COMUNICACIONES LIBRES

Genética molecular, bioinformática y genómica

 

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GENéTICA MOLECULAR, GENÓMICA Y BIOINFORMÁTICA

Pratta G.R

IICAR, UNR-CONICET, Cátedra de Genética, Facultad de Ciencias Agrarias UNR. Campo Experimental Villarino, Zavalla (Santa Fe), Argentina.
E-mail: gpratta@unr.edu.ar

Aun estamos viviendo la era de la Genetica Molecular, cuya aplicacion a estudios con enfoques integrados ha dado origen a la Genomica. Esta ultima, tanto en sus aspectos estructurales (organizacion del genoma) como funcionales (expresion del genoma, disciplina tambien conocida como Postgenomica) se ha aplicado al mejoramiento genetico animal y vegetal. En ellos, el uso de estas tecnicas facilita el proceso de prospeccion, evaluacion, seleccion y usufructo de la variabilidad genetica disponible en una especie de interes para la Humanidad. De esta manera, se reducen significativamente los costos, tiempos y espacios requeridos por los programas de mejoramiento, y se minimiza la incertidumbre inherente a las tecnicas convencionales. En esta era, en la que la generacion de datos de variados tipos constituye una actividad rutinaria y lleva a la construccion de bases de alta dimensionalidad, la aplicacion de herramientas bioinformaticas se torna indispensable para el abordaje preciso de cualquier proceso biologico. La Bioinformatica es una disciplina cientifica emergente que utiliza tecnologia de la informacion para distribuir, organizar y analizar informacion biologica. Involucra la solucion de problemas biologicos complejos usando herramientas de sistemas y computacion. En este espacio se presentaran ejemplos de aplicaciones bioinformaticas en programas de mejoramiento genetico vegetal y animal, asi como la carrera de postgrado Especializacion en Bioinformatica, unica en esta area de vacancia que cuenta con egresados en el presente.

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GENóMICA DE ANIMALES DOMéSTICOS

Giovambattista G

Instituto de Genética Veterinaria (IGEVET, UNLP-CONICET), Facultad de Ciencias Veterinarias, Universidad Nacional de La Plata.
E-mail: ggiovam@fcv.unlp.edu.ar

El uso de marcadores geneticos animales se remonta a la decada del 60, con los grupos sanguineos y los polimorfismos bioquimicos. A lo largo de mas de 50 anos, el desarrollo de los metodos de genetica molecular y de analisis informatico, asi como la publicacion de los genomas de estas especie, ha tenido como consecuencia la migracion de un enfoque genico a uno genomico. Esto se debio en una primera instancia al uso de las tecnologias de microarrays y actualmente, a las denominadas tecnicas de secuenciacion masiva. Ademas, ha permitido la diversificacion de las aplicaciones, sobrepasando el ambito cientifico hacia la aplicacion masiva en el mejoramiento animal. Inicialmente, los marcadores geneticos se utilizaron para estudios de caracterizacion genetica de razas domesticas, la construccion de mapas de ligamiento, el mapeo de QTLs, siendo uno de sus primeros usos practicos la determinacion de paternidades para la inscripcion en los libros genealogicos de las razas. A estos usos se le fue sumando la deteccion de enfermedades geneticas y caracteres cuantitativos (color de capa, presencia de cuernos), la determinacion de origen y grado de pureza de animales y sus productos, entre otras. En el campo del mejoramiento animal el uso de la seleccion asistida por marcadores fue superado y reemplazado por la seleccion genomica que esta potenciando el progreso genetico de muchas razas. Finalmente, no puede dejar de mencionarse la aplicacion de estas tecnologias en el campo forense, en estudios de transcriptomica y epigenomica, en la produccion de transgenicos y en la edicion genica.

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LOCALIZACIóN DE QTLs PARA CARACTERES DE INTERéS AGRONóMICO EN UN MAPA GENéTICO DE UNA POBLACIóN F2 DERIVADA DE UN HíBRIDO DE SEGUNDO CICLO DE TOMATE

Cabodevila V.G.¹, L.A. Picardi², C. Capel³, J. Capel³, R. Lozano³, G.R. Pratta¹

¹ Cátedra de Genética, Facultad de Ciencias Agrarias, Universidad Nacional de Rosario IICAR-UNR/ CONICET, Rosario, Argentina;
² CIUNR, Rosario, Argentina;
³ Centro de Investigación en Biotecnología Agroalimentaria (BITAL), Universidad de Almería, Almería, España.
E-mail: victoria.cabodevila@unr.edu.ar

Se obtuvieron lineas endocriadas recombinantes (RIL) a partir de un cruzamiento entre un cultivar argentino (Solanum lycopersicum cv. Caimanta, C) y una especie silvestre (S. pimpinellifolium accesion LA722, P), y se obtuvieron Hibridos de Segundo Ciclo (HSC) cruzando estas RIL. El objetivo del trabajo fue localizar QTLs (loci de caracteres cuantitativos) en un mapa genetico previamente obtenido con marcadores SNP (polimorfismo de nucleotido simple) desarrollados a partir de la secuenciacion de los genomas de C y P. Las regiones candidatas de QTLs fueron identificadas utilizando el software QGene y se utilizo la tecnica de mapeo por intervalo simple. Para determinar el LOD (logaritmo de probabilidades) umbral por caracter se utilizo un test de permutaciones (iteraciones: 1000; nivel de significancia: 0,05). Ochenta y seis individuos F2 fueron caracterizados para fenotipos relacionados con la calidad de los frutos. Para el caracter diametro del fruto se localizaron tres QTLs: uno en el grupo de ligamiento (GL) 1a (cromosoma (Cr) 1), otro en el GL 2b (Cr2) y otro en el GL 7a (Cr7). Para el caracter peso del fruto se localizo un QTL en el GL 2b (Cr2). Por ultimo, para indice de forma del fruto se localizaron tres QTLs: uno en el GL 2b (Cr2), otro en el GL 6d (Cr6) y otro en el GL9b (Cr9). Los QTLs detectados no habian sido previamente descritos, por lo que se concluye que la aproximacion utilizada ha sido efectiva en la medida en que se pudieron identificar nuevos QTLs que participan en la herencia de caracteres que confieren calidad al fruto.

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DETECCIóN DE HSES EN PROMOTORES SHSPS EN DOS GENOTIPOS PARENTALES DE UN PROGRAMA DE MEJORAMIENTO GENéTICO DE TOMATE ARGENTINO

Arce D.P.^1,3, P. Cacchiarelli¹, E. Tapia², G.R. Pratta¹

¹ IICARCONICET, Zavalla, Argentina;
² CIFASIS-CONICET, Rosario, Argentina;
³ Universidad Tecnológica Nacional-FRSN, San Nicolás, Argentina.
E-mail: arce@iicar-conicet.gob.ar

Una gran diversidad de poblaciones que presentan variancia genetica para caracteres relacionados a la madurez de los frutos ha sido derivada del cruzamiento de tomate cv. Caimanta (C, Solanum lycopersicum) x LA0722 (P, S. pimpinellifolium), parentales cuyas secuencias genomicas se encuentran disponibles. Las smallheat shock proteins (sHSPs) constituyen una sub-familia genica cuya estructura y expresion durante la madurez estan bien caracterizadas por estudios previos de este y otros grupos en el cv. Heinz (H, de origen extranjero). El objetivo fue analizar in silico en C y P, la arquitectura de las regiones regulatorias (promotores que se encuentran a 1000 pbupstream del sitio de inicio de la transcripcion) de 9 genes de sHSPS duplicadas en tandem que se inducen durante la madurez en H. La metodologia se baso en la utilizacion de matrices de probabilidades para detectar Heat Shock Elements (HSEs), sitios de union para los factores de transcripcion del tipo HSFs (Heat Stress transcription Factors) frecuentemente presentes en los promotores de HSPs. Se identificaron HSEs en la totalidad de los genes analizados excepto para dos sHSPs mitocondriales consideradas como pseudogenes en H. En C y P se detecto la presencia de HSEs diferenciales en el promotor de Solyc09g015000, ausente en H. Las diferencias encontradas indicarian una regulacion diferencial de este miembro de la familia de las sHSPs. Estas diferencias podrian ser empleadas para desarrollar cebadores especificos que permitan detectar polimorfismos moleculares potencialmente asociadas a la madurez del tomate.

GMBioG 5
IDENTIFICACIóN MOLECULAR DE UNA CEPA BACTERIANA ENDóFITA AISLADA DE Ilex paraguariensis ST. HILL. CON PROPIEDADES DE PROMOCIóN DEL CRECIMIENTO VEGETAL

Cortese I.J.^1,2, M.L. Castrillo^1,2, A.L. Onetto^1,2, F. Gortari^1,2, G.Y. Mallozzi¹, P.D. Zapata^1,2, M.E. Laczeski^1,2

¹ Instituto de Biotecnología Misiones "Dra. María Ebe Reca"- InBioMis, UNaM, Posadas, Misiones, Argentina;
² CONICET (Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas).
E-mail: cortesejulieta@gmail.com

Una alternativa prometedora para disminuir el uso de productos quimicos y generar una agricultura sustentable es el empleo de productos biologicos que potencien el crecimiento de los cultivos y que actuen como recuperadores del suelo. Nuestro grupo de trabajo aislo una bacteria endofita de Ilex paraguariensis St. Hill. (yerba mate) con propiedades de promocion del crecimiento vegetal y con muy buenos resultados como biofertilizante en ensayos en vivero sobre yerba mate. El objetivo del presente trabajo fue identificar molecularmente esta cepa bacteriana. A partir de un cultivo en medio liquido incubado a 30 °C por 24 h, se extrajo ADN genomico. Para la identificacion molecular se amplifico y secuencio la region 16S ADNr mediante la utilizacion de los cebadores universales EUB9_27 y EUB1542. Una vez obtenida la region de interes, se genero una secuencia contigo consenso por medio del programa Geneious 3.6.1, y se procedio a contrastar la informacion obtenida con la existente en la base de datos del National Center for Biotechnology Information utilizando la herramienta Blast (Basic Local Alignment Search Tool). Se seleccionaron aquellas secuencias con mayor porcentaje de similitud y se analizaron por el metodo de Neighbor Joining utilizando el test de Bootstrap con 1000 replicas mediante el software Mega 6.06. El analisis de identidad y similitud y la construccion de clados monofileticos permitieron identificar a la cepa bacteriana endofita de I. paraguariensis St. Hill. con propiedades de promocion del crecimiento vegetal como Bacillus circulans.

GMBioG 6
REPORTE DE LA SECUENCIA CITOCROMO OXIDASA I PARA IDENTIFICACIóN MOLECULAR DEL INSECTO MODELO Tenebrio molitor EN EL LABORATORIO DE BIOCONTROL

Bich G.A.^1,2, M.L. Castrillo^1,2, E.L. Recalde¹, J.N. Soarez¹, C.N. Martínez¹, M.P. Barengo^1,2, N.S. Amerio^1,2, M.R.V. Silva^1,2, L.L Villalba¹, P.D. Zapata^1,2

¹ Instituto de Biotecnología Misiones "Dra. María Ebe Reca"-InBioMis, UNaM, Posadas, Misiones, Argentina;
² CONICET (Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas).
E-mail: gustavobich@gmail.com

En la identificacion de insectos adultos se utilizan claves morfologicas. Sin embargo, en la identificacion de estadios inmaduros o larvarios es necesario recurrir a otras herramientas. La identificacion molecular de insectos por secuencias de acidos nucleicos surge como una herramienta complementaria, viable y precisa. La region sugerida como codigo de barras genetico es la Citocromo Oxidasa I (COI). Sin embargo el numero reportado de secuencias COI de insectos para Argentina es aun limitado. Se propuso extraer ADN del pie de cria del insecto modelo Tenebrio molitor y analizar su secuencia COI. Se extrajo, utilizando un protocolo estandarizado, ADN del pie de cria del insecto T. Molitor para analizar su secuencia COI. El ADN fue amplificado mediante los cebadores LCO y HCO. Estos amplicones fueron evaluados en geles de agarosa y enviados a secuenciar. Las secuencias obtenidas fueron analizadas bioinformaticamente y contrastadas en las bases de datos moleculares. Utilizando la metodologia descripta se obtuvo una secuencia de buena calidad de 690 pb. La secuencia COI obtenida presento un porcentaje de identidad mayor al 96% con secuencias depositadas de T. molitor de otros paises. Ademas, presento similaridad (<84%) con secuencias COI de otros insectos cercanos filogeneticamente. En consecuencia, las secuencias COI pueden ser utilizadas como codigo de barras genetico para identificacion de accesiones de T. molitor. La secuencia de este trabajo fue depositada en Genbank bajo en el numero de acceso MH362800.

GMBioG 7
LA CEPA Trichoderma koningiopsis POS7 ES PORTADORA DE DIEZ GENES GLUCANOLíTICOS IMPLICADOS EN EL BIOCONTROL DE HONGOS FITOPATóGENOS

Soarez J.N.¹, M.L. Castrillo^1,3, G.A. Bich^1,3, M.C.N. Saparrat^2,3, P.D. Zapata^1,3, L.L. Villalba¹

¹ Instituto de Biotecnología Misiones "Dra. María EbeReca"-InBioMis, UNaM, Posadas, Misiones, Argentina;
² Instituto de Fisiología Vegetal-INFIVE, Centro Científico Tecnológico Conicet, La Plata, Argentina;
³ CONICET (Centro Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas).
E-mail: julisoarez@gmail.com

Las β-1,3-glucanasas son enzimas involucradas en la despolimerizacion de componentes claves de la pared celular de los hongos fitopatogenos. La caracterizacion de las secuencias genicas que codifican para estas enzimas son herramientas prometedoras para el diseno de un eficaz biocontrol. Por tanto, se propuso analizar las secuencias estructurales y reguladoras de los genes que codifican para las enzimas endo-β-1,3-glucanasas y exo-β-1,3-glucanasas de la cepa T. koningiopsis POS7. Se generaron secuencias consensos a partir de secuencias genicas disponibles que codifican para el complejo enzimatico β-1,3-glucanolitico, y se mapearon con los 88 scaffolds codificantes del aislamiento T. koningiopsis POS7 utilizando el software Geneious 9.1.5. Los software Clustal Omega e IGV fueron utilizados para analizar la region reguladora y estructural de los genes. Todo este procedimiento permitio determinar que el genoma de T. koningiopsis POS7 es portador de 5 genes que codifican para las enzimas endo-β-1,3-glucanasas y 5 genes que codifican para las enzimas exo-β-1,3-glucanasas. Se identificaron todas las regiones exonicas e intronicas en la region estructural de cada gen, y en la region reguladora se identificaron las cajas TATA, CAAT y ATTG, un sitio de union para las proteinas MYC1, MYC2 y MYC3 y varios elementos de respuestas como ser: GATA, CreI, AceI, XyrI, AbaA, STRE, PacC. T. koningiopsis POS7 es portadora en su genoma de 10 genes que codifican para las enzimas endo-β-1,3-glucanasas y exo-β-1,3-glucanasas implicadas en el biocontrol de hongos fitopatogenos.

GMBioG 8
ANáLISIS IN SILICO DE GENES QUE CODIFICAN QUITINASAS IMPLICADAS EN EL MICOPARASITISMO DE Trichoderma koningiopsis POS7

Amerio N.S.^1,3, M.L. Castrillo^1,3, G.A. Bich^1,3, M.C.N. Saparrat^2,3, P.D. Zapata^1,3, L.L. Villalba¹

¹ Instituto de Biotecnología Misiones "Dra. María EbeReca"-InBioMis, Universidad Nacional de Misiones, Posadas, Misiones, Argentina;
² Instituto de Fisiología Vegetal-INFIVE, Centro Científico Tecnológico Conicet, La Plata, Argentina;
³ CONICET (Centro Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas).
E-mail: natymort@hotmail.com

Las enzimas quitinoliticas de Trichoderma son macromoleculas estables compatibles con el desarrollo de cocteles enzimaticos aplicables para el control de una amplia gama de hongos patogenos. Dependiendo del aislado de Trichoderma utilizado como fuente de produccion enzimatica, el sistema quitinolitico puede estar representado por 5 a 7 enzimas distintas. Para estudiar los mecanismos de induccion o represion de estas enzimas es necesario conocer las regiones estructurales y reguladoras de los genes que las codifican. Nuestro objetivo fue analizar in silico los genes que codifican las enzimas del sistema quitinolitico de la cepa T. koningiopsis POS7. A partir de su genoma secuenciado, se realizo el analisis utilizando el software bioinformatico Geneiuos 9.1.5. Se logro anotar 7 genes quitinoliticos, 5 de ellos codifican para enzimas endoquitinasas (EC: 3.2.1.14) pertenecientes a la familia 18 de las glicosil hidrolasas (chit33, chit36, chit101, ech30 y ech42) y 2 codifican para exoquitinasas (EC 3.2.1.52) pertenecientes a la familia 20 de las glicosil hidrolasas (exc2 y nag1). En la region reguladora de cada uno de estos genes, se pudieron identificar secuencias reguladoras bien definidas, entre ellas: cajas TATA, CAAT, CAAT invertidas (ATTG), elementos de respuesta a la represion catabolica del carbono, a la represion de nitrogeno, al estres fisiologico y sitios de union putativos para proteinas con funciones reguladoras durante el parasitismo. El genoma de la cepa T. koningiopsis POS7 es portador de 7 genes que codifican enzimas involucradas en la degradacion de quitina.

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ANáLISIS DE LA EXPRESIóN DIFERENCIAL DE GENES DURANTE EL DESARROLLO DE SEMILLAS DE Paspalum notatum FLÜGGé

Pozzi F.I.¹, C.A. Acuña², M.B. Depetris¹, C. Quarin², S.A. Felitti¹

¹ Instituto de Investigaciones en Ciencias Agrarias de Rosario (IICAR), CONICET, Facultad de Ciencias Agrarias, Universidad Nacional de Rosario, Zavalla, Santa Fe, Argentina;
² Instituto de Botánica del Nordeste (IBONE), CONICET, Facultad de Ciencias Agrarias, Universidad Nacional del Nordeste, Corrientes, Argentina.
E-mail: sfelitti@unr.edu.ar

La especie P. notatum es utilizada como modelo en genetica reproductiva vegetal debido a que presenta citotipos diploides de reproduccion sexual y citotipos poliploides apomicticos y pseudogamos. La teoria del numero de balance endospermico (NBE) establece que la relacion de las contribuciones genomicas debe ser 2 materna: 1 paterna, para el normal desarrollo del endospermo. Sin embargo, las plantas apomicticas de P. notatum son NBE insensibles. Los objetivos del presente trabajo fueron: 1) Realizar cruzamientos entre diferentes genotipos a fin de generar semillas con distintos niveles de ploidia por las vias sexual y apomictica; 2) Realizar un analisis de la expresion genica diferencial 48 hs luego de ocurrida la polinizacion (LOP). Para ello, a partir del ARNm de 20 ovarios de cada cruzamiento, 48 hs LOP, se llevo a cabo el analisis de la expresion genica diferencial mediante la tecnica cDNA-AFLP. Se determino que la mayoria de los fragmentos derivados de transcriptos de expresion diferencial (en ingles DETDFs) obtenidos, se encontraron en la categoria funcional Metabolismo (25%), seguida por Senalizacion (14%). Estos resultados son semejantes a los encontrados a las 3 hs y 24 hs LOP. El hecho de que el mayor porcentaje de DETDFs identificados pertenezcan a las categorias funcionales Metabolismo y Senalizacion, es consistente con lo esperado para el desarrollo temprano de la semilla en pastos y cereales, ya que los requerimientos energeticos aumentan, ademas de que las senales extracelulares estarian desencadenando respuestas que llevan o no a la generacion de semillas.

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APLICACIóN DE LA BIOINFORMáTICA Y LA BIOLOGíA MOLECULAR EN LA IDENTIFICACIóN DE FITOPATóGENOS

Fernandez L.N.^1,2, M.A. Favaro², S. Paviotti³, R.L. Maumary², M. Sillon²

¹ Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas, Ciudad Autónoma de Buenos Aires, Argentina;
² Facultad de Ciencias Agrarias, Universidad Nacional del Litoral, Santa Fe, Argentina;
³ Alumna adscripta de la Cátedra de Fitopatología, Facultad de Ciencias Agrarias - Universidad Nacional del Litoral.
E-mail: laurafernandez1@gmail.com

La identificacion de fitopatogenos mediante taxonomia clasica es de reconocida importancia pero requiere de tiempo, experiencia y no siempre permite definir de manera certera el agente causal de una enfermedad. En el ano 2016, productores del albardon costero santafecino tuvieron serios problemas de podredumbre seca en zanahorias del cv. Bolero. El objetivo de este trabajo fue identificar y caracterizar al agente causal de esta patologia. Para ello, del tejido sintomatico, se aislaron en Agar Papa Dextrosa (APD) 4 cepas de Fusarium spp. que se caracterizaron morfologicamente. Luego se extrajo el ADN para realizar identificacion molecular mediante amplificacion de las subregiones ITS y EF1-α. Los productos obtenidos se secuenciaron y compararon con los datos del NCBI. Las colonias logradas se diferenciaron por el aspecto del micelio y la tincion del APD. Asi, lograron conformarse 2 grupos, siendo el primero de colonias color crema con micelio ralo y el segundo de colonias color purpura y micelio sub-aereo. Los conidios en ambos casos fueron alunados, hialinos y septados promediando 4,9 y 4,2 μm de ancho y 28,4 y 25,6 μm de largo, respectivamente. Estos datos no permitieron determinar especie, pero el analisis de las secuencias obtenidas para ITS y EF1-α arrojaron un 100% de identidad con Fusarium solani y F. oxysporum. Estos resultados demuestran que la bioinformatica, las tecnicas moleculares y las taxonomicas clasicas resultan complementarias para diagnosticar a nivel especie el agente causal de una patologia, contribuyendo asi al posterior desarrollo de estrategias de manejo especie-especificas.