Nombre del proyecto: ¿Influyen los endófitos foliares en la respuesta de las plantas al estrés térmico?

Nombre del mentor: Martijn Slot

Nombre del co-mentor: Luis Mejía, Científico en Indicasat

Información de contacto: 
Mentor: slotm@si.edu
Co-Mentor: LMejia@indicasat.org.pa 

Lugar de la pasantía. ¿El mentor estará en este lugar?

Panama City and Gamboa
Los mentores tienen oficinas en Ciudad de Panamá, pero proyectos en Gamboa

Resumen y objetivos del proyecto

Ante el aumento de la temperatura global, una cuestión importante es cómo responderán los bosques tropicales a temperaturas que no han experimentado en millones de años. Los bosques tropicales tienen una importancia crítica para el ciclo global del carbono y cambios en la capacidad de los árboles tropicales para fijar el carbono atmosférico en la fotosíntesis podrían tener consecuencias globales. Al mismo tiempo, los microbios asociados a las plantas pueden desempeñar en la forma en que estas responden a las perturbaciones ambientales (por ejemplo, Lata et al., 2018). Sin embargo, no sabemos si los microbios influyen en las respuestas a la temperatura de los árboles tropicales.

En este proyecto cultivaremos plántulas de Theobroma cacao a dos temperaturas diferentes, y mediremos curvas de respuesta a la temperatura de diversos parámetros asociados a la capacidad fotosintética, y determinaremos la temperatura maxima de supervivencia de las hojas. La mitad de las plántulas estarán libres de endófitos y la otra mitad se inoculará con endófitos naturales. La comparación de las curvas de respuesta a la temperatura de las plantas cultivadas a temperatura ambiente y elevada nos permitirá determinar si estas plántulas de cacao pueden aclimatarse a las temperaturas futuras previstas. La comparación entre plántulas inoculadas y libres de endofitos nos permitirá determinar si los endofitos desempeñan un función en las respuestas de la planta a la temperatura y en la aclimatación de dichas respuestas a la temperatura. Además, estudiaremos los patrones de expresión génica utilizando métodos transcriptómicos, para establecer si las plantas con y sin endófitos tienen diferentes patrones de expresión génica. De particular interés será la expresión de proteínas de choque térmico, que se sabe que desempeñan un función en la protección de las plantas a la exposición transitoria al calor (Vierling 1991; Zhu et al., 2024).

Lata R, Chowdhury S, Gond SK, White Jr JF (2018) Induction of abiotic stress tolerance in plants by endophytic microbes. Lett. Appl. Microbiol. 66, 268-276.
Vierling E (1991) The roles of heat shock proteins in plants. Annu. Rev. Plant Biol. 42, 579-620.

Zhu L, Scafaro AP, Vierling E, Ball MC, Posch BC, Stock F, Atkin OK (2024) Heat tolerance of a tropical–subtropical rainforest tree species Polyscias elegans: time‐dependent dynamic responses of physiological thermostability and biochemistry. New Phytol. 241, 715-731.

Objetivos de la pasantía, incluidos los beneficios para el pasante

Este proyecto ofrecerá diversas oportunidades de aprendizaje al becario, ya que fusiona la ecofisiología vegetal con la microbiología, la genómica y la bioinformática, y el becario tendrá la oportunidad de participar en todas las etapas. Parte del proyecto va ser en STRI, y la otra parte va ser en Indicasat, ampliando aún más la exposición a diferentes entornos de investigación y diferentes grupos de científicos para el pasante. La asistencia a seminarios en STRI (Tupper/Bambi) y en Indicasat proporcionará al becario la oportunidad de aprender sobre una amplia gama de temas de investigación y de interactuar con la comunidad de becarios en general.

Al final del proyecto, el becario recibirá formación sobre el uso de analizadores de gases infrarrojos para medir diferentes parámetros de fotosíntesis, será un experto en la determinación de la tolerancia al calor de las hojas y tendrá experiencia práctica con técnicas de microbiología y transcriptómica y análisis de datos. El pasante recibirá formación adicional en diseño experimental, análisis estadísticos básicos y redacción de informes. El pasante será coautor de cualquier publicación científica que pueda resultar del estudio.

Función del pasante, perfil deseado, compromiso de tiempo y productos esperados

El pasante trabajará junto a los doctores Slot y Mejía. Recibirán apoyo adicional del técnico de laboratorio del Dr. Slot para los parámetros fisiológicos, y del Dr. Mejía para los componentes de microbiología y expresión génica del estudio. El nombramiento es a tiempo completo durante un periodo de 3 meses, con una asignación de tiempo prevista de un 50% de mediciones de parámetros fisiológicos (Gamboa), un 30% de trabajo de laboratorio (Indicasat) y un 20% de análisis de datos y redacción. Se espera que, al final del periodo de prácticas, se elabore y presente a los mentores un informe informal sobre los resultados (que posteriormente se desarrollará o incorporará a una publicación científica).

¿Cuáles son las ocasiones habituales para las discusiones de grupo, la asistencia a conferencias, la orientación profesional y otras oportunidades educativas y experimentales para sus pasantes?

El pasante asiste a una reunión semanal del grupo del proyecto para debatir y recibir comentarios de los mentores presentes y de otros miembros de los dos grupos de laboratorio, y contará con la supervisión diaria del equipo del proyecto.

El pasante tendrá la oportunidad de asistir a seminarios de Bambi y Tupper en el STRI y a seminarios y reuniones de laboratorio en Indicasat.

Los mentores discutirán el proyecto y los resultados con el becario para asegurarse de que está recibiendo la formación que se dirige a las necesidades específicas para que el becario progrese en su carrera científica (por ejemplo, diseño experimental, habilidades analíticas), y para proporcionar orientación sobre los próximos pasos de su carrera científica (por ejemplo, programas de doctorado).

Lista de publicaciones o lecturas sugeridas relacionadas con este proyecto

• Slot M, Cala D, Aranda J, Virgo A, Michaletz ST, Winter K (2021) Leaf heat tolerance of 147 tropical forest species varies with elevation and leaf functional traits, but not with phylogeny. Plant, Cell & Environment 44, 2414−2427.

• Slot M, Winter K (2017) Photosynthetic acclimation to warming in tropical forest tree seedlings. Journal of Experimental Botany 68, 2275-2284.

• Mejía, L.C., Herre, E.A., Sparks, J.P., Winter, K., García, M.N., Van Bael, S.A., Stitt, J., Shi, Z., Zhang, Y., Guiltinan, M.J. and Maximova, S.N., 2014. Pervasive effects of a dominant foliar endophytic fungus on host genetic and phenotypic expression in a tropical tree. Frontiers in Microbiology 5, 479.