Las leguminosas juegan un papel importante en la agricultura sostenible ya que pueden producir su propio fertilizante nitrogenado a través de la fijación simbiótica de nitrógeno (N) en asociación con bacterias del suelo del género rhizobia, y proveer N libre al suelo. El frijol (Phaseolus vulgaris) es la leguminosa más importante para el consumo humano en el mundo y constituye la principal fuente protéica de los mexicanos.En América Latina el rendimiento del cultivo de frijol es bajo, tanto por ataque de plagas e insectos como por estrés abiótico que incluye la deficiencia de N y fósforo (P) en el suelo, la acidez del suelo y la toxicidad por metales como aluminio y manganeso (Mn) (Graham et al. 2003). Mejorar la adaptación a estrés abiótico e incrementar la fijación de N son prioritarios para lograr un mayor rendimiento en el cultivo de frijol. El frijol y otras especies vegetales han desarrollado mecanismos diversos para contender con el estrés ambiental. A nivel molecular estas respuestas involucran la inducción o expresión de genes que le puedan conferir cierta tolerancia a un estrés ambiental especifico (Lindemose et al., 2013; Yamaguchi-Shinozaky, 2010). El control de la expresión de genes está determinado por el nivel de transcripción de estos, mismo que depende de factores de transcripción (FT).Los FT son proteínas que actúan en la activación o represión de genes ante un estado fisiologico especifico. En el presente proyecto se pretende identificar miembros de las familias de factores de transcripción AP2/EREP, MYB y WRKY que respondan a diferentes tipos de estrés ambiental, subsecuentemente realizar una clasificación filogenética de los miembros de esta familias de FT para determinar los subgrupos que pudieran estar relacionados principalmente a órganos como raíz y nódulos. El objetivo es realizar los análisis de expresión de los FT seleccionados tanto en raíz como en nódulos de frijol en simbiosis con rhizobia bajo diferentes tipos de estrés abiótico. Dentro de los miembros de estas familias pudiera identificarse alguno(s) candidato(s) que pudieran funcionar como un FT "maestro", con un papel crucial en la respuesta a diferentes tipos de estrés abiótico. Consideramos que la identificación de FT que responden a diferentes tipos de estrés es de vital importancia particularmente en el caso de las leguminosa y muy específicamente con respecto a frijol durante el proceso de fijación simbiótica, y poder entender de mejor manera el papel de estos reguladores globales con la finalidad de que en un futuro cercano sean la base para el mejoramiento del germoplasma de frijol con mayor capacidad de respuesta a factores ambientales adversos. Nuestro grupo de investigación del PGFE/CCG es pionero en el desarrollo de investigación sobre genómica funcional del frijol. Hemos realizado investigación en colaboración con diversos grupos tanto del país como del extranjero y hemos contribuido a generar recursos o herramientas necesarias para la genómica funcional de frijol. El presente proyecto hará uso de toda esta experiencia y de la plataforma de genómica funcional con la que contamos y será un trabajo pionero en la investigación del análisis de expresión de FT que participan en la respuesta de frijol al estrés abiótico durante la simbiosis con Rhizobia y en condiciones no simbióticas.

El frijol es la leguminosa de mayor consumo humano en el mundo y constituye la principal fuente de proteínas en la dieta del mexicano. En general las condiciones de su cultivo en países de América Latina y África son pobres suelos deficientes en nutrientes, baja tecnología, insumos como fertilizantes limitados onulos- por lo que mejorar la adaptación a estreses abióticos e incrementar la fijación de N deben ser objetivos prioritarios para lograr un mayor rendimiento de este importante cultivo. El conocimiento integral de las respuestas de frijol al estrés abiótico aún es limitado, sin embargo con la reciente publicación de la secuencia del genoma de frijol se abren grandes expectativas para avanzar en el entendimiento del papel crucial que juegan los FT a la adaptación de frijol ante condiciones ambientales adversas. En virtud de que la secuencia genómica del frijol apenas se realizó (www.phytozome.net) a la fecha no hay análisis genómicos sobre los factores de transcripción en frijol. Trabajos publicados en nuestro grupo, analizaron la expresión diferencial de FT en respuesta a estreses abióticos (Hernández et al., 2007, Hernández et al., 2009; Ramírez et al., 2013), pero se consideraron solamente un sub-conjunto de 372 FT que ahora sabemos corresponde al ca. 10% de los genes anotados como FT. Consideramos imperativo ampliar dichos análisis tomando en cuenta la totalidad de FT de diferentes familias de interés, ya mapeados en el genoma de frijol. Se sabe que menos del 1% de los FT identificados en los genomas de plantas leguminosas secuenciados han sido caracterizados. Pero es evidente que los FT juegan un papel relevante en procesos, agrícolamente importante, en leguminosas como es la fijación simbiótica de nitrógeno. (Udvardi, et al. 2007). En contraste con otros caracteres como la resistencia de las plantas a enfermedades la cuál puede depender de un solo gene, recesivo o dominante, caracteres complejos como la fijación de N o de la tolerancia a estrés abiótico requiere de múltiples genes que involucran diferentes mecanismos e intrincadas redes regulatorias. Para incidir de manera relevante en obtener mejor germoplasma de frijol requerimos conocer los genes involucrados en estos diferentes procesos, las condiciones que influyen en su expresión y su regulación. Los proyectos que se han llevado a cabo con metodología clásica de fitomejoramiento vegetal, no han brindado resultados relevantes para obtener mejor germoplasma de frijol con tolerancia a estrés abiótico y se requiere desarrollar investigación con enfoques de punta como los de genómica funcional orientados a una solución real y eficiente del complejo problema. Nuestro programa de investigación en el CCG Campus Cuernavaca/UNAM, es pionero en el desarrollo de investigación en colaboración sobre genómica funcional de frijol. El análisis funcional de los factores de transcripción permitirá generar mayor información sobre las redes regulatorias involucradas en respuestas al estrés abiótico y la confluencia entre diferentes rutas de señalización durante la adaptación al estrés. Lo anterior convierte a los factores de transcripción en reguladores globales que juegan un papel preponderante para el entendimiento de las bases moleculares que controlan las respuestas bioquímicas y fisiológicas de las plantas al estrés abiótico. Y particularmente son de importancia aquellos FT que pertenecen a familias que son exclusivos de plantas, los cuales son elementos con gran potencial para el estudio de los mecanismos de adaptación/tolerancia al estrés abiótico en las plantas cultivadas. El uso de estos avances científicos ayudara a generar innovaciones que permitan mejorar la actividad agrícola y lo que es más importante, identificará nuevos genes blanco para el futuro mejoramiento del cultivo que se podrían modificar ya sea por metodología tradicional o biotecnología.