biología molecular, productos naturales y química orgánica, qué interactuando de forma transversal dan respuesta a estos retos de la sociedad.

Perfil del grupo de Agrobiotecnología en Digital.CSIC.

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Fertilidad de suelos
Presentación

El Grupo de Agrobiotecnología está formado por tres líneas que se complementan. En la línea de Nutrición Vegetal y Fertilidad de los suelos investigamos los sistemas sostenibles en cultivos de interés económico para Canarias y cómo estos sistemas servirían como subproductos de origen vegetal y animal que hoy en día su gestión constituye un problema medioambiental. Otra de las líneas de investigación del grupo se centra el uso de Activadores Químicos de las Defensas Naturales de las Plantas como alternativa sostenible frente al estrés biótico y abiótico. Parte de los resultados obtenidos en los últimos años han sido protegidos y licenciadas a la industria dando lugar a formulados comercializados a nivel nacional e internacional. 

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pimientos

Proteómica y Metabolómica Agroaplicada (AGROPROMS)

Esta linea de investigación tiene como base la identificación de metabolitos y proteínas, a nivel cuantitativo y/o cualitativo, de alimentos y productos agrícolas.

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Activadores

Activadores Químicos de las Defensas Naturales de la Planta

Los estreses bióticos (patógenos y plagas) y abióticos (salinidad,heladas, metales pesados, calor, etc) se encuentran entre las causas fundamentales de la pérdida de rendimiento de los cultivos. El conocimiento de los mecanismos de defensa que subyacen a la resistencia o tolerancia y, de cómo...

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Fertilidad

Fertilidad de Suelos y Nutrición Vegetal

Esta línea de investigación estudia la fertilidad de los suelos y nutrición vegetal de numerosos cultivos, así como la regeneración de suelos agrícolas degradados y salinizados por el uso excesivo de fertilizantes de síntesis.

Estudio de los efectos de un digestato, procedente de una digestión anaeróbica de residuos agroalimentarios, en un cultivo de lechuga (Lactuva sativa L.)

Año:2018
Director del trabajo:

Dra. María Mercedes Hernández González y Dr. Antonio Marrero

Estudiante:

Nacor Gutiérrez Medina

Tipo:Máster y TFG

Influencia del IBA, SEFEL y Peróxido de Hidrógeno, en el enraizamiento de estacas de tallo apical de Leucospermum `Soleil´, `Tango´y `Succession II´

Año:2018
Director del trabajo:

Dra. María Mercedes Hernández González y Dra. Ana María De León Hernández

Estudiante:

Paola González

Tipo:Máster y TFG

Efectos de diferentes tratamiento en la propagación por estaca de Leucospermum `Succession II´y su estudio histológico

Año:2018
Director del trabajo:

Dra. María Mercedes Hernández González y Dra. María del Carmen Alfayate

Estudiante:

Andrea Lozano Ventura

Tipo:Máster y TFG

Propagación y análisis de Beloperone guttata y Tibouchina urbilleana para planta ornamental en maceta

Año:2017
Director del trabajo:

Dra. María Mercedes Hernández González y Dra. Ana María De León Hernández

Estudiante:

Maribel Barbuzano Guanche

Tipo:Máster y TFG

Influencia del medio de enraizamiento sobre la propagación por estaca de tallo apical de Leucospermum `Soleil´, `Tango´y `Succession II´

Año:2017
Director del trabajo:

Dra. María Mercedes Hernández González y Dra. Ana María De León Hernández

Estudiante:

Carla Carballo Díaz

Tipo:Máster y TFG

Influencia del IBA, SEFEL, Peróxido de hidrógeno en el enraizamiento de estacas de tallo apical en Proteas `Madiva´, `Susara´, P. grandicolor y `Pink Ice´

Año:2017
Director del trabajo:

Dra. María Mercedes Hernández González y Dra. Ana María De León Hernández

Estudiante:

Belvis Soriano

Tipo:Máster y TFG

Estudio Biomolecular del Efecto de la menadiona sobre le estrés oxidativo

Año:2017
Director del trabajo:

Dr. Andrés Borges, Dr. José Manuel Pérez de La Lastra y Dra. María Mercedes Hernández González

Estudiante:

José Miguel Hernández Real

Tipo:Tesis doctoral

Estudio fisiológico y molecular del efecto del MSB sobre el crecimiento de las plantas

Año:2017
Director del trabajo:

Mª Mercedes Hernández González, Andrés A. Borges Rodríguez, José M. Pérez de la Lastra

Estudiante:

José Miguel Hernádez Real

Tipo:Tesis doctoral

Estudio de dos variedades de Celosia argentea L. plumosa, para sistema convencional y ecológico

Año:2016
Director del trabajo:

Dra. María Mercedes Hernández González, Dra. Ana María De León Hernández

Estudiante:

Angélica Rodriguez Toledo

Tipo:Máster y TFG

Estudio de un modelo de agricultura ecológica para el cultivo de papaya, Carica papaya, en Tenerife

Año:2016
Director del trabajo:

Dra. María Mercedes Hernández González, Dra. Ana María De León Hernández

Estudiante:

Graciela González Díaz

Tipo:Máster y TFG

Influencia del medio de enraizamiento sobre la propagación por estaca de tallo de Leucospermum `Soleil´, `Tango´y `Succession II´

Año:2016
Director del trabajo:

Dra. María Mercedes Hernández González, Dra. Ana María De León Hernández

Estudiante:

Jasiel García ventura

Tipo:Máster y TFG

Influencia del sistema de elaboración de fertilizantes ecológicos líquidos, SEFEL, sobre la producción de algunas plantas ornamentales, aromáticas y medicinales para maceta

Año:2016
Director del trabajo:

Dra. María Mercedes Hernández González, Dra. Ana María De León Hernández

Estudiante:

Carolina Hernández Chinea

Tipo:Máster y TFG

Ensayo comparativo de tres variedades de lechuga, (Lactuca sativa L.) en sistema convencional y ecológico

Año:2016
Director del trabajo:

Dra. María Mercedes Hernández González, D. Isidoro Rodríguez Hernández

Estudiante:

Estefanía Correa

Tipo:Máster y TFG

Introducción del sistema de elaboración de fertilizantes ecológicos líquuidos, SEFEL, en el cultivo de Proteas, en las Islas Canarias

Año:2016
Director del trabajo:

Dra. María Mercedes Hernández González, Dra. Ana María De León Hernández

Estudiante:

Estefanía Carrillo Rodríguez

Tipo:Máster y TFG

Máster: Caracterización molecular de la ruta de biosíntesis de la prolina

Año:2016
Director del trabajo:

Dr. Andrés A. Borges Rodríguez (CSIC) y Dr. Francisco Valdés González (ULL)

Estudiante:

Francisco Javier García Machado

Tipo:Máster y TFG

Nutrición Mineral de Mesembryanthemum crystallinum L. (barrilla)

Año:2015
Director del trabajo:

Dr. José Manuel Hernández Moreno, José Miguel Hernández Real

Estudiante:

Israel Reguengo Álvarez

Tipo:Máster y TFG

Caracterización Agronómica del té de compost obtenido mediante el sistema de elaboración de fertilizantes ecológicos líquidos (SEFEL) en el cultivo de la platanera en la isla de La Palma

Año:2015
Director del trabajo:

Dra. María Mercedes Hernández González

Estudiante:

Enrique Huertas

Tipo:Máster y TFG

Viabilidad productiva, optimización y diseño del sistema de cultivo “Ecohuertos”

Año:2015
Director del trabajo:

Dra. María Mercedes Hernández González, Dra. Ana María De León Hernández

Estudiante:

Myriam Pérez Márquez

Tipo:Máster y TFG

Efecto de la menadiona sodio bisulfito (MSB) como inductor de crecimeinto del tomate (Solanum lycopersicum L.)

Año:2015
Director del trabajo:

Dr. Francisco Valdés, José Miguel Hernández Real

Estudiante:

Jonay Ojeda

Tipo:Máster y TFG

Efectos de la menadiona sofiio Bisulfito (MSB) como inductor de crecimiento en las especies vegetales trigo (Triticum spp.), maíz (Zea mays) y judía (Phaseolus vulgaris)

Año:2015
Director del trabajo:

Dra. María Mercedes Hernández González, Dr. Francisco Valdés, José Miguel Hernández Real

Estudiante:

Daniel Rojas Hernández

Tipo:Máster y TFG

Estudio de la Diferenciación de zonas vitícolas en la isla de La Palma

Año:2015
Director del trabajo:

Dra. María Mercedes Hernández González

Estudiante:

Airam Felipe Pérez

Tipo:Máster y TFG

Análisis de la eficacia en la gestión de residuos agrícolas según la técnica de producción: convencional, ecológica y permacultura en Tenerife (Islas canarias)

Año:2014
Director del trabajo:

Dr. Francisco Valdés y José Miguel Hernández Real

Estudiante:

Laura De La Puente Aparicio

Tipo:Máster y TFG

Efectos de la fertilización con calcio en el cultivar Leucospermum Tango en la isla de La Palma

Año:2014
Director del trabajo:

Dra. María Mercedes Hernández González y Ingeniera María Guzmán

Estudiante:

Erika Hernandez Labrador

Tipo:Máster y TFG

Estudio técnico-económico de la Barrila (Mesembryanthemum crystalinum L.) como hortaliza en Fuerteventura

Año:2014
Director del trabajo:

Dr. Luis Alberto Bermejo Asensio, Dr. Antonio Marrero Domínguez y José MIguel Hernández Real

Estudiante:

Aythami Peña Betancor

Tipo:Máster y TFG

Establecimiento de dos patosistemas para el estudio del MSB como inductores de resistencia frente a dos enfermedades fitopatógenas

Año:2014
Director del trabajo:

Andrés A. Borges Rodríguez

Estudiante:

Vanesa Martín Rodríguez

Tipo:Tesis doctoral

Efectos de la fertilización nitrogenada y aplicación de aminoácidos en el cultivar Tango de Leucospermum en la isla de La Palma

Año:2013
Director del trabajo:

Dra. María Mercedes Hernández González y Ingeniero Francisco Molina

Estudiante:

David Concepción

Tipo:Máster y TFG

Estudio de la Menadiona Sodio Bisulfito (MSB) en su papel como inductor de primado frente al estrés salino

Año:2013
Director del trabajo:

Andrés A. Borges Rodríguez, José A. Pérez Pérez (ULL), J. Cristo Luis Jorge (ULL)

Estudiante:

David Jiménez Arias

Tipo:Tesis doctoral

Estudio de crecimiento, producción, nutrición mineral y fertilización de dos cultivares de Leucospermum plantados en suelos arcillosos sobre sus propias raíces, o injertados sobre patrón tolerante a este tipo de suelos

Año:2011
Director del trabajo:

Dr. Marino Fernández Falcón y Dr. Juan Alberto Rodríguez Pérez

Estudiante:

Ana María De León Hernández

Tipo:Tesis doctoral

Estudio biomolecular y fisiológico de la Menadiona Sodio Bisulfito (MSB) en su papel como inductor del crecimiento y de la tolerencia frente al estrés oxidativo en el modelo experimental Arabidopsis thaliana

Año:2011
Director del trabajo:

Andrés A. Borges Rodríguez, Francisco Valdés González (ULL)

Estudiante:

José M. Hernández Real

Tipo:Máster y TFG

Caracterización de la familia multigénica ToFZY de Solanum lycopersicum y su implicación en el estrés biótico

Año:2010
Director del trabajo:

Andrés A. Borges Rodríguez, José A. Pérez Pérez

Estudiante:

Marino Expósito Rodríguez

Tipo:Tesis doctoral

Estudio biomolecular del MSB como inductor de tolerancia al estrés salino

Año:2009
Director del trabajo:

Andrés A. Borges Rodríguez, Francisco Valdés González

Estudiante:

David Jiménez Arias

Tipo:Máster y TFG

Estudio biomolecular del MSB como inductor de resistencia frente al estrés biótico

Año:2009
Director del trabajo:

Andrés A. Borges Rodríguez

Estudiante:

Vanesa Martín Rodríguez

Tipo:Máster y TFG

Efecto de la concentración de fósforo en un cultivo hidropónico de Leucospermum cordifolium ‘Flame Spike’

Año:2008
Director del trabajo:

Dr. Marino Fernández Falcón, Dr. Ciro Casanova Bento, Dr. Juan Alberto Rodríguez Pérez

Estudiante:

Miguel Corbella Tena

Tipo:Tesis doctoral

Estudio de la fertilidad de los suelos, nutrición mineral y fertilización de plantas de protea cultivadas en la isla de La Palma

Año:2006
Director del trabajo:

Dr. Carlos Enrique Álvarez González y Dr. Marino Jesús Fernández Falcón

Estudiante:

María Mercedes Hernández González

Tipo:Tesis doctoral
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Cabildo Palma

Plan de transferencia del conocimiento para financiar la investigación científica para optimizar los cultivos en la isla de La Palma

Investigador principal:

Jana Alonso Lorenzo

Estado:

En Ejecución

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CSIC

El reto de la agricultura palmera después de la erupción de "Cumbre Vieja": la coexistencia de cultivos subtropicales con ceniza volcánica

Investigador principal:

María Mercedes Hernández González

Estado:

Finalizado

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MAC Interreg

FRUTTMAC

Transferencia de I+D+i para el desarrollo sostenible de frutales tropicales en la Macaronesia.

FRUTTMAC es un proyecto interdisciplinar liderado por el investigador Juan Cabrera del ICIA (...

Investigador principal:

Juan Cabrera (ICIA, Instituto Canario de Investigaciones Agrarias).

Estado:

Finalizado

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INTERREG

MAC-INTERREG AHIDAGRO "Contribución al ahorro hídrico en cultivos estratégicos para el sector primario de Canarias y Madeira mediante la aplicación de productos y extractos naturales bioactivos con propiedades osmoprotectoras"

El cambio climático en curso impondrá para 2050 un aumento medio de la temperatura de 2 a 3ºC y una disminución de la vida útil y de los recursos hídricos, que puede...

Investigador principal:

Andrés A. Borges Rodríguez

Estado:

Finalizado

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pimienta

Bioquímica Genética Mojo (BIGAMO)

“Entre pimientas anda el mojo”: tipificación genética y caracterización bioquímica de las variedades antiguas palmeras.

El objetivo principal de BIGAMO es el establecimiento de parámetros...

Investigador principal:

Dr. Jana Alonso Lorenzo

Estado:

Finalizado

Proyecto de investigación

Aprovechamiento de salmueras procedentes de procesos de desalación en sistemas de cultivo sin suelo para su aplicación al sector hotelero

Investigador principal:

Andrés A. Borges Rodríguez

Estado:

Finalizado

Proyecto de investigación

Regeneración y optimización de suelos en agricultura ecológica de plátano

Investigador principal:

José M. Pérez de La Lastra

Estado:

Finalizado

Proyecto de investigación

Estudio de la sostenibilidad del cultivo de plátanos tratados con purines enriquecidos y compost

Investigador principal:

Carlos Enrique Álvarez González

Marino Fernández Falcón

Estado:

Finalizado

Proyecto de investigación

Caracterización de la composición del mosto y el vino, obtenido de tres variedades de uva de la isla de Lanzarote: malvasía, listán negra y listán blanca, a través de la evaluación de los ácidos orgánicos, azúcares y fenoles en la variedad de tintos

Investigador principal:

María Isabel Trujillo

Jacinto del Castillo

Estado:

Finalizado

Proyecto de investigación

Avaliação dos efeitos biológicos de vinhos tintos na prevenção de patologías ateroscleróticas, oncológicas e neurológicas- Implementação de processos tecnológicos de vinificação que maximizem o teor de antioxidantes nos vinos

Investigador principal:

Mª Isabel Trujillo

Jacinto del Castillo

Estado:

Finalizado

Proyecto de investigación

Estudio de la fertilidad de los suelos, nutrición mineral y exportación de nutriente de plantas de protea cultivadas en la isla de La Palma

Investigador principal:

Carlos Enrique Álvarez González

Estado:

Finalizado

Proyecto de investigación

Estudio comparativo de la nutrición mineral, capacidad fotosintética y fertilización de plantas de protea plantadas directamente e injertadas sobre patrón resistente a suelos arcillosos

Investigador principal:

Marino Jesús Fernández Falcón

Estado:

Finalizado

Proyecto de investigación

Optimización de composiciones para inducir resistencia a patógenos y plagas en cultivos de interés económico. Estudio de los marcadores moleculares relacionados con la respuesta defensiva (resistencia sistémica inducida)

Investigador principal:

Andrés Borges Pérez

Estado:

Finalizado

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proteas

CDTI: DESARROLLO DE NUEVAS VARIEDADES DE PROTEAS PARA EXPORTACIÓN Y SU CULTIVO EN ZONAS DE MEDIANÍAS DE LA ISLA DE LA PALMA

Las proteas son plantas ornamentales con una gran diversidad en colores y formas, lo que las hace muy demandadas en el mercado europeo de todo el hemisferio norte. La Sociedad Cooperativa “Proteas...

Investigador principal:

Dr. Jana Alonso Lorenzo

Estado:

Finalizado

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Maíz

Mitigación del cambio climático y adaptación a déficit hídrico de la agricultura mediante el uso de bioestimulantes y reguladores de la transpiración vegetal (BIOTRANS)

El principal objetivo de BIOTRANS es proporcionar una tecnología sostenible que, mediante el uso de moléculas respetuosas con el medio ambiente, permita cultivar en condiciones de...

Investigador principal:

Andrés A. Borges Rodríguez

Estado:

En Ejecución

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La Laguna

Implantación del modelo agroecológico SEFEL en el municipio de La Laguna

Investigador principal:

María Mercedes Hernández González.

Estado:

Finalizado

Root treatment with a vitamin K3 derivative: a promising alternative to synthetic fungicides against Botrytis cinerea in tomato plants

BACKGROUND Botrytis cinerea, the causal agent of gray mold has a great economic impact on several important crops. This necrotrophic fungus causes disease symptoms during vegetative growth and also into postharvest stages. The current method to combat this disease is fungicide application, with high economic costs and environmentally unsustainable impacts. Moreover, there is an increasing general public health concern about these strategies of crop protection. We studied the protection of tomato plants against B. cinerea by previous root treatment with menadione sodium bisulfite (MSB), a known plant defense activator.

RESULTS Root treatment 48 h before inoculation with MSB 0.6 mmol L−1 reduced leaf lesion diameter by 30% and notably cell deaths, compared to control plants 72 h after inoculation. We studied the expression level of several pathogenesis-related (PR) genes from different defense transduction pathways, and found that MSB primes higher PR1 expression against B. cinerea. However, this stronger induced resistance was impaired in transgenic salicylic acid-deficient NahG line. Additionally, in the absence of pathogen challenge, MSB increased tomato plant growth by 28% after 10 days. Our data provide evidence that MSB protects tomato plants against B. cinerea by priming defense responses through the salicylic acid (SA)-dependent signaling pathway and reducing oxidative stress.

CONCLUSION This work confirms the efficacy of MSB as plant defense activator against B. cinerea and presents a novel alternative to combat gray mold in important crops.

García-Machado, Francisco J.; García-García, Ana L.; Borges, Andrés A.; Jiménez-Arias, David

Pest Management Science (2021)

Applying Biostimulants to Combat Water Deficit in Crop Plants: Research and Debate

Climate change has increased the severity of drought episodes by further reducing precipitation in vulnerable zones. Drought induces a substantial decrease in agricultural water, reducing crop yields. Consequently, addressing water consumption can increase farmers’ profits. This work describes lab-to-field research in Zea mays, using two biostimulants: glycine betaine (GB) and Lpyroglutamic acid (PG). The biostimulant optimal dosages were selected using a hydroponic system with 20% polyethylene glycol and nursery experiments under water-deficit irrigation. The established dosages were evaluated in field trials in which irrigation was reduced by 20%. Laboratory biostimulant optimisation showed in stressed treated seedlings (GB 0.1 mM; PG 1 mM) an increased dry weight, relative growth rate and water use efficiency, reducing seedling growth loss between 65 and 85%, respectively. Field trials using a GB-optimised dosage showed an increase in plants’ growth, grain yield and flour Ca content. In addition, grain flour carbohydrate content and protein remained similar to control well-watered plants. Finally, the economic aspects of biostimulant treatments, water consumption, water sources (ground vs. desalinated) and grain biomass were addressed. Overall, GB treatment demonstrated to be a valuable tool to reduce water consumption and improve farmers’ earnings.

Jiménez-Arias, David; Hernándiz, Alba E.; Morales-Sierra, Sarai; García-García, Ana L.; García-Machado, Francisco J.; Luis, Juan C.; Borges, Andrés A.

Agronomy 12(3), 571: 1-12 (2022)

Mapping stressed wheat plants by soil aluminum efect using C‑band SAR images: implications for plant growth and grain quality

Under toxic aluminum (Al) levels in the soil, wheat (Triticum aestivum L.) sufers stress and plant growth is afected. A method for diagnosis of plants is proposed that includes the following as a strategy: to analyze total Al in the soil, employ satellite radar imagery and calculate a vegetation index. The objective of this research, conducted at the feld scale, was to explore how radar backscattering coefcients from a winter wheat canopy, combined with the normalized diference vegetation index (NDVI) and geographic information system (GIS) technology, can be used as a mapping tool for the variability of Al-stressed canopies. As a result, an analysis of covariance showed signifcant diferences, and the lowest plant height was obtained at a high level of soil Al, as well as the minimum grain weight and magnesium content. It was found that a simple model could be used to estimate plant height from the backscattering coefcient of vertical transmit-vertical receive polarization (σ°VV), with a strong correlation (r−0.84). In turn, a third-order polynomial regression model (R20.70) was proposed to estimate the NDVI from σ°VV. This model provided a good estimate of the NDVI at the stem elongation stage of growth (50 days after sowing). Detected NDVI patterns were associated with variation in canopy stress depending on polarimetric information, which, in turn, was related to soil Al levels. Thus, the maps derived from the model can monitor spatial variability, where NDVI values<0.68 indicate stressed areas. This study provides guidance for in-season stress spatial variability caused by Al.

Hernández, Mercedes; Borges, Andrés A.; Francisco‑Bethencourt, Desiderio.

Precision Agriculture 1-21 (2022)

Addressing the contribution of small molecule-based biostimulants to the biofortification of maize in a water restriction scenario

Biostimulants have become an asset for agriculture since they are a greener alternative to traditionally used plant protection products. Also, they have gained the farmers’ acceptance due to their effect on enhancing the plant’s natural defense system against abiotic stresses. Besides commercially available complex products, small molecule-based biostimulants are useful for industry and research. Among them, polyamines (PAs) are well-studied natural compounds that can elicit numerous positive responses in drought-stressed plants. However, the studies are merely focused on the vegetative development of the plant. Therefore, we aimed to evaluate how drenching with putrescine (Put) and spermidine (Spd) modified the maize production and the yield quality parameters. First, a dosage optimization was performed, and then the best PA concentrations were applied by drenching the maize plants grown under well-watered (WW) conditions or water deficit (WD). Different mechanisms of action were observed for Put and Spd regarding maize production, including when both PAs similarly improved the water balance of the plants. The application of Put enhanced the quality and quantity of the yield under WW and Spd under WD. Regarding the nutritional quality of the grains, both PAs increased the carbohydrates content, whereas the contribution to the protein content changed by the interaction between compound and growth conditions. The mineral content of the grains was also greatly affected by the water condition and the PA application, with the most relevant results observed when Spd was applied, ending with flour richer in Zn, Cu, and Ca minerals that are considered important for human health. We showed that the exogenous PA application could be a highly efficient biofortification approach. Our findings open a new exciting use to be studied deep in the biostimulant research.

Hernandiz, Alba E.; Jiménez-Arias, David; Morales-Sierra, Sarai; Borges, Andres A.; De Diego, Nuria.

Frontiers

Abscisic acid mimic-fluorine derivative 4 alleviates water deficit stress by regulating ABA-responsive genes, proline accumulation, CO2 assimilation, water use efficiency and better nutrient uptake in tomato plants

Water deficit represents a serious limitation for agriculture and both genetic and chemical approaches are being used to cope with this stress and maintain plant yield. Next-generation agrochemicals that control stomatal aperture are promising for controlling water use efficiency. For example, chemical control of abscisic acid (ABA) signaling through ABA-receptor agonists is a powerful method to activate plant adaptation to water deficit. Such agonists are molecules able to bind and activate ABA receptors and, although their development has experienced significant advances in the last decade, few translational studies have been performed in crops. Here, we describe protection by the ABA mimic-fluorine derivative 4 (AMF4) agonist of the vegetative growth in tomato plants subjected to water restriction. Photosynthesis in mock-treated plants is markedly impaired under water deficit conditions, whereas AMF4 treatment notably improves CO2 assimilation, the relative plant water content and growth. As expected for an antitranspirant molecule, AMF4 treatment diminishes stomatal conductance and transpiration in the first phase of the experiment; however, when photosynthesis declines in mock-treated plants as stress persists, higher photosynthetic and transpiration parameters are recorded in agonist-treated plants. Additionally, AMF4 increases proline levels over those achieved in mock-treated plants in response to water deficit. Thus water deficit and AMF4 cooperate to upregulate P5CS1 through both ABA-independent and ABA-dependent pathways, and therefore, higher proline levels are produced Finally, analysis of macronutrients reveals higher levels of Ca, K and Mg in AMF4- compared to mock-treated plants subjected to water deficit. Overall, these physiological analyses reveal a protective effect of AMF4 over photosynthesis under water deficit and enhanced water use efficiency after agonist treatment. In summary, AMF4 treatment is a promising approach for farmers to protect the vegetative growth of tomatoes under water deficit stress.

Jiménez-Arias, David; Morales-Sierra, Sarai; Suárez, Emma; Lozano-Juste, Jorge; Coego, Alberto; Estevez, Juan C.; Borges, Andrés A. ; Rodriguez, Pedro L.

Frontiers in Plant Science 14, 1191967: 1-12 (2023)

Biostimulant activity of Galaxaura rugosa seaweed extracts against water deficit stress in tomato seedlings involves activation of ABA signaling

Water scarcity is a serious constraint for agriculture, and global warming and climate change can exacerbate it in many areas. Therefore, sustainable approaches must be implemented to deal with current and future water scarcity scenarios. Genetic and chemical approaches are being applied to manage this limitation and maintain crop yields. In particular, biostimulants obtained from natural sources such as marine algae are promising aids for coping with water deficit stress in agriculture. Here we present a bioprospection study of extracts of the macroalgae Bonnemaisonia hamifera, Galaxaura rugosa, Dasycladus vermicularis, Ulva clathrata, Cystoseira foeniculacea, Cystoseira humilis, Lobophora dagamae, Colpomenia sinuosa and Halopteris scoparia from the north coast of Tenerife, in the Canary Islands. The aqueous extracts of Bonnemaisonia hamifera, Galaxaura rugosa, Dasycladus vermicularis and Cystoseira humilis show biostimulant activity against water deficit stress in tomato seedlings under controlled conditions, providing higher tolerance than the mock-treated control. The Galaxaura rugosa extract showed the highest biostimulant activity against water deficit stress. We demonstrate that this positive effect involves the activation of the abscisic acid (ABA) pathway in Arabidopsis thaliana (arabidopsis) and Solanum lycopersicum (tomato). Application of G. rugosa extract to the root system by drenching tomato seedlings subjected to water deficit leads to improved CO2 assimilation and water use efficiency (WUEp), compared to mock-treated plants. These results highlight a new potential seaweed source of substances with osmoprotectant properties, useful for biostimulant development. Future studies may provide further insight into which components of the seaweed extract induce activation of the ABA pathway.

Morales-Sierra, Sarai; Cristo Luis, Juan; Jiménez-Arias, David; Rancel-Rodríguez, Nereida M.; Coego, Alberto; Rodriguez, Pedro L.; Cueto, Mercedes; Borges, Andrés A.

Frontiers in Plant Science, 14: 1-13 (2023)

Otros grupos de investigación

Ciencias de la Vida y de la Tierra