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Guía docente de la asignatura / materia:

Respuestas de la Planta al Estrés Abiótico

Curso 2021/2022
Fecha última actualización: 12/07/2021
Fecha de aprobación por la Comisión Académica 15/07/2021

Máster

Máster Universitario en Avances en Biología Agraria y Acuicultura

Módulo

Módulo de Producción Agraria

Rama

Ciencias

Centro Responsable del título

Escuela Internacional de Posgrado

Semestre

Primero

Créditos

6

Tipo

Optativa

Tipo de enseñanza

Presencial

Profesorado

  • Andres Belver Cano
  • Jose Manuel Palma Martinez
  • Pilar Rodriguez Rosales
  • María Romero Puertas
  • Luisa Maria Sandalio Gonzalez
  • Cornelis Marinus Venema

Horario de Tutorías

Andres Belver Cano

andres.belver@eez.csic.es

Jose Manuel Palma Martinez

josemanuel.palma@eez.csic.es

Pilar Rodriguez Rosales

pilar.rodriguez@eez.csic.es

María Romero Puertas

maria.romero@eez.csic.es

Luisa Maria Sandalio Gonzalez

luisamaria.sandalio@eez.csic.es

Cornelis Marinus Venema

kees.venema@eez.csic.es

Breve descripción de contenidos (Según memoria de verificación del Máster)

En esta materia se abordará desde un punto de vista multidisciplinar, mediante técnicas de bioquímica, biología celular y molecular, el estudio de los mecanismos implicados en la respuesta e inducción de tolerancia de la planta a distintos tipos de estrés abiótico. En particular, se analizará la función de las especies de oxígeno y nitrógeno reactivo (ROS y RNS) como generadores de estrés oxidativo ó como moléculas señal en la regulación de la expresión génica y de actividades enzimáticas en respuesta al estrés. Además, se estudiará la fisiología molecular del estrés abiótico en plantas, haciendo especial hincapié en el papel de las membranas vegetales en la respuesta al estrés abiótico. Se estudiará la función de los transportadores iónicos de las células vegetales y de sus proteínas reguladoras, así como su relevancia en la tolerancia a ciertos tipos de estrés.

Prerrequisitos y/o Recomendaciones

Competencias

Competencias Básicas

  • CB6. Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación.
  • CB7. Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio.
  • CB8. Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios.
  • CB9. Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones y los conocimientos y razones últimas que las sustentan a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades.
  • CB10. Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo.

Competencias Generales

  • CG01. Que los estudiantes sean capaces de elaborar adecuadamente y con cierta originalidad composiciones escritas o argumentos motivados, de redactar planes, proyectos de trabajo o artículos científicos o de formular hipótesis razonables. 
  • CG02. Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo autodirigido o autónomo 

Competencias Específicas

  • CE01. Que los estudiantes sean capaces de abordar problemas de forma científica, desde una perspectiva multidisciplinar, formulando hipótesis y objetivos pertinentes para su resolución, así como extraer conclusiones fundadas que sean de aplicación en el ámbito de la Agricultura, la Ganadería y la Acuicultura 
  • CE02. Que los estudiantes sepan aplicar las técnicas de investigación, tanto metodológicas como tecnológicas, en el área de estudio y redactar correctamente un trabajo científico 
  • CE06. Que los estudiantes sean capaces de aplicar los conocimientos adquiridos al diseño, ejecución y defensa de un proyecto de investigación dentro de alguna de las líneas ofertadas en el Máster 

Competencias Transversales

  • CT01. Que el estudiante sea consciente de la importancia del desarrollo sostenible y demostrar sensibilidad medioambiental 
  • CT02. Que el estudiante comprenda y aplique el liderazgo y posea creatividad, rigor intelectual, independencia e iniciativa personal y profesional para proponer y emprender proyectos. 
  • CT03. Que el estudiante demuestre que sabe reflexionar a partir de la integración de aprendizaje en diferentes áreas para saber abordar situaciones complejas de manera global 

Resultados de aprendizaje (Objetivos)

 El alumno sabrá/comprenderá/será capaz de:

  • RA1. Los fundamentos básicos de la formación, mecanismo de acción y sistemas de defensa de las especies de oxígeno y nitrógeno reactivo (reactive oxygen species/reactive nitrogen species, ROS y RNS).
  • RA2. Identificar las fuentes de las especies de oxígeno y nitrógeno reactivo y su función tanto en condiciones fisiológicas como de estrés, así como identificar  los sistemas antioxidantes enzimáticos y no enzimáticos encargados de regularlos.
  • RA3. Percibir la implicación de las especies reactivas de oxígeno y nitrógeno en procesos fisiológicos complejos como son la respuesta de las plantas frente a condiciones adversas, el desarrollo, la maduración de los frutos, y la senescencia a través de diferentes abordajes teóricos-técnicos actuales.
  • RA4.  La importancia del control de la homeostasis iónica en la tolerancia a condiciones.
  • RA5. Desarrollar un análisis crítico de la información científica, a través de la discusión de publicaciones relacionadas con la temática de la materia, así como del estudio y discusión de los resultados obtenidos en las clases prácticas.
  • RA6. Aplicar estrategias de mejora de la tolerancia a estreses abióticos en plantas transgénicas con genes responsables de la homeostasis iónica mediante las metodologías de aislamiento y purificación de membranas vegetales, aislando transportadores iónicos y sus proteínas reguladoras en la tolerancia a estrés abiótico, particularmente salinidad.

Programa de contenidos Teóricos y Prácticos

Teórico

  1. Bioquímica y fisiología molecular del estrés abiótico en plantas.
  2. Química de la molécula de oxígeno: formas excitadas y formas reducidas.
  3. Toxicidad del oxígeno.
  4. Sistemas biológicos de protección: antioxidantes enzimáticos y no enzimáticos.
  5. Producción de especies de oxígeno reactivo en orgánulos celulares: cloroplastos, mitocondrias, peroxisomas, retículo endoplasmático y núcleo.
  6. Funciones útiles de los radicales libres de oxígeno en el metabolismo celular.
  7. Producción de radicales de oxígeno en situaciones de estrés.
  8. Óxido nítrico (NO) en plantas: respuesta a estrés
  9. Bases moleculares del transporte iónico en plantas
  10. Papel de las membranas plasmática y vacuolar en la tolerancia a estreses abióticos: salinidad
  11. Mejora de la tolerancia de las plantas a estreses abióticos: La transformación genética como herramienta para obtener plantas tolerantes a estrés. Algunos ejemplos ilustrativos.
  12. Aproximaciones metodológicas aplicadas al estudio del estrés abiótico:
  • Aislamiento de fracciones celulares: orgánulos, membrana plasmática y tonoplasto.
  • Detección, identificación y caracterización de parámetros relacionados con el estrés abiótico: estrés oxidativo y nitrosativo, salinidad, transportadores de membrana, etc.

Práctico

SEMINARIOS/TALLERES

  • ROS, RNS y antioxidantes en Agricultura
  • Exposición y Discusión por Parte de los Alumnos de Publicaciones Científicas Relacionadas con el Curso

 

PRÁCTICAS DE LABORATORIO:

Práctica 1. Purificación de membrana plasmática a partir de microsomas aislados

Teórico/Práctica 2. Actividad de transporte iónico en membranas nativas o reconstituidas mediante técnicas fluorimétricas

Práctica 3. Metabolismo oxidativo, sistemas antioxidantes

Bibliografía

Bibliografía fundamental

-Mourad Baghour, Francisco Javier Gálvez, María Elena Sánchez, María Nieves Aranda, Kees Venema y María Pilar Rodríguez-Rosales. 2019. Overexpression of LeNHX2 and SlSOS2 increases salt tolerance and fruit production in double transgenic tomato plants. Plant Physiology and Biochemistry 13: 77-86.

-Olivier Cagnac, Mourad Baghour, Noelia Jaime-Pérez, María Nieves Aranda María Elena Sánchez-Romero, María Pilar Rodríguez-Rosales y Kees Venema. 2020. Deletion of the N-terminal domain of the yeast vacuolar (Na+,K+)/H+ antiporter Vnx1p improves salt tolerance in yeast and transgenic Arabidopsis. Yeast 37: 173-185

-Mostapha Maach, Mourad Baghour, Mustapha Akodad, Francisco Javier Gálvez, María Elena Sánchez, María Nieves Aranda, Kees Venema  y María Pilar Rodríguez-Rosales. 2020. Overexpression of LeNHX4 improved yield, fruit quality and salt tolerance in tomato plants (Solanum lycopersicum L.) Molecular Biology Reports 47: 4145–4153

-María Nieves Aranda, María Elena Sánchez Romero, María Pilar Rodríguez-Rosales y Kees Venema.2021. Plastidial transporters KEA1 and KEA2 at the inner envelope membrane adjust stromal pH in the dark.New Phytologist 229: 2080–2090              

-Antonio Sánchez-McSweeney, Salvador González-Gordo, María Nieves Aranda-Sicilia, María Pilar Rodríguez-Rosales, Kees Venema , José M. Palma  y Francisco J. Corpas. 2021. Loss of function of the chloroplast membrane K+/H+ antiporters AtKEA1 and AtKEA2 alters the ROS and NO metabolism but promotes drought stress resilience. Plant Physiology and Biochemistry 160: 106-119

- Aranda-Sicilia MN, Aboukila A, Armbruster U, Cagnac O, Schumann T, Kunz HH, Jahns P,

Rodríguez-Rosales MP, Sze H, Venema K. 2016. Envelope K+/H+ antiporters AtKEA1

and AtKEA2 function in plastid development. Plant Physiology 172: 441–449.

- Cadenas E, Packer L. 2008. Nitric Oxide, Part F. Methods in Enzymology (V 440): Nitric

Oxide, Part D: Oxide Academic Press, New York, USA pp. 466. ISBN: 0123739675.

- Gálvez FJ, Baghour M, Hao G, Cagnac O, Rodríguez-Rosales MP, Venema K.

2012. Expression of LeNHX isoforms in response to salt stress in salt sensitive and salt

tolerant tomato species. Plant Physiology and Biochemistry 51: 109-115.

- Geisler M, Venema K. 2011. Transporters and pumps in plant signaling (Geisler M, Venema

K eds.). Springer, Series: Signaling and Communication in Plants volume 7. ISBN:

978-3-642-14368-7.

- Gupta DK, Palma JM, Corpas FJ. 2019. Nitric Oxide and Hydrogen Peroxide Signaling in Higher Plants. Springer, Cham, Suiza, ISBN 978-3-030-11128-1.

- Halliwell B, Gutteridge JMC. 2015. Free Radicals in Biology and Medicine. Oxford

University Press, (3ª ed) UK, pp, 888. ISBN 0-19-850044-0.

- Jaime-Pérez N, Pineda B, García-Sogo B, Atares A, Athman A, Byrt CS, Olías R, Asins MJ, Gilliham M, Moreno V, Belver A. (2017) The sodium transporter encoded by the HKT1;2 gene modulates sodium/potassium homeostasis in tomato shoots under salinity. Plant Cell and Environment 40: 658-671.

- del Río LA, Puppo A, (eds). 2009. Reactive Oxygen Species in Plant Signaling. Springer-

Verlag, Berlin Heidelberg, pp, 255. ISBN 978-3-642-00389-9.

- Rodríguez-Rosales MP, Gálvez FJ, Huertas R, Aranda MN, Baghour M, Cagnac O ,Venema

K. 2009. Plant NHX Cation/Proton Antiporters. Plant Signaling Behaviour 4: 1-13.

- Romero-Puertas, M.C., Terrón-Camero, L.C., Pelaez-Vico, M.A., Olmedilla, A., Sandalio, L.M., 2019. Reactive oxygen and nitrogen species as key indicators of plant responses to Cd stress. Enviromental Exp. Bot. 161, 107-119.

- Sandalio LM, Romero-Puertas MC. 2015. Peroxisomes sense and respond to environmental

cues by regulating ROS and RNS signalling networks. Annals of Botany 116: 475-485.

- Sandalio LM, Peláez-Vico MA, E Molina-Moya, MC Romero-Puertas (2021) Peroxisomes as Redox-Signaling Nodes in Intracellular Communication and Stress Responses. Plant Physiology, 186: 22-35               doi: 10.1093/plphys/kiab060

 

Metodología docente

  • MD01 Lección magistral/expositiva 
  • MD02 Sesiones de discusión y debate 
  • MD03 Resolución de problemas y estudio de casos prácticos y Prácticas de laboratorio 
  • MD04 Seminarios 
  • MD05 Análisis de fuentes y documentos 
  • MD06 Realización de trabajos individuales o en grupo 

Evaluación (instrumentos de evaluación, criterios de evaluación y porcentaje sobre la calificación final.)

Evaluación Ordinaria

a) Asistencia obligatoria al 80%, como mínimo, de las horas de clases presenciales.

Calificación de este apartado: hasta 3 puntos sobre 10. La no asistencia al mínimo obligatorio supone suspenso.

b) Asimismo, los alumnos tendrán que realizar un trabajo complementario y exponerlo ante sus compañeros y los profesores. Este apartado se valorará hasta 3 puntos sobre 10.

c) Examen final: hasta 3 puntos sobre 10.

En cualquier caso, se valorará que el alumno haya adquirido los conocimientos básicos de este curso y que adquiera una capacidad de razonamiento, análisis y síntesis. Como norma general se establece que los alumnos han de superar con un mínimo de aprobado los tres apartados de evaluación indicados anteriormente.

Evaluación Extraordinaria

Para aprobar la asignatura es imprescindible aprobar el examen de contenidos teóricos (obteniendo como mínimo una puntuación de 5 sobre 10); y el examen de prácticas (obteniendo como mínimo una puntuación de 5 sobre 10).

La nota final de la asignatura se obtendrá de la nota de teoría, que supondrá hasta el 80% de la nota final, y de la nota de prácticas que supondrá hasta el 20% de la nota final.

Evaluación única final

De acuerdo con el artículo 8 de la de la normativa de evaluación y calificación: “Para acogerse a la evaluación única final, el estudiante, en las dos primeras semanas de impartición de la asignatura, lo solicitará al director del Departamento, quien dará traslado al profesorado correspondiente, alegando y acreditando las razones que le asisten para no poder seguir el sistema de evaluación continua”. La solicitud se puede presentar electrónicamente en el siguiente enlace: https://sede.ugr.es/sede/catalogo-de-procedimientos/solicitud-evaluacion-unica-final.html

La evaluación única final constará de un examen escrito de los contenidos del programa teórico de la asignatura, y un examen de los contenidos del programa de prácticas, que podrá incluir preguntas de desarrollo o de opción múltiple, problemas numéricos, así como la realización experimental de alguna práctica de laboratorio.

La evaluación en este caso se realizará a través de un examen escrito acerca de los contenidos de la asignatura, tanto teóricos como prácticos. Para aprobar la asignatura será imprescindible obtener un mínimo de 5 puntos sobre 10

La nota final de la asignatura se obtendrá de la nota de teoría, que supondrá hasta el 80% de la nota final, y de la nota de prácticas que supondrá hasta el 20% de la nota final.

Información adicional

Escenario A (Enseñanza-Aprendizaje presencial y tele-presencial)

Horario (Según lo establecido en el POD)

Según indicado previamente

Herramientas para la atención tutorial (Indicar medios telemáticos para la atención tutorial)

correo electrónico, foro PRADO o google MEET

Medidas de adaptación de la metodología docente

  • Clases teóricas a través de videoconferencia con Google meet, y uso en algunos casos de videos grabados de las clases
  • Clases prácticas en el laboratorio en subgrupos reducidos de 8, y si no es posible realizarlas, se harán mediante vídeos explicativos
  • Resolución de cuestionarios en PRADO
  • Resolución de dudas por correo electrónico, foro PRADO o google MEET.

Evaluación Ordinaria

  • Herramienta: Asistencia obligatoria al 80%, como mínimo, de las horas de clases.

Descripción: El alumnado deberá asistir a las clases teóricas y prácticas llevadas a cabo por el profesorado a través de videoconferencia con Google meet, y uso en algunos casos de videos grabados de las clases.

Criterios de evaluación: control de asistencia. La no asistencia al mínimo obligatorio supone suspenso.

Porcentaje sobre calificación final: 40%

  • Herramienta: Presentación oral de un trabajo tutorizado

Descripción: los alumnos tendrán que realizar un trabajo complementario y exponerlo ante sus compañeros y los profesores a través de videoconferencia con Google meet.

Criterios de evaluación: Actitud del alumno y presentación

Porcentaje sobre calificación final: 30%

  • Herramienta: Realización de cuestionarios en PRADO

Descripción: El alumnado completará cuestionarios relacionados con el temario teórico, práctico y problemas

Criterios de evaluación: nivel de asimilación de los conocimientos adquiridos.

Porcentaje sobre calificación final: 30%

Como norma general se establece que los alumnos han de superar con un mínimo de aprobado los tres apartados de evaluación indicados anteriormente.

Evaluación Extraordinaria

  • Herramienta: Realización de cuestionarios en la plataforma PRADO

Descripción: El alumnado completará cuestionarios relacionados con el temario teórico y práctico

Criterios de evaluación: nivel de asimilación de los conocimientos adquiridos. Es imprescindible aprobar el examen de contenidos teóricos y prácticos obteniendo como mínimo una puntuación de 5 sobre 10.

       

Evaluación única final

  • Herramienta: plataforma PRADO

La evaluación en este caso se realizará a través de un examen final escrito, acerca de los contenidos de la asignatura, tanto teóricos como prácticos. Para aprobar la asignatura será imprescindible obtener un mínimo de 5 puntos sobre 10

Escenario B (Suspensión de la actividad presencial)

Horario (Según lo establecido en el POD)

Establecido previamente

Herramientas para la atención tutorial (Indicar medios telemáticos para la atención tutorial)

correo electrónico, foro PRADO o google MEET

Medidas de adaptación de la metodología docente

  • Sesiones explicativas en plataforma google MEET
  • Foros de discusión en PRADO
  • Adaptación teórica/Visionado de vídeos para las prácticas
  • Resolución de cuestionarios en PRADO
  • Resolución de dudas por correo electrónico, foro PRADO o google MEET.

Evaluación Ordinaria

  • Herramienta: Asistencia obligatoria al 80%, como mínimo, de las horas de clases.

Descripción: El alumnado deberá asistir a las clases teóricas y prácticas llevadas a cabo por el profesorado a través de videoconferencia con Google meet, y uso en algunos casos de videos grabados de las clases

Criterios de evaluación: control de asistencia. La no asistencia al mínimo obligatorio supone suspenso.

Porcentaje sobre calificación final: 40%

  • Herramienta: Presentación oral de un trabajo tutorizado

Descripción: los alumnos tendrán que realizar un trabajo complementario y exponerlo ante sus compañeros y los profesores a través de videoconferencia con Google meet.

Criterios de evaluación: Actitud del alumno y presentación

Porcentaje sobre calificación final: 30%

  • Herramienta: Realización de cuestionarios en PRADO

Descripción: El alumnado completará cuestionarios relacionados con el temario teórico y práctico

Criterios de evaluación: nivel de asimilación de los conocimientos adquiridos.

 Porcentaje sobre calificación final: 30%

Como norma general se establece que los alumnos han de superar con un mínimo de aprobado los tres apartados de evaluación indicados anteriormente.

Evaluación Extraordinaria

  • Herramienta: Realización de cuestionarios en la plataforma PRADO

Descripción: El alumnado completará cuestionarios relacionados con el temario teórico y práctico

Criterios de evaluación: nivel de asimilación de los conocimientos adquiridos. Es imprescindible aprobar el examen de contenidos teóricos y prácticos obteniendo como mínimo una puntuación de 5 sobre 10.

Evaluación única final

  • Herramienta: plataforma PRADO

La evaluación en este caso se realizará a través de un examen final escrito, acerca de los contenidos de la asignatura, tanto teóricos como prácticos. Para aprobar la asignatura será imprescindible obtener un mínimo de 5 puntos sobre 10