Líquenes: Biodiversidad y Biogeografía. Biología de la conservación.

• Los líquenes constituyen el mejor ejemplo de cómo la individualidad de los eucariotas, es compuesta, compleja y multidimensional. Nuevas propiedades -no lineares- emergen de integración morfológica y metabólica de las asociaciones simbióticas entre organismos muy distintos –simbiogénesis-, que representan innovaciones evolutivas (Margulis & Barreno 2003: BioScience 53(8):776-778; Barreno in Izco 2004. Botánica: 288-291). Los talos liquénicos son sistemas complejos que se individualizan a partir de simbiosis cíclicas entre, al menos, un micobionte y un fotobionte (Chapman & Margulis 1998: Intl. Microbiol. 1:319–326.) y presentan gran originalidad morfológica, fisiológica y adaptativa por lo que se consideran microecosistemas peculiares, donde puede haber varios tipos de fotobiontes.
• Flora y taxonomía en: Europa, Circunmediterráneo, Canarias, California, Arizona, México, Baja California, Desierto de Sonora, Siberia, Sur de China. Hongos Liquenícolas: liquenizados o no.
• Biología de la Conservación. Diversidad de Líquenes de la Reserva Natural Integral de Muniellos (Asturias), Reserva MAB de la Biosfera de la UNESCO. Aplicaciones a la gestión de espacios y manejos silvoforestales. Índices de Diversidad liquénica, Red Europea de Calidad Ambiental. Diseños en relación al Forest Health Programme del USDA Forest Service, USA.. Patrimonio En Biodiversidad. Aplicaciones a la gestión de espacios naturales y manejos silvoforestales. Biodetección de manejos forestales sustentables: El caso de los pinares de Sª Juárez en Oaxaca (México)
• Terrícolas y vagantes. Saxícolas (desiertos ↔ altas montañas)
• Epífitos, en ecosistemas de: alcornocales, encinares, castañares, hayedos, abedulares, avellanares, alisedas y robledales. Pinares y sabinares albares.
• Monografía del género Acarospora subgénero Xanthothallia en Norte América y Europa. Oxford University Press.
• Análisis de las simbiogénesis como fuente de innovación evolutiva (modelos morfogenéticos y funcionales). Autoorganización, procesos complejos, modelos matemáticos. En colaboración con M. De Renzi (ICBIBE)

Fotobiontes de Líquenes: fisiología, genómica y proteómica de Trebouxia sp. pl.

• Proyectos interdisciplinares con: UAH: Fisiología Vegetal; URJC: Conservación y Biodiversidad; UPV: Ecosistemas agroforestales; Missouri University-USDA: Plant Genetics Research Unit . Se pretende contribuir al conocimiento de la diversidad morfológica, genética y funcional de los fotobiontes liquénicos, tanto aislados y propagados en cultivos axénicos como en simbiosis (talos).
• Los fotobiontes, Trebouxia sp. pl., en simbiosis o en cultivo, son sometidos a ciclos de deshidratación/rehidratación combinados con otros tratamientos de estrés abiótico: altas y bajas temperaturas, alta irradiancia, exposición a agentes contaminantes (SO2, O3, metales pesados). Se analizan las respuestas Mediante: 1) técnicas de fluorescencia modulada de clorofila; 2) técnicas bioquímicas y enzimológicas; 3) secuenciación y estudio de la expresión de genes; 4) caracterización de proteínas involucradas en las respuestas a estrés. 5) técnicas microscópicas y ultraestructurales (MO, epifluorescencia, TEM, SCM y LTSM, confocal). 6) producción de ROS (estrés oxidativo) por fotobiontes y emisión de NO por micobiontes (defensa).
• Resultados: Aislamiento y propagación en cultivos axénicos de los fotobiontes de Ramalina farinacea (L.) Ach. (modelo)
• Planes estructurales de los tilacoides de cloroplastos carentes de grana que implican cuestiones de interés sobre PSI y PSII y su significado evolutivo
• La resistencia a procesos de hidratación/deshidratación, varían según la velocidad, Tª, intensidad luminosa y periodos de oscuridad. Algunos parámetros de la cinética de fluorescencia implicados son distintos de los de las plantas.
• Detección del complejo Ndh (NADH deshidrogenasa plastidial) en Trebouxia sp. de talos de Ramalina farinacea y su ausencia en otras especies del mismo género. Implicaciones filogenéticas.
• Secuenciación de los genes: rbcL, psaC, psbA, petB, atpB, ndhD, ndhF y parcial de 23S rDNA. Detección de 7 intrones grupo I, cuya presencia, número, inserción y "splicing" podrán ser usados como caracteres diagnósticos junto con los Patrones isoenzimáticos de superóxido dismutasa (SOD).
• El NO parece tener un papel crucial en la protección frente a la fotooxidación de los fotobiontes, lo que podría relacionarse con el origen de la relación simbiótica con el hongo. La depleción específica del NO por contaminantes atmosféricos podría estar en el origen del declive de poblaciones de líquenes afectados.
• Se ha podido comprobar que son frecuentes los consorcios de bacterias no fotosintéticas (fijadoras de N?) asociadas al córtex, en Ramalina y Usnea, y que se establecen relaciones físicas entre el micobionte y las bacterias. Si bien la mayor parte de las agrupaciones bacterianas se encuentran en la zona exterior del córtex, también pueden situarse en el interior del plecténquima cortical, pero sin llegar nunca a la zona de los fotobiontes primarios. Se postula que existen más tipos de interacciones en los líquenes y nuevas hipótesis sobre el papel de estas bacterias en los talos.

Ecofisiología: Líquenes, árboles y cultivos agrícolas

• Estreses ambientales: luz, temperatura, hidratación/deshidratación.
• Técnicas cinéticas de fluorescencia de clorofilas (fluorímetro, luz actínica). Rendimiento fotosíntesis.
• Análisis pigmentos ciclo de xantofilas. Determinación de ascorbato. Enzimas antioxidantes: actividad. Peroxidación de lípidos de membranas celulares.
• Resultados: Adaptaciones terrestres de poiquilohidros (líquenes y briófitos) y de plantas con aportes erráticos de agua, sometidas a elevada irradiación.
• NPQ (disipación no fotoquímica) es el parámetro que más se estimula durante la desecación y la congelación.
• Pn es máxima a contenidos del 65-80% agua
• Xantofilas y ascorbato implicadas en la fotoprotección durante el enfriamiento y la desecación.
• Identificación de genes del complejo plastidial NADH: constatación en algunas especies de Trebouxia en líquenes y plantas de cultivo. No en especies de coníferas (pinos). Relaciones morfoanatómicas y fisiológicas.

Bioindicación de Contaminación Atmosférica y de Condiciones Ambientales

Condiciones de campo (Líquenes y pinos):

• Redes Biológicas de Control y seguimiento de la calidad del aire en amplios territorios (monitorización pasiva). Comunitat Valenciana, Islas Canarias, León, Madrid, Galicia, Italia, montañas de San Bernardino y Santa Bárbara (California).
• Realización de trasplantes (monitorización activa).

Condiciones de laboratorio:

• Lixiviación de iones inorgánicos . En colaboración con Guillermo Ramis-Ramos, Química Analítica, UVEG. (Acículas, Líquenes).
• Fumigaciones con gases contaminantes: O3, SO2 Y NOX, en sistemas cerrados. (Líquenes, Briófitos).
• Actividad de enzimas antioxidantes . Líquenes y plantas de cultivo.
• Identificación de genes NADH: constatación en algas de líquenes y plantas de cultivo. No en especies de coníferas (pinos). 2 manuscritos enviados a publicaciones internacionales y varios trabajos en fase de redacción.

Condiciones mixtas de campo y laboratorio: Efectos de los contaminantes atmosféricos en cultivos agrícolas

• Fumigaciones con fotooxidantes: O3, en OTCs (cámaras de techo descubierto) con estación meteorológica (Est. Exp. Carcaixent, Consellería de Agricultura). Cultivos agrícolas y pinos.
• Caracterización de los daños que las concentraciones de ozono observadas en la Comunidad Valenciana causan a las hortalizas y cítricos en general, y búsqueda de posibles paliativos. Se ha continuado estudiando, en colaboración con el CEAM (GVA), los efectos del ozono en pinos endémicos de Canarias, donde durante años hemos cuantificado efectos en los bosques naturales de las islas de Tenerife, La Palma, Gran Canaria y El Hierro.
• De la elaboración de los datos de experiencias llevadas a cabo en los años 1996-2006 se han testado variedades comerciales y sensibles de cultivos valencianos: la respuesta fisiológica y morfológica es muy variada. Han resultado numerosas publicaciones que incluyen las diferencias de sensibilidad al ozono de algunas variedades de: tomates, melones, sandías, lechugas, patatas, espinacas, cebada o naranjos. Se han evaluado numerosos parámetros fisiológicos, se han caracterizado los síntomas visibles de daño y la productividad de frutos o tubérculos.
• También se han estudiado algunos mecanismos de protección frente al estrés fotooxidativo del ozono y la actividad de algunas sustancias que protegerían a los cultivos "in situ"

Bioindicación de Calidad del Corcho. (Líquenes y caracteres de los árboles)

• Caracteres externos de los árboles. Modelos predictivos: Líquenes y Parámetros físico-químicos del clima
• Anatomía y densidad del corcho de reproducción (propiedades físicas). BIOFOTÓNICA
• Resultados: Numerosos trabajos publicados, una patente y un libro.

Corcho: Crecimiento radial y densidad. PATENTE

Autores: Barreno E & Fos S, Título: Procedimiento para la obtención de secciones delgadas del corcho de Quercus suber L., Nº de Registro: 2068156 A1, Entidad Titular: Universitat de València, Países: Unión Europea y USA, Clasificación internacional GO1N 1/28, Prioridad internacional: desde 28.07.93, Localización: Boletín de la propiedad industrial, 01.04.95 nº 2592 pág. 178