Identificación y caracterización funcional de genes interés biotecnológico para la sostenibilidad productiva y ambiental

Código:
2023-PD-L01-I085
Impacto:
Económico
Plazo:
48 Meses
Instrumento:
Proyecto disciplinario (Cartera 2023)
Título:
Identificación y caracterización funcional de genes interés biotecnológico para la sostenibilidad productiva y ambiental
Centro o programa involucrado:
Biotecnología; Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas

Objetivo General

Estudiar los mecanismos moleculares que respondan a la demanda de mayor cantidad y calidad de productos agroindustriales, incrementen el valor agregado agroindustrial o permitan el desarrollo de bioinsumos, en un contexto de sostenibilidad. Se busca generar información clave que permita el uso propietario de estrategias biotecnológicas.

Resumen Ejecutivo

A nivel global, el crecimiento poblacional y los efectos del cambio climático desafían la sostenibilidad del planeta y en especial la de nuestro país con una gran matriz productiva agroindustrial. Ante estas perspectivas, la biotecnología se posiciona como una herramienta imprescindible de impacto tanto en la adaptación como en la mitigación de la producción agro-bio-industrial. Para poder llevar a cabo en forma eficiente los desarrollos biotecnológicos a partir de la generación de variabilidad dirigida en plantas y microorganismos (por metodologías de edición génica, transgénesis, etc.) se requiere de un conocimiento detallado de los mecanismos intervinientes que permitan la selección de los genes, secuencias regulatorias o redes génicas responsables de las respuestas de interés de los cultivos y de los insumos biológicos demandados por la producción y la agroindustria. Este punto es el cuello de botella al que se intenta dar respuesta en este proyecto para poder hacer edición o selección génica o mejoramiento asistido de forma propietaria, es decir identificar y caracterizar funcionalmente genes, secuencias regulatorias o redes génicas de plantas o microrganismos que participen de procesos de respuesta a estrés, confieran mayor producción o una mejor calidad y que sean por lo tanto aprovechables biotecnológicamente. Para ello, proponemos utilizar tecnologías genómicas, post-genómicas y biologia de sistemas enmarcadas en una aproximación holística. El avance producido durante este siglo en las capacidades tecnológicas que develan las secuencias de genomas completos, así como el funcionamiento y la regulación de la expresión de redes de genes de diversos organismos, junto con la posibilidad de realizar modificaciones en regiones escogidas de los mismos a través de la edición génica, la tecnología de ARN interferente y el uso de la epigenómica, constituye una gran potencialidad para el desarrollo de la bioeconomía. Del mismo modo, se pueden lograr innovaciones microbiológicas con uso potencial en la transformación de biomasa en combustibles renovables y moléculas de utilidad industrial, nutricional y farmacéutica

Descripción de Problemas y Oportunidades

El mejoramiento genético permite incorporar rasgos genéticos tanto en plantas y animales como en microorganismos con el fin de contribuir a desarrollos agroindustriales. Este mejoramiento puede realizarse tanto mediante técnicas convencionales como por técnicas biotecnológicas, como la transgénesis y más recientemente la edición génica. En los últimos años han surgido numerosos trabajos que reportan edición génica dirigida a un locus específico en distintos tipos de organismos e investigaciones dirigidas al mejoramiento de técnicas de cultivo de tejidos in vitro para poder aplicar esta nueva tecnología en diversos cultivos. Por otro lado, el número de especies de cultivos agrícolas cuyo genoma está secuenciado ha crecido enormemente incluyendo a cultivos forestales. También se ha incrementado la información genómica de insectos plaga y transmisores de enfermedades, virus, bacterias y hongos que provocan importantes pérdidas económicas en los cultivos, microorganismos de utilidad agrícola e industrial, como así también de metagenomas de ambientes diversos. Asimismo, a esta información se suman los datos de expresión de los genomas como transcriptómica de genes, ARNs pequeños, ARNs nonsense y más recientemente datos epigenéticos. Finalmente, la biología de sistemas analiza al organismo vivo como una red integrada, interdependiente e interactuante de genes, proteínas y reacciones metabólicas, y ha permitido la identificación de principios y características universales subyacentes a problemas complejos. Este tipo de estudios integrados e interdisciplinarios permite identificar el gen, genes o redes génicas de interés en el organismo, dentro del germoplasma disponible y transferirlos a los programas de mejoramiento o convertirlos en blanco de transgénesis o edición génica. En relación a los insectos y microorganismos, la identificación de genes es clave para el control de plagas y para asistir a la producción de insectos benéficos, para el uso eficiente de microorganismos y sus metabolitos como bioinsumos de la agricultura moderna y para procesos industriales.

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