Guía docente de Simbiosis Beneficiosas en Agroecología (M48/56/2/12)

Esta materia se centrará en las simbiosis vegetales constituidas por micorrizas arbusculares, que se establece entre la mayoría de las especies de plantas y hongos del suelo, y la simbiosis entre rizobacterias fijadoras de nitrógeno y plantas leguminosas. Se abordan también las simbiosis formadas por bacterias filamentosas (Frankia) y plantas no leguminosas, así como otras interacciones con bacterias del suelo promotoras del crecimiento vegetal.

Se estudiarán aspectos ecológicos, fisiológicos, bioquímicos y moleculares de estas asociaciones, así como sus implicaciones en la absorción de nutrientes y en la adaptación de la planta a condiciones de estrés.  Finalmente se estudiarán las aplicaciones biotecnológicas de dichas asociaciones en agricultura.

El alumno sabrá/comprenderá:

• RA1. Los conceptos básicos y últimos avances en ecología, bioquímica, biotecnología, genética y biología molecular de las simbiosis vegetales, así como sus aplicaciones en agricultura y protección del medio ambiente.
• RA2. Las simbiosis mutualistas implantadas en diversos hábitats y vinculadas con el desarrollo de cultivos de interés agronómico y ecológico.
• RA3. El impacto de las micorrizas y microorganismos rizosféricos, en la evolución, desarrollo y productividad de las plantas.
• RA4. Los efectos beneficiosos y medioambientales de las simbiosis vegetales y su contribución al desarrollo sostenible.

El alumno será capaz de:

• RA5. Explicar el significado de las simbiosis vegetales, con especial referencia a las micorrizas arbusculares, Rhizobium, Frankia y las bacterias promotoras del crecimiento vegetal en agroecología, con referencia a sistemas agrícolas y ecosistemas naturales y de saber aplicar los microorganismos en beneficio de un desarrollo sostenible de los sistemas suelo-planta.
• RA6. Analizar los aspectos científicos actuales en los que se desarrolla la investigación sobre los diferentes tipos de simbiosis que forman las plantas. También serán capaces de elaborar trabajos bibliográficos, de exponer trabajos científicos utilizando medios audiovisuales, participar en debates científicos y conectar y conocer a profesores de otras Universidades vinculados con la base de esta materia.

• Unidad temática 1: Simbiosis Rhizobium-leguminosa

1. Importancia del nitrógeno en la agricultura: alteraciones del ciclo del nitrógeno.
2. Estrategias para la mejora de la eficiencia del uso del nitrógeno en agricultura.
3. Simbiosis Rhizobium-leguminosa: proceso de nodulación.
4. Fijación de nitrógeno en vida libre. Aplicaciones en agricultura.
5. Bioquímica y fisiología de la fijación del nitrógeno: nitrogenasa.
6. Aplicaciones biotecnológicas de la fijación biológica del nitrógeno.
7. Mejoras en el manejo del nitrógeno en la agricultura.

• Unidad temática 2: Micorrizas

1. Concepto y tipos de micorrizas
2. Formación y estructura de las micorrizas arbusculares (MA)
3. Fisiología de las MA
4. Mecanismos implicados en el transporte de nutrientes
5. MA y Protección frente a patógenos
6. Protección por MA frente a metales pesados
7. Protección por MA frente a estreses osmóticos
8. Ecología de MA y hongos MA
9. Interacciones de las MA con microorganismos del suelo
10. Aplicaciones biotecnológicas de las MA

• Observación y diferenciación de los diferentes tipos de nódulos radicales de leguminosas
• Aislamiento de bacteroides para cultivo en placa y observación al microscopio
• Tinción y reconocimiento de micorrizas arbusculares
• Aislamiento de esporas de hongos MA
• Cultivo in vitro de hongos micorrícicos

• Amanda Rosier, Flávio H. V. Medeiros, Harsh P. Bais. 2018. Defining plant growth promoting rhizobacteria molecular and biochemical networks in beneficial plant-microbe interactions. Plant and Soil 428:35–55
• Azcón-Aguilar, C., Barea, J. M. 2015. Nutrient cycling in the mycorrhizosphere. Journal of Soil Science and Plant Nutrition 15: 372-396.
• Barea JM, Pozo MJ, López-Raez JA, Aroca R, Ruiz-Lozano JM, Ferrol n, Azcón R, Azcón-Aguilar C. 2013. Arbuscular mycorrhizas and their significance in promoting soil-plant system sustainability against environmental stresses. En: Beneficial Plant-Microbial Interactions, Belén Rodelas & Jesús González-López, eds, pp: 353-387. CRC Press, Taylor & Francis Group
• Buhian WP and Bensmihen S. 2018. Mini-Review: Nod Factor Regulation of Phytohormone Signaling and Homeostasis During Rhizobia-Legume Symbiosis. Front. Plant Sci. 9:1247. doi: 10.3389/fpls.2018.01247
• Harpentier M and Oldroyd G. 2010. How close are we to nitrogen-fixing cereals? Current Opinion in Plant Biology, 13:556–564.
• Correa A, Cruz C, Ferrol N. 2015. Nitrogen and carbon/nitrogen dynamics in arbuscular mycorrhiza: the great unknown. Mycorrhiza 25: 499-515.
• Erisman, J.W.; J.N. Galloway; N.B. Dise; M.A. Sutton; A. Bleeker; B. Grizzetti; A.M. Leach & W. de Vries. 2015. Nitrogen: too much of a vital resource. Science Brief. WWF Netherlands, Zeist, The Netherlands.
• Ferrol N, Azcón-Aguilar C, Perez-Tienda J. 2019. Arbuscular mycorrhizas as key players in sustainable plant phosphorus acquisition: An overview on the mechanisms involved. Plant Science 280:‏ 441-447.
• Ferrol N, Lanfranco L (eds.) 2020. Methods in Molecular Biology, vol. 2146, Arbuscular mycorrhizal fungi: methods and protocols, Springer Nature.
• Ferrol N, Tamayo E, Vargas P. 2016. The heavy metal paradox in arbuscular mycorrhizas: from mechanisms to biotechnological applications. Journal of Experimental Botany 67: 6253-6265.
• Ghantasala, S., Roy Choudhury, S. 2022. Nod factor perception: an integrative view of molecular communication during legume symbiosis. Plant Mol Biol 110, 485–509. https://doi.org/10.1007/s11103-022-01307-3
• Jhu M-Y, Oldroyd GED. 2023. Dancing to a different tune, can we switch from chemical to biological nitrogen fixation for sustainable food security? PLoS Biol 21(3): e3001982. https://doi. org/10.1371/journal.pbio.3001982
• Lluch C, Iribarne C, Palma F, López M, Tejera N. 2011 Integración de las hormonas vegetales en el establecimiento de la simbiosis Rhizobium leguminosa En: Fundamentos y Aplicaciones Agroambientales de las Interacciones Beneficiosas Planta-Microorganismo (eds) Megias M, Rivilla R, Soto MJ, Delgado MJ, Gonzalez E, Leon M  Ed: Sociedad Española de Fijación de Nitrógeno (SEFIN) 125-140.
• Martin F. M. et al. 2017. Ancestral alliances: Plant mutualistic symbioses with fungi and bacteria. Science 356, DOI: 10.1126/science.aad4501.
• Moreno-Jiménez E, Ferrol N, Corradi N, Peñalosa JM, Rillig MC. 2024. The potential of arbuscular mycorrhizal fungi to enhance metallic micronutrient uptake and mitigate food contamination in agriculture: prospects and challenges. New Phytologist 242: 1441-1447.
• Nagata M, Suzuki A. 2014. Effects of phytohormones on nodulation and nitrogen fixation in leguminous plant. En: Advances in Biology and Ecology of Nitrogen Fixation. INTECH Open Science. Ed Takuji Ohyama, ISBN 978-953-51-1216-7.
• Pozo, M.J., López-Ráez, J.A., Azcón-Aguilar, C., García-Garrido, J.M. 2015. Phytohormones as integrators of environmental signals in the regulation of mycorrhizal symbioses. New Phytologist 205: 1431-1436.
• Pozo de la Hoz, J., Rivero, J., Azcón-Aguilar, C., Urrestarazu, M. & Pozo, M. J. 2021. Mycorrhiza Induced Resistance against foliar pathogens is un-coupled of nutritional effects under different light intensities. Journal of Fungi 7, 402. https://doi.org/10.3390/jof7060402                                                            
• Quiroga G, Erice G, Ding L, Chaumont F, Aroca R, Ruiz-Lozano JM. 2019. The arbuscular mycorrhizal symbiosis regulates aquaporins activity and improves root cell water permeability in maize plants subjected to water stress. Plant, Cell and Environment 42: 2274–2290. DOI: 10.1111/pce.13551.
• Rivero J, Álvarez D, Flors V, Azcón-Aguilar C & Pozo M J. 2018. Metabolic plasticity underlie functional diversity in mycorrhiza- enhanced stress tolerance in tomato. New Phytologist 220: 1322–1336. DOI: 10.1111/nph.15295                         
• Santander, C., Aroca, R., Ruiz-Lozano, J.M., Olave, J., Cartes, P., Borie, F., Cornejo, P. 2017. Arbuscular mycorrhiza effects on plant performance under osmotic stress. Mycorrhiza 27: 639-657.
• Valerie Hocher, Mariama Ngom, Alyssa Carre-Mlouka, Pierre Tisseyre, Hassen Gherbi, Sergio Svistoonoff. 2019. Signalling in actinorhizal root nodule symbioses. Antonie van Leeuwenhoek 112:23–29.

• Aguilera, P.; Becerra, N.; Alvear, M.; Ortiz, N.; Turrini, A.; Azcón-Aguilar, C.; López-Gómez, M.; Romero, J. C.; Massri, M. J.; Seguel, A.; Mora, M. L. & Borie, F. 2022. Arbuscular mycorrhizal fungi from acidic soils favors production of tomatoes and lycopene concentration. Journal of the Science of Food and Agriculture 102: 2352-2358. https://doi.org/10.1002/jsfa.11573.
• Cannon SB. 2013 The model legume genomes. In: Legume genomics: methods and protocols. Methods in Molecular Biology. Ray J. Rose (ed), pp: 1-14
• Correa A, Ferrol N, Cruz C. 2024. Testing the trade-balance model: resource stoichiometry does not sufficiently explain AM effects. New Phytologist 242: 1561-1575.
• Ibort P., Molina S., Núñez R., Zamarreño A.M., García-Mina J.M., Ruiz-Lozano JM., Orozco-Mosqueda MC, Glick BR, Aroca R. 2017. Tomato ethylene sensitivity determines interaction with plant growth-promoting bacteria. Annals of Botany 120: 101–122.
• Kondorosi E, Mergaert P, Kereszt A. 2013. A paradigm for endosymbiotic life: cell differentiation of rhizobium bacteria provoked by host plant factors. Annual Review of Microbiology, 67: 611-628.
• Lidoy J., López-García A., Amate C., García, J. M., Flors, V., García-Garrido, J. M., Azcón-Aguilar C., López-Ráez J. A. & Pozo M. J. 2023. Regulation of mycorrhizal colonization under stress in tomato depends on symbiotic efficiency. Environmental and Experimental Botany 215, 105479.
• López-Gómez M, Palma F, Lluch C. 2013 Strategies of salt tolerance in the Rhizobia-legume symbiosis En: Beneficial Plant-microbial Interactions: Ecology and Applications, (eds) Rodelas MB, González-López J. CRC Press 99-121 ISBN 978-14-665-8717-5.
• Romero-Munar A, Aroca R, Zamarreño AM, García-Mina JM, Pérez-Hernández N, Ruiz-Lozano JM. 2023. Dual inoculation with Rhizophagus irregularis and Bacillus megaterium improves maize tolerance to combined drought and high temperature stress by enhancing root hydraulics, photosynthesis and hormonal responses. International Journal of Molecular Sciences, 24: 5193.
• Ruíz-Lozano, J.M., Aroca, R. 2017. Plant aquaporins and mycorrhizae. Their regulation and involvement in plant physiology and performance. En: Plant Aquaporins: From Transport to Signalling (Signalling and Communication in Plants Series) Eds. Chaumont F., Tyerman S. Springer, Switzerland, pp.333-35. ISBN: 978-3-319-49393-0.

• https://www.ensa.ac.uk/symbiosis/
• https://www.eez.csic.es/es/micorrizas
• http://mycorrhizas.info/index.html
• http://www.ugr.es/~mastermicrobiologia/
• http://www.nutrientstewardship.org/
• www.initrogen.org
• http://www.ugr.es//~fijanitro/es/

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 le haya reconocido el derecho a la evaluación única final.

Evaluación de la Unidad Temática 1:

• Asistencia a clase y participación del alumno en sesiones de discusión: 30%
• Valoración y presentación oral de trabajos bibliográficos, proyectos, etc. (individual o en grupo): 50%
• Realización de una memoria de prácticas: 20%

Evaluación de la Unidad Temática 2:

• Pruebas de asimilación de conocimientos realizada al final del curso: 50%
• Valoración y presentación oral de informes, trabajos, proyectos, etc. (individual o en grupo): 30%
• Asistencia a clase y participación del alumno en sesiones de discusión: 20%

La calificación final será una combinación ponderada de las calificaciones obtenidas en las dos unidades temáticas.

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.

La evaluación en tal caso consistirá en:

• Examen de conocimientos teóricos y prácticos 100%

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, en las dos primeras semanas de impartición de la asignatura o en las dos semanas siguientes a su matriculación si ésta se ha producido con posterioridad al inicio de las clases o por causa sobrevenidas, lo solicitará, a través del procedimiento electrónico, a la Coordinación del Máster, quien dará traslado al profesorado correspondiente, alegando y acreditando las razones que le asisten para no poder seguir el sistema de evaluación continua.

La evaluación en tal caso consistirá en:

• Examen de conocimientos teóricos y prácticos 100%