El grupo del Dr. Alisdair Fernie se centra en identificar los factores involucrados en la regulación metabólica del metabolismo primario dentro de los tejidos fotosintéticos y heterotróficos. Se presta especial atención al papel del ciclo del ácido tricarboxílico y a su participación en diversos procesos biológicos.
Además, aprovechamos la amplia diversidad genética para comprender la genética de la acumulación de metabolitos y actualmente estamos desarrollando herramientas analíticas altamente sensibles para determinar los flujos metabólicos. Varias especies de tomate, maíz y Arabidopsis thaliana son los principales sistemas modelo utilizados.
Manipulación de los flujos dominantes del metabolismo del carbono
Different tomato accession lines (Solanum spec.) and Arabidopsis thaliana are the most important model organism for the group. 
En la patata (Solanum tuberosum), hemos adoptado múltiples estrategias para ajustar el flujo de carbono al almidón. Curiosamente, en todos los casos, la glucólisis aumenta mientras que la síntesis de almidón disminuye en estas plantas transgénicas. Actualmente también estamos analizando la transición sacarosa-almidón en el tomate (Solanum lycopersicum). Donde nuestros intereses incluyen tanto el transporte de sacarosa como su uso en los órganos de los sumideros.Impulsados por el inesperado cambio metabólico hacia la respiración en plantas que exhiben sucrolisis mejorada, iniciamos un proyecto que se preocupaba por comprender mejor la contribución de las enzimas del ciclo de TCA a la regulación metabólica (también en el tomate). Curiosamente, estos estudios revelaron vínculos muy estrechos entre el metabolismo mitocondrial y fotosintético que estamos investigando más a fondo.
Desarrollo de herramientas analíticas y experimentales
Estos intrigantes resultados nos obligaron a desarrollar una amplia gama de herramientas analíticas para estudiar mejor las complejidades de la maquinaria biosintética celular. Hemos perfeccionado técnicas de fraccionamiento subcelular no acuoso para separar cloroplastos y vacuolas del citosol. Estamos operando un sistema de perfilado de metabolitos, utilizando GC-MS, que nos permite distinguir entre un gran número de metabolitos dentro de cada una de estas muestras (fracciones subcelulares o muestras de tejido). Se pueden perfilar más de 300 compuestos de esta manera > 100 de estos compuestos con estructuras químicas conocidas. Otro desarrollo experimental que estamos explorando es el uso de promotores químicamente inducibles para impulsar la expresión transgénica de manera controlada con el fin de estudiar las perturbaciones del metabolismo sobre una base temporal. En los últimos años, además, hemos establecido una plataforma RT-PCR para factores de transcripción de tomate y métodos sensibles para seguir el metabolismo del sustrato marcado con isótopos estables y una plataforma basada en LC-MS para el análisis de fenilpropanoides vegetales y el análisis hormonal dirigido.
El perfilado metabólico en especies solanáceas
El perfilado metabólico mediante tecnologías de cromatografía de gases por espectrometría de masas (GC-MS) representa una metodología rápida y robusta para el análisis de metabolitos multiparalelos y un potencial en gran medida sin explotar en el campo de la genómica funcional. Actualmente estamos en el proceso de utilizar esta técnica para perfilar el metabolismo primario de sistemas de plantas solanáceas genéticamente y ambientalmente diversos (tanto de patata como de tomate). El uso de esta técnica junto con herramientas bioinformáticas para la minería de datos permite un análisis exhaustivo de fenotipos metabólicos y la identificación de fenocopias metabólicas (es decir, dos sistemas manipulados de forma diferente que se parecen mucho entre sí en función de sus complementos metabólicos). Además, el hecho de que este método proporcione información sobre muchos metabolitos dentro de un solo extracto facilita la aplicación de un análisis de correlación exhaustivo entre los diversos metabolitos y, por lo tanto, permite extraer muchas conclusiones sobre las interacciones metabólicas dentro de estos sistemas.
Different introgression lines of Solanum lycopersicum each harbouring definded and distinct substitutions from Solanum pennelli that cover the entire genome. 
Hemos llevado a cabo un gran proyecto en colaboración con el Prof. Dani Zamir (Universidad Hebrea de Jerusalén, Rehovot) en el que hemos perfilado el complemento metabólico de una serie de más de 80 líneas de introgresión de Solanum lycopersicum, cada una de las cuales contiene sustituciones definidas y distintas de Solanum pennelli que cubren todo el genoma. El perfilado de estas líneas incluirá el análisis de MS junto con el análisis de compuestos poliméricos como el almidón, las proteínas y los componentes de la pared celular. Recientemente, hemos ampliado estos a nivel de compuestos, tejidos y especies para dar una resolución mucho mayor del control genético del metabolismo y de cómo las vías e incluso los órganos de las plantas compiten por el sustrato en una variedad de condiciones ambientales.
Co-expression network between polyphenol metabolism and light signalling related genes. Co-expression data obtained from a co-expression database generated by ~1,400 of Affymetrix ATH1 microarrays was used in the construction of a co-expression network. Each node represents polyphenol metabolism (blue) and light signaling related genes (yellow). Red de coexpresión entre el metabolismo de los polifenoles y los genes relacionados con la señalización luminosa. Los datos de coexpresión obtenidos de una base de datos de coexpresión generada por ~1.400 microarrays Affymetrix ATH1 se utilizaron en la construcción de una red de coexpresión. Cada nodo representa el metabolismo de los polifenoles (azul) y los genes relacionados con la señalización luminosa (amarillo).
También en tomato fruit hemos comenzado a desentrañar la red funcional asociada con los factores de transcripción y tenemos proyectos en marcha sobre ingeniería metabólica y reproducción asistida por metabolómica de fenólicos (que son bien conocidos por tener beneficios para la salud de los seres humanos, así como para ayudar en las respuestas al estrés dentro de las propias plantas). En Arabidopsis estamos siguiendo un enfoque similar con respecto a los fenólicos, prestando especial atención al aislamiento, la identificación y la caracterización funcional de nuevos fenilpropanoides.
Otras actividades del grupo
El Grupo de Alisdair Fernie también, a través de la financiación del PROYECTO DE CREACIÓN de EQUIPOS Horizon2020 de la UE PlantaSyst (SGA-CSA No 664621 y no 739582 con el FPA No 664620) participa actualmente en la creación del Centro de Biología y Biotecnología de Sistemas Vegetales en Plovdiv, Bulgaria.
