Guía docente de Metagenómica y Genómica de Rizobacterias (M38/56/1/45)

Desarrollo de la agricultura actual, producción y rentabilidad frente de sostenibilidad y respeto al medio ambiente. Microorganismos que interaccionan con la planta y su contribución a la fertilidad del suelo. Estudio de las nuevas metodologías moleculares para evaluar la diversidad de los microorganismos

de la rizosfera de plantas.

Análisis de la función de microorganismos en el ecosistema. Agricultura y Silvicultura.

Interacción de las plantas con los microorganismos rizosféricos; la descripción de las actividades de estos últimos. Microorganismos beneficiosos (PGPR, producción de hormonas, vitaminas, fijación de nitrógeno, biocontrol). Aplicaciones biotecnológicas de microorganismos. Las tecnologías -ómicas. Genómica estructural y funcional de bacterias simbióticas.

Los propios del Máster

El alumno comprenderá, tanto desde un punto de vista teórico como práctico, cuáles son las técnicas moleculares (metagenómica, genómica funcional y estructural) de elección para el estudio de los genomas de rizobacterias y de las comunidades bacterianas asociadas a plantas de interés agroforestal.

El alumno será capaz de aplicar el conjunto de esta información genética del suelo, entendido como una fuente de recursos biotecnológicos, y a los genomas bacterianos para proceder a la selección de nuevos compuestos, enzimas o rutas metabólicas de interés. Asimismo, tendrá capacidad para analizar el papel de los elementos genéticos móviles y de los RNAs reguladores como responsables de la transferencia genética horizontal y de la evolución en bacterias.

• Tema 1. Métodos moleculares para el análisis del genoma microbiano del suelo.
• Tema 2. El papel del microbioma vegetal frente a patógenos.
• Tema 3. El transcriptoma bacteriano no codificante: identificación y caracterización de sRNAs de S. meliloti.
• Tema 4. Diversidad de las Transcriptasas inversas en procariotas. Nuevo papel biológico
• Tema 5. Retrones: Nuevos sistemas de defensa frente a fagos.
• Tema 6. Sistemas CRISPR asociados a Transcriptasas inversas.

TEMARIO PRÁCTICO:

Seminarios/Talleres

• Análisis bioinformático de datos de secuenciación masiva. Se realizará con un entorno de amplio uso como es Windows, basado en 64 bits; se recomienda que los alumnos dispongan de un ordenador con una memoria RAM de, al menos, 4 Gigas.

PRÁCTICAS DE LABORATORIO:

Práctica 1. RNAs no codificantes: identificación y estudio biotecnológico.

• Berg et al. 2014. Unraveling the plant microbiome: looking back and future perspectives. Frontiers in Microbiology 5: 148.
• Cobo-Díaz et al. 2015. Metagenomic assessment of the potential microbial Nitrogen pathways in the rhizosphere of a Mediterranean forest after a wildfire. Microbial Ecology 69(4): 895-904.
• Fernández-González et al. 2017. The rhizosphere microbiome of burned holm-oak: potential role of the genus Arthrobacter in the recovery of burned soils. Sci Rep 7(1): 6008.
• Forney et al. 2004. Molecular microbial ecology: land of the one-eyed king. 7: 210-220.
• Galibert et al. 2001. The composite genome of the legume Symbiont Sinorhizobium meliloti. Science 293: 668-672.
• Gao L, et al. 2020. Diverse enzymatic activities mediate antiviral immunity in prokaryotes. Science. 369(6507):1077-1084.
• García-Tomsig et al. 2022. Pervasive RNA Regulation of Metabolism Enhances the Root Colonization Ability of Nitrogen-Fixing Symbiotic α-Rhizobia. mBio 13(1):e0357621.
• González-Delgado et al 2019. Spacer acquisition from RNA mediated by a natural reverse transcriptase-Cas1 fusion protein associated with a type III-D CRISPR-Cas system in Vibrio vulnificus. Nucleic Acids Res. 47(19):10202-10211. doi: 10.1093/nar/gkz746.
• González-Delgado A, et al. 2021. Prokaryotic reverse transcriptases: from retroelements to specialized defense systems. FEMS Microbiol Rev. 45(6):fuab025.
• Hill et al. 2003. Using ecological diversity measures with bacterial communities. FEMS Microbiol. Ecol. 43: 1-11.
• Kirk et al. 2004. Methods of studying soil microbial diversity. J. Microbiol. Methods 58: 169-188.
• Knief, C. 2014. Analysis of plant microbe interactions in the era of next generation sequencing technologies. Front. Plant Science 5: 216.
• Mendes et al. 2013. The rhizosphere microbiome: significance of plant beneficial, plant pathogenic, and human pathogenic microorganisms. FEMS Microbiology Reviews 37(5): 634-663.
• Millman et al. 2020. Bacterial Retrons Function In Anti-Phage Defense. Cell. 183(6):1551-1561.e12.
• Mestre MR et al. 2020. Systematic prediction of genes functionally associated with bacterial retrons and classification of the encoded tripartite systems. Nucleic Acids Res. 48(22):12632-12647.
• Mestre MR, et al. 2022. UG/Abi: a highly diverse family of prokaryotic reverse transcriptases associated with defense functions. Nucleic Acids Res. 50(11):6084-6101.
• Robledo M, et al. 2020. Riboregulation in Nitrogen-Fixing Endosymbiotic Bacteria. Microorganisms 8(3):384.
• Robledo M et al. 2017. A conserved α-proteobacterial small RNA contributes to osmoadaptation and symbiotic efficiency of rhizobia on legume roots. Environ. Microbiol. 19(7):2661-2680
• Sánchez-Cañizares et al. 2017. Understanding the holobiont: the interdependence of plants and their microbiome. Current Opinion in Microbiology 38: 188-196.
• Schlüter et al. 2010. A genome-wide survey of sRNAs in the symbiotic nitrogen-fixing alpha-proteobacterium Sinorhizobium meliloti. BMC Genomics. 11: 245.
• Schlüter et al. 2013. Global mapping of transcription start sites and promoter motifs in the symbiotic α-proteobacterium Sinorhizobium meliloti 1021. BMC Genomics. 14: 156.
• Toro et al. 2019. Multiple origins of reverse transcriptases linked to CRISPR-Cas systems. RNA Biol. 16(10):1486-1493.
• Torres-Quesada et al. 2014. Genome-wide profiling of Hfq-binding RNAs uncovers extensive post-transcriptional rewiring of major stress response and symbiotic regulons in Sinorhizobium meliloti. RNA Biol. 11: 563-579.
• Turner et al. 2013. The plant microbiome. Genome Biology 14(6): 1-10.
• Zhou, J. 2003. Microarrays for bacterial detection and microbial community analysis. Current Op. Microbiol. 6: 288-294.

• Grupo de Microbiología de Ecosistemas Agroforestales https://grupos.eez.csic.es/mae/
• Pipeline análisis de práctica https://nuriamw.github.io/micro4all/
• Página web del grupo de investigación: https://www.eez.csic.es/estructura-dinamica-y-funcion-de-genomas-de-rizobacterias
• the PADLOC web server for identification of antiviral defence systems in microbial genomes (https://padloc.otago.ac.nz).
• CrispR-cas finder for identify the presence of crispr system in any genome sequence: https://crisprcas.i2bc.paris-saclay.fr/
• NCBI: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/
• Joint Genome Institute: http://www.jgi.doe.gov/
• Ribosomal Database Project: http://rdp.cme.msu.edu/
• ARB database: http://www.arb-home.de/
• Tree of Life web project: http://tolweb.org/tree
• Sinorhizobium meliloti: http://iant.toulouse.inra.fr/bacteria/annotation/cgi/rhime.cgi
• RhizoGATE–The gateway to rhizobial genomes: http://www.cebitec.uni-bielefeld.de/CeBiTec/rhizogate/
• Rfam database:http://rfam.sanger.ac.uk/
• Genómica comparada:  http://www.microbesonline.org/
• IS finder: http://www-is.biotoul.fr/is.html
• Group II introns: http://webapps2.ucalgary.ca/~groupii/index.html
• Programa bioinformático STAMP: https://beikolab.cs.dal.ca/software/STAMP
• Plataforma bioinformática SEED: http://www.biomed.cas.cz/mbu/lbwrf/seed/
• Plataforma bioinformática Microbiome Analyst: https://www.microbiomeanalyst.ca/
• Plataforma bioinformática Mothur: https://mothur.org/

• MD01 Clases magistrales 
• MD02 Experimentación 
• MD03 Colección, estudio y análisis bibliográfico 

El artículo 17 de la Normativa de Evaluación y Calificación de los Estudiantes de la Universidad de Granada establece que la convocatoria ordinaria estará basada preferentemente en la evaluación continua del estudiante, excepto para quienes se les haya reconocido el derecho a la evaluación única final.

• SE1 Asistencia a clase: 50%.
• SE2 Actitud y participación de los estudiantes en clase: 10%.
• SE3 Evaluación de los resultados obtenidos en el laboratorio a través de la actividad diaria y/o elaboración de una memoria: 10%.
• SE4 Realización de un trabajo complementario con exposición del mismo: 30%.

El artículo 19 de la Normativa de Evaluación y Calificación de los Estudiantes de la Universidad de Granada establece que los estudiantes que no hayan superado la asignatura en la convocatoria ordinaria dispondrán de una convocatoria extraordinaria. A ella podrán concurrir todos los estudiantes, con independencia de haber seguido o no un proceso de evaluación continua. De esta forma, el estudiante que no haya realizado la evaluación continua tendrá la posibilidad de obtener el 100% de la calificación mediante la realización de una prueba y/o trabajo.

Realización de un trabajo sobre los contenidos teóricos y prácticos impartidos durante el curso: 50%.

Análisis de los datos de las prácticas impartidas: 50%.

El artículo 8 de la Normativa de Evaluación y Calificación de los Estudiantes de la Universidad de Granada establece que podrán acogerse a la evaluación única final, el estudiante que no pueda cumplir con el método de evaluación continua por causas justificadas.

Para acogerse a la evaluación única final, el estudiante ha de seguir lo indicado en la normativa de la UGR pertinente. 

La evaluación en tal caso consistirá en:

• Realización de un trabajo sobre los contenidos teóricos y prácticos impartidos durante el curso: 50%.
• Análisis de los datos de las prácticas aportado por el profesor: 50%.

Información de interés para estudiantado con discapacidad y/o Necesidades Específicas de Apoyo Educativo (NEAE): Gestión de servicios y apoyos (https://ve.ugr.es/servicios/atencion-social/estudiantes-con-discapacidad).