Estudio de la regulación de genes virB y omp25 implicados en la virulencia, estructura e inmunogenicidad de Brucella abortus.

Brucella es un patógeno facultativo intracelular que causa una enfermedad llamada brucelosis en animales y humanos. Este padecimiento es endémico de regiones como Centroamérica y ocasiona importantes pérdidas económicas en la industria ganadera y el sector salud. Se sabe que el sistema de dos componentes BvrR/BvrS y el sistema de secreción tipo IV VirB están implicados en la virulencia, mientras que la proteína de membrana externa Omp25 es importante para la estructura e inmunogenicidad de la bacteria. En esta investigación se pretende estudiar la regulación de los genes virB y omp25, para contribuir al entendimiento del proceso de invasión y vida intracelular
de la bacteria. Primero se determinará el sitio de unión de BvrR en el promotor de virB mediante ensayos de movilidad electroforética. Posteriormente se caracterizará la región reguladora del gen omp25, usando ensayos de β-galactosidasa. Se espera que los resultados por obtener contribuyan a generar conocimiento que pueda, en un futuro, ser utilidad para diseñar un método de control de la infección bacteriana basado en la inhibición de su mecanismo de virulencia así como para diseñar una mejor vacuna. De esta manera se podría mitigar el impacto económico de la brucelosis en la industria ganadera y el sector salud.

Palabras claves: Brucella abortus, bacteria intracelular, virulencia, estructura bacteriana, inmunogenicidad, regulación génica, sistema de dos componentes BvrR/BvrS, sistema de secreción tipo IV VirB, proteína de membrana externa Omp25, zoonosis.

• Subárea: Ciencias Veterinarias

La agricultura orgánica con el uso de biofertilizantes es una estrategia para aumentar el rendimiento de los cultivos, mejorar el uso de suelo, cuidar el agua y el ambiente. Las microalgas pueden ser una solución de bajo costo para la fertilización orgánica. Anteriormente, se han utilizado microalgas como acondicionadores de suelos en la agricultura de países asiáticos como China e India. Se ha demostrado que estos microorganismos contienen altos niveles de micronutrientes y macronutrientes esenciales para el crecimiento de las plantas, además de fitohormonas como giberelinas, auxinas y citoquininas. Con el presente proyecto se pretende explotar el potencial biotecnológico que presentan las cepas de microalgas nativas de Costa Rica, ubicadas en el cepario del Centro de Investigación en Biotecnología del Tecnológico de Costa Rica y utilizarlas como un posible biofertilizante orgánico. Para esto se formularán cultivos de microalgas de bajo costo de tres especies (Chlorella sorokiniana, Spirulina sp. y Scenedesmus sp) y se evaluarán las características químicas de la biomasa producida. Luego, se formularán distintos extractos como potenciales biofertilizantes y se estudiará su actividad in vitro y en campo en plantas de papa y cebolla, así como su actividad en campo para cultivos ornamentales de helecho. Con los resultados se generará un producto putativo con las características necesarias para ser transferido a los sectores productivos agrícolas que están urgidos de nuevas alternativas económicas y eficientes para fertilizar sus cultivos. Con el desarrollo de este proyecto se pretende impactar directamente en la economía nacional, seguridad alimentaria y medio ambiente mediante la sustitución de los fertilizantes químicos por biofertilizantes de bajo costo a base de microalgas.

Las actividades agrícolas actuales tienen varios efectos negativos, relacionados en su mayoría al uso desmedido de fertilizantes químicos. Estos compuestos terminan en ríos, lagos y mares causando eutrofización de los mantos de aguas, y con ello, diversos problemas ecológicos y daños a la salud. 

La agricultura orgánica con el uso de biofertilizantes es una estrategia para aumentar el rendimiento de los cultivos, mejorar el uso de suelo, cuidar el agua y el ambiente. El término de agricultura orgánica es bien conocido, sin embargo su implementación ha sido muy lenta, debido a que los vegetales orgánicos suelen ser más costosos en el mercado. Las microalgas pueden ser una solución de bajo costo para la fertilización orgánica.

Anteriormente se han utilizado microalgas como acondicionadores de suelos en la agricultura de países asiáticos como China e India. Se ha demostrado que estos microorganismos contienen altos niveles de micronutrientes y macronutrientes esenciales para el crecimiento de las plantas, además de fitohormonas como giberelinas, auxinas y citoquininas.

Con el presente proyecto se pretende explotar el potencial biotecnológico que presentan las cepas de microalgas nativas de Costa Rica, ubicadas en el cepario del Centro de Investigación en Biotecnología del Tecnológico de Costa Rica y utilizarlas como un posible biofertilizante orgánico. Para esto se formulan cultivos de microalgas de bajo costo de tres especies (Chlorella sorokiniana, Spirulina sp. y Scenedesmus sp) y se evaluan las características químicas de la biomasa producida. Seguidamente se formulan distintos extractos como potenciales biofertilizantes y se estudia su actividad en campo en plantas de chile, cebolla, culantro, así como su actividad en campo para cultivos ornamentales.

Con los resultados se generará un producto putativo con las características necesarias para ser transferido a los sectores productivos agrícolas que están urgidos de nuevas alternativas económicas y eficientes para fertilizar sus cultivos. Con el desarrollo de este proyecto se pretende impactar directamente en la economía nacional, seguridad alimentaria y medio ambiente mediante la sustitución de los fertilizantes químicos por biofertilizantes de bajo costo a base de microalgas.

Palabras clave: Agricultura orgánica, nutrientes, reguladores de crecimiento, acondicionador de suelo.

• Subárea: Biotecnología Agrícola

La industria bananera es una de las más importantes a nivel mundial. En Costa Rica, genera gran cantidad de empleos sobre todo en la Región Atlántica, que actualmente es una de las más carentes de fuentes de trabajo. El cultivo de banano se ubica entre los primeros lugares en exportaciones. A principios del siglo XX, la enfermedad conocida como “Mal de Pamamá”, ocasionada por el hongo Fusarium oxisporum f.sp. cubense Raza 1, arrasó con miles de hectáreas de banano. En ese momento, el problema se solucionó con la nueva variedad de banano denominada Cavendish, resistente a dicha enfermedad. Sin embargo, en la segunda mitad del siglo pasado, se reportó la reaparición de la enfermedad, con el agravante de que ahora sí estaba afectando a cultivares de la variedad Cavendish. El agente causal de este nuevo brote de la enfermedad se clasificó como Fusarium oxisporum f.sp. cubense Raza 4, que afecta, no solo variedades de Cavendish y Gros Michel, sino también, plátanos y otros bananos de cocción.  Por otro lado, la identificación del agente causal de la enfermedad ha sido un problema ya que sus características morfológicas son las mismas para las diferentes razas y a nivel de síntomas ambos, se manifiestan de la misma forma.

Con todo este panorama, en esta investigación, se plantea la implementación de un sistema de diagnóstico molecular a partir de análisis de curvas de melting (Desnaturalización del ADN), utilizando la tecnología High Resolutión Melting (HRM), que permita identificar el patógeno de forma temprana, permitiendo a los productores tomar las medidas de contención de la enfermedad a tiempo para limitar la propagación de la misma.

El uso de HRM se presenta como una alternativa confiable que permite la identificación del patógeno en caso de que haya sospecha de la enfermedad. Esta herramienta combina la técnica de PCR con el análisis de curvas de melting. 

PALABRAS CLAVE: HRM, SNP, Fusarium oxisporum, Raza 1, Raza 4, Banano, Cavendish, Gros Michel.

Factores que inciden en los procesos de transferencia de resultados de investigación: la biotecnología en Costa Rica. 

El Laboratorio de Bioenergía del Centro de Investigación en Biotecnología del TEC (CIB) ha desarrollado una serie de proyectos con microalgas y actualmente tiene la capacidad de producir biomasa con potencial de ser utilizada para elaboración de formulaciones de alimento animal. Este producto puede sustituir la soya, insumo que actualmente incrementa los costos de producción a las fincas agropecuarias nacionales. Sin embargo, en el TEC no existe actualmente un modelo de transferencia de tecnología para que estos beneficios socio-ambientales lleguen efectivamente a quienes lo necesitan.

El objetivo de esta investigación es analizar los factores que inciden en los procesos de transferencia de resultados de investigación y desarrollar un modelo de transferencia de resultados de investigación académica para el caso de biotecnología en Costa Rica. La investigación será de carácter cualitativa, obteniendo información de universidades nacionales e internacionales mediante entrevistas a profundidad y focus group con investigadores y funcionarios involucrados en el proceso. Se hará una búsqueda en bases de datos sobre modelos de transferencia de tecnología utilizados y reportados en la literatura, así como la situación actual y legislación en el país. Los resultados se procesarán con el software NVivo y a partir del análisis de los modelos encontrados, se diseñará un modelo mediante la técnica de maximizar las fortalezas encontradas, explotar las oportunidades identificadas, confrontar las debilidades mostradas y afrontar las amenazas factibles de las diferentes alternativas en un modelo integral que se ajuste a las posibilidades y requerimientos del país. La investigación es de gran importancia ya que podría convertirse en un modelo de política pública, el Estado puede adoptar los resultados de este estudio y convertirlo en un modelo nacional de transferencia de resultados de investigación generada en universidades. Los resultados de esta investigación serán publicados en la Revista Journal of Technology Management & Innovation y/o Journal of Technology Transfer. 

La erosión genética que están sufriendo los recursos naturales genera gran preocupación, ya que está conduciendo a la pérdida de materiales que podrían ser utilizados comercialmente y en la conservación de ecosistemas. Esta pérdida incluye principalmente las áreas boscosas, y las razones que se dan son el cambio en el uso de la tierra hacia agricultura y ganadería, urbanizaciones para responder al aumento de la población y la tala indiscriminada de individuos valiosos en las escasas áreas de bosque. Como resultado, tanto los árboles maderables, como otras especies leñosas asociadas a ellos, han ido declinando en vigor y capacidad reproductiva, lo que repercute directamente en el aprovechamiento de estas especies. La propuesta pretende desarrollar las metodologías de crioconservación de dos especies leñosas, pilón (Hyeronima alchorneoides), especie maderable con semilla recalcitrante y con problemas de reproducción natural y uña de gato (Uncaria tomentosa), leñosa utilizada para la producción comercial de alcaloides, en la cual el cultivo in vitro ha sido clave para
la multiplicación y producción de líneas celulares.
Se evaluarán las técnicas de vitrificación y microgota con congelamiento rápido, para la crioconservación de ápices de ambas especies, la técnica clásica y vitrificación en suspensiones celulares de uña de gato y la técnica de desecación y congelamiento rápido en semillas y embriones. Se espera que al final del período de investigación se cuente con los protocolos optimizados para la crioconservación de los diferentes explantes de estas especies.

Palabras Claves:  Crioconservación, conservación a largo plazo, Hieronyma alchorneoides, pilón, Uncaria tomentosa, uña de gato, nitrógeno líquido.

• Subárea: Biotecnología Agrícola

Cultivo in vitro de células de Azadirachta indica con miras al escalamiento para uso medicinal y ensayos preliminares para la producción de un bioinsecticida

Azadirachta indica A. Juss es un árbol con propiedades medicinales e insecticidas. El efecto insecticida está dado por Aza, un triterpenoide inocuo para los insectos benéficos, animales y el hombre. La producción actual, no satisface los requerimientos del mercado en términos de calidad y cantidad; por esta razón, desde hace algunos años se han publicado una serie de estudios sobre el cultivo in vitro para micropropagar y el cultivo de células de A. indica en biorreactores.

El objetivo de este proyecto es el establecimiento suspensiones celulares de Azadirachta indica y la evaluación del efecto insecticida de Aza sobre la broca del café (Hypotenemus hampei). Para el establecimiento de cultivo in vitro se introducirá el material en medio con las sales y vitaminas M & S (1962), suplementado con 3% sacarosa y 0.8 % agar. Se evaluarán tres tratamientos de multiplicación y cinco tratamientos para inducción de callo, con diferentes concentraciones y combinaciones de auxinas y citocininas, descritas en la metodología. El tratamiento con mejores resultados será utilizado para el establecimiento de suspensiones celulares y para el escalamiento al birreactor. Una vez obtenidas las suspensiones celulares se procederá a elaborar formulaciones del bioinsecticida con dos diluyentes y cuatro concentraciones cada una. Se evaluará en laboratorio el efecto insecticida del extracto contra Hypotenemus hampei, para obtener 3 formulaciones que serán evaluadas en campo y determinar la de mayor efectividad.

Palabras claves: Azadiractina, Aza, Azadirachta inidica, neem, bioinsecticida, cultivo in vitro, escalamiento, medicinal

• Subárea: Biotecnología Agrícola

La cebolla (Allium cepa) y el ajo (Allium sativum) son hortalizas de alto consumo en el país, su área de siembra se ha incrementado con el paso de los años debido a su consumo fresco e industrial; así como por la diversidad de sus usos: medicinal, agronómico y culinario. La producción intensiva de la cebolla, ha favorecido el desarrollo de paquetes tecnológicos basados en el uso de agroquímicos, que ante el incremento del inóculo, ha generado una serie de problemas ambientales y de riesgos a la salud de productores y consumidores.
La severidad de las enfermedades llamadas pudrición blanca (Sclerotium cepivorum) y enfermedad rosada (Setophoma terrestris) ha aumentado aún más la dependencia de parte de los productores a este tipo de plaguicidas. Una de las iniciativas más exitosas en la producción hortícola ha sido la introducción de agentes de control biológico (ACBs) como una estrategia de manejo integrado que reduce la dependencia a agroquímicos y mantiene los niveles de producción. Para la implementación de esta tecnología es necesario disponer de microorganismos y cepas altamente eficaces en el control del patógeno, por lo que es indispensable desarrollar esfuerzos para obtenerlos a partir de las zonas de mayor presión de la enfermedad.
El objetivo principal de esta investigación es identificar nuevos microorganismos antagonistas para el control biológico de estos patógenos en los cultivos de cebolla y ajo en dos zonas de Cartago, Llano Grande y Tierra Blanca, las cuales son las más productoras de Costa Rica. Estos microorganismos serán la base para el desarrollo de productos específicos para el control de dichas enfermedades y como modelo de introducción de técnicas más sostenibles en los cultivos de grupos ligados al Programa de Investigación y Transferencia de Tecnología Agrícola (PITTA cebolla) del sector Cebolla del Ministerio de Agricultura y Ganadería de Costa Rica.

PALABRAS CLAVE: Ajo, cebolla, control biológico, ACBs, Sclerotium cepivorum, Setophoma terrestris.

• Subárea: Biotecnología agrícola

La cebolla es un cultivo hortícola de mucha importancia para el país, en especial para las pequeñas economías y encadenamientos productivos de mercado interno. La producción tradicional ha estado enfocada en la nutrición y protección del cultivo a través de insumos sintéticos, sin embargo, las nuevas exigencias del mercado, la protección del ambiente y la salud de productores y consumidores finales hacen necesario el uso de estrategias innovadoras centradas en la producción sostenible. Uno de los enfoques novedosos en la biotecnología agrícola es el uso de microorganismos que mejoren las propiedades biológicas de los
suelos, donde estos organismos colaboren con el desarrollo vegetal a través de la promoción del crecimiento o la inducción de respuestas de defensa contra los patógenos más frecuentes. El grupo de investigación en Control Biológico del Centro de Investigación en Biotecnología ha identificado algunos aislamientos de hongos con gran potencial para ser usados como promotores o inductores, lo que se puede aprovechar como una herramienta para la mejora de la productividad del cultivo. El objetivo general de esta investigación es mejorar las propiedades biológicas del suelo con la incorporación de microorganismos rizosféricos para el incremento de la productividad en el cultivo de la cebolla en Llano Grande y Tierra Blanca de Cartago. El trabajo en estas dos localidades, mediante un enlace entre nuestra Universidad, el Ministerio de Agricultura y Ganadería (MAG) y las organizaciones de agricultores permitirá desarrollar un modelo actual de vinculación y transferencia de resultados en el campo del control biológico en apoyo de la producción nacional y en conjunto con las políticas modernas del sector agrícola.

PALABRAS CLAVE:

Cebolla, microorganismos rizosféricos, promoción del crecimiento, inducción de defensas, productividad.

Subárea: Biotecnología Agrícola

La cebolla es la segunda hortaliza de mayor importancia a nivel mundial y la tercera a nivel nacional. En el país existen más de 1663 ha. dedicadas a este cultivos y de él dependen cerca de 1000 familias. Es una actividad de importancia económica para cinco provincias del país. Sin embargo, la producción es afectada por una serie de enfermedades que acarrean graves pérdidas. Entre las principales enfermedades encuentra Setophoma terrestris y Sclerotium cepivorum. En los últimos años, la intensidad y virulencia con que estas enfermedades atacan se ha incrementado por los cambios en el clima de cada una de las regiones productoras, como parte de un fenómeno de cambio climático global. Las nuevas tecnologías de producción agrícola se ha empezado a interesar en la investigación de las comunidades microbianas asociadas a la rizósfera de los cultivos como medio de protección contra el ataque enfermedades y como una forma de mitigación de las consecuencias negativas del cambio climático en los agroecosistemas. El objetivo principal de esta investigación es evaluar el efecto de microorganismos rizosféricos en el sistema radicular de cebolla para mitigar los efectos negativos en la productividad por el cambio climático global. Esta investigación se realizará por medio de pruebas en campo de algunos microorganismos rizosféricos (Paecilomyces spp, Streptomyces spp, Trichoderma asperellum, Trichoderma harzianum) que han sido seleccionados en los últimos años por el Laboratorio de Biocontrol del Centro de Investigaciones en Biotecnología (CIB). Además, se busca establecer el papel de un organismo fundamental para las comunidades rizosféricas como lo es Trichoderma, mediante un análisis de los factores que intervienen es antagonismo hacia los organismos plaga anteriormente mencionados. 

PALABRAS CLAVE: Rizósfera, cebolla, cambio climático, Trichoderma, microorganismos rizosféricos, Paecilomyces spp, Streptomyces spp.

Subárea: Biotecnología Agrícola

Evaluación de un método de diagnóstico rápido (basado en técnicas bioquímicas y moleculares) para identificar nematodos noduladores del género Meloidogyne en cultivos tropicales de Costa Rica.