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Oxalis tuberosa, comúnmente conocida como oca, es una de las 8 especies andinas con raíces y tubérculos comestibles que juegan un rol importante en los sistemas agrícolas de las tierras altas de la región andina. Estos cultivos son de gran importancia económica y nutricional para la subsistencia de los agricultores de los Andes y un potencial alimento para el resto de la humanidad. La oca pertenece al género Oxalis, el cual está distribuido mundialmente e incluye alrededor de 800 especies. La mayor diversidad se encuentra en América del Sur y en Sud Africa; siendo las especies de América del Sur las que presentan el mayor rango de variación en cuanto a características morfológicas, ecológicas y citológicas. Los estudios citogenéticos revelaron una gran diversidad en el número básico de cromosomas variando desde X=5 a X=12, siendo X=7 el número más frecuente. Los niveles de poliplodía en el género también son variables (2n a 8n). De Azkue y Martínez (l990) encontraron que un grupo de once especies, que eran semejantes morfológicamente, compartían un número básico de cromosomas X=8. A este grupo pertenecen O. herrerae, O. medicaginea, O. mollissima, O. oblongiformis, O. peduncularis, O. subintegra, O. tabaconanensis. O.aff. víllosula (todas estas diploides), O. lotoides (2n=32), O. spiralis (2n=48) y la oca (O. tuberosa), un octoploide. A este grupo lo denominaron “la alianza de O. tuberosa”. Sin embargo este agrupamiento no coincide con la clasificación basada en criterios de taxonomía tradicional. El estudio de las especies silvestres relacionadas a los cultivos puede dar idea del proceso de domesticación y la evolución de los mismos, por otro lado pueden tener aplicaciones prácticas dado que las especies silvestres relacionadas a los cultivos son reservorios genéticos para el mejoramiento de los mismos. La caracterización de las distintas variedades y accesiones de O. tuberosa que existen es fundamental para saber con la diversidad que se cuenta y para el manejo de los bancos de germoplasma. Dentro de este marco los objetivos generales del presente estudio fueron por un lado poner a prueba, con herramientas de la taxonomía molecular, la hipótesis cromosómica que relaciona a O. tuberosa y con otras especies del género por compartir el mismo número básico de cromosomas X=8. Por otro lado evaluar distintas herramientas moleculares para cuantificar y comparar la diversidad genética de representantes del género y, más particularmente, de la especie cultivada, con el objeto de contribuir criterios objetivos para la conservación de estos recursos genéticos y su mejoramiento con fines agrícolas. Para lo cual se realizó el análisis de los genes ribosomales y se analizaron patrones de AFLP. El análisis de la región del espaciador interno de los genes ribosomales (ITS) corroboró la hipótesis cromosómica que relaciona a O. tuberosa y las especies que comparten el mismo número básico de cromosomas X=8. El análisis de AFLP también apoyó la hipótesis cromosómica ya que tanto en el análisis de agrupamientos como en el análisis mediante coordenadas principales las especies de la alianza se diferenciaron respecto de O. articulata generándose en el primer caso un dendrograma que sostenía este agrupamiento con un coeficiente de correlación cofenética de 0,99. El segundo análisis permitió identificar a las combinaciones de primers E41-M39 y E45- M43 como las que más aportaron a dicho agrupamiento. Los resultados no son del todo consistentes con los obtenidos a través de la taxonomía tradicional mediante descripciones puramente morfológicas, tanto en el caso de las clasificaciones que dividen a las distintas especies de la alianza en cuatro secciones (Knuth, 1939, 1936) como el caso en que las dividen en dos (Lourteig, 2000). De todos modos, la clasificación basada en datos moleculares de las especies de la alianza es más congruente con la propuesta taxonómica de Lourteig (2000) y puede ayudar a afinarla. El análisis de los genes ribosomales a nivel de la región codificante (la más conservada), muestra mayor similitud entre O. tuberosa y O. oblongiformis. Esta observación, sí sería congruente con la taxonomía tradicional, ya que ambas especies fueron las únicas de las especies estudiadas, agrupadas en la misma sección por Knuth (en Ortgiesae) y por Lourteig (en Lotoideae). Lo incongruente sería que, en su monografía, Lourteig (2000) sinonimizó a O. oblongiformis con O. tabaconasensis. El análisis del ADNr, pero a nivel de la región del IGS (la más variable) dio una idea de la compleja estructura de estas secuencias hipervariables en la alianza. Dado que es una región altamente variable no esclareció demasiado la relación de las especies diploides y poliploide cultivada, pero aportó información interesante de la relación entre las especies diploídes. Las tres especies diploides que comparten el mismo patrón de bandas fueron ubicadas por Knuth en tres secciones diferentes, mientras que por Lourteig en dos. Así mismo, esta parte del ADNr demostraría la inconsistencia de sinonimizar O. oblongiformis y O. tabaconasensis (Lourteig 2000). El análisis de los resultados obtenidos por los AFLP aparte de apoyar la hipótesis cromosómica de la alianza, permitieron visualizar el potencial de la técnica de AFLP para la caracterización de las distintas accesiones del cultivo y su utilización para el manejo de los bancos de germoplasma. Ya que se permitieron diferenciar accesiones que figuran con el mismo número, como así también identificar posibles duplicados, accesiones que figuran con distinto número, pero tienen perfiles de bandas idénticos. Siendo las combinaciones de primers E45-M43, E69-M69 y E41-M39 las que más incidieron para explicar la variación observada.

Paspalum notatum es una gramínea forrajera nativa de las praderas naturales de las regiones subtropicales de América. Los citotipos diploides son de reproducción sexual y los poliploides, en su mayoría tetraploides, son apomícticos de tipo apospórico. La manipulación de la apomixis, reproducción asexual por semillas, puede tener un gran impacto en la agricultura, principalmente porque su introducción en especies de gran cultivo permitiría la propagación indefinida de genotipos híbridos en forma clonal. En P. notatum, la aposporía, un componente de la apomixis, está controlada por un locus complejo localizado en un fragmento cromosómico de gran tamaño, que presenta supresión de la recombinación y apareamiento preferencial de cromosomas con uno de los cuatro homólogos del grupo. Los análisis de secuencias de marcadores moleculares 100 % asociados al carácter mostraron homologías con elementos repetitivos, genes gag/pol de maíz y sectores no codificantes. El objetivo general de este trabajo fue llevar a cabo un análisis de los factores genéticos y epigenéticos asociados a la aposporía en la especie. En este estudio se analizaron las frecuencias, los patrones y la variación en la metilación de citosinas del ADN, en genotipos diploides y tetraploides. La técnica utilizada (MSAP) (“Methylation Sensitive Amplification Polymorphism”) está basada en la técnica de AFLP (“Amplified Fragment Length Polymorphism”) incluyendo en la etapa de digestión del ADN dos enzimas de restricción diferencialmente sensibles a la metilación. Las proporciones de los sitios CCGG metilados variaron entre 40 - 42 % y 31 - 41 % en diploides y tetraploides, respectivamente. al analizar el número total de sitios blanco metilados y no metilados se obtuvo diferencia significativa entre grupos. Los análisis de similitud basados en los polimorfismos sensibles a metilación mostraron que los tetraploides fueron significativamente más diversos que los diploides. Se encontró una correlación significativa entre la variación epigenética y no epigenética en ambos grupos. Varios marcadores mostraron estados de metilación diferentes en los distintos niveles de ploidía. El agrupamiento basado en las similitudes en cuanto a la metilación de citosinas, incluyendo todos los genotipos mostró que los cuatro diploides y uno de los tetraploides experimentales de reproducción sexual conforman un solo grupo indicando una estructura epigenética común. Varios marcadores MSAP que mostraron polimorfismos en cuanto a su estado de metilación entre los individuos Q4188 y Q4117 fueron ensayados en una población segregante F1 derivada de ambos. Este análisis demostró que varios de estos sitios se transmiten a la descendencia en forma mendeliana como alelos en dosis simple. Un análisis similar que se llevó a cabo con el citotipo diploide C4-2x y su autotetraploide derivado C4-4x (ambos de origen experimental) mostró que las dos plantas son muy similares tanto a nivel epigenético como genético aunque se detectaron polimorfismos asociados al nivel de ploidía. Las secuencias derivadas de algunos marcadores MSAP presentaron homología con secuencias codificantes, transposones/retrotransposones y secuencias no codificantes. Los resultados obtenidos en esta parte del trabajo indican que aunque la proporción de sitios metilados entre los dos niveles de ploidía es comparable, el patrón y la variación de los mismos difieren entre los citotipos. Más aun, luego de la tetraploidización se observó la generación de nuevos “epialelos” en la especie. Análisis de RFLP con clones que mapean en el locus responsable de la aposporía en combinación con enzimas sensibles a metilación mostraron que la región genómica se encuentra metilada e incluso se observan diferencias en el estado de metilación de algunos loci entre los genotipos sexuales y apomícticos. Se desarrolló un marcador específico de secuencia ligado completamente a la aposporía. La disponibilidad de este marcador simplificará y acelerará la identificación de individuos apomícticos en poblaciones segregantes y permitirá el escrutinio debibliotecas genómicas en futuras estrategias de clonado de los genes relacionados. Otra importante cualidad de este marcador fue su consistencia en diferentes fondos genéticos. Este marcador fue ensayado en citotipos diploides de la especie derivados de una población natural y se encontró que su frecuencia en la población es del 0.17. Por otro lado, se aislaron secuencias adyacentes a los marcadores de AFLP 100 % ligados a la aposporía mediante estrategias de caminata cromosomal. Se aislaron secuencias con homología a genes relacionados con la síntesis proteica, metilación de especies de ARN, retrotransposones y proteínas de tipo quinasa. Asimismo, se identificó un nuevo marcador ligado completamente a la aposporía en la especie cuya secuencia corresponde a una proteína con repeticiones de anquirina. Los resultados presentados en esta tesis muestran que tanto factores genéticos como epigenéticos están asociados a la apomixis en Paspalum. En particular el carácter aposporía estaría controlado por un locus complejo que incluye secuencias codificantes y no codificantes, elementos repetitivos y metilación de citosinas.

La fiebre aftosa (FA) es una enfermedad viral altamente contagiosa que afecta a animales de pezuña hendida, como vacunos y porcinos; es causante de epidemias repentinas que acarrrean grandes pérdidas económicas. El control de esta enfermedad se realiza mediante la aplicación regular de vacunas a virus inactivado que son efectivas, pero que poseen el riesgo de re-introducción de la enfermedad debido al manipuleo de grandes cantidades de vian infeccioso o por la inactivación incompleta del antígeno. Este trabajo tiene por objetivos establecer parámetros serológicos que puedan ser útiles para la evaluación del nivel de protección de los animales, y el desarrollo de una estrategia de vacunación alternativa que conjugue seguridad y bajos costos. En primer lugar se evaluó la respuesta imnune humoral y su eventual correlación con el grado de protección contra la fiebre aftosa. Se estableció una correlación entre los niveles de isotipo IgG1 especificos contra VFA y protección. En una segunda parte, se construyeron genes quiméricos codificantes del gen para la proteína G del virus de la estomatitis vesicular (VSV-G),una glicoproteína altamente inmunogénica que posee epitopes T funcionales, como carrier del principal sitio antigénico presente en la proteína capsidal VP1 de VFA (ASA), blanco de la respuesta neutralizante. Estos genes quiméricos, uno con la secuencia entera de la G y otro con una deleción de la zona central y 3’, fueron expresados y caracterizados antigénicamente en sistemas libre de células y por transfección de células de mamíferos. Las proteínas quiméricas lograron exponer el epitope elegido en la conformación adecuada, similar sino idéntica a la presente en los viriones. Las construcciones expresadas en el sistema Baculovirus recombinante-céluias de insecto fueron inoculadas i.m. en bovinos en dos dosis de 30 ó 100 μg. La versión delecionada indujo una respuesta humoral con altos niveles de IgG1 y buena actividad neutralizante a los 90 días post vacunación (d.p.v). Se evaluaron las mismas construcciones como vacunas genéticas. Ratones vacunados con ADN codificante para estas quimeras respondieron con un perfil de respuesta Th1, presentando altos niveles de IgG2a. Bovinos vacunados con ADN codificante de la versión delecionada de la quimera, desarrollaron títulos de IgG1 anti VFA específicos tras una sola dosis (15 d.p.v) de 150 μg, pero los niveles de IgG2 prevalecieron a partir de los 45 d.p.v. En este trabajo se propone una estrategia de control de la FA mediante vacunación, combinando la utilización de proteinas recombinantes y ADN a fin de lograr una respuesta protectiva a largo plazo, sin los riesgos asociados a las vacunas a virus inactivado.

Tesis (Doctora en Ciencias Químicas) - - Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas, 2015

La expansión de la frontera agrícola ha afectado las poblaciones silvestres animales en Argentina. Particularmente la distribución natural de la iguana overa (Salvator merianae) ha quedado inmersa en áreas expuestas a plaguicidas. El sistema inmune es un excelente indicador de la salud de los organismos, por lo que este trabajo tuvo como objetivo evaluar el efecto de los agroquímicos más utilizados en el país (cipermetrina, glifosato y clorpirifos) y de sus combinaciones, sobre el sistema inmune de S. merianae. Los parámetros inmunológicos evaluados fueron: recuento total y diferencial de glóbulos blancos, índices de lobularidad y de heterófilos/linfocitos, anticuerpos naturales y actividad del sistema de complemento. Complementariamente, se evaluaron los niveles de corticosterona en sangre y el crecimiento corporal de los individuos. Los resultados sugieren que los plaguicidas aplicados en menores concentraciones que las utilizadas en la agricultura actual, pueden inducir alteraciones en el sistema inmune de embriones y juveniles de S. merianae. Las diferentes respuestas inmunológicas, endócrinas y/o de crecimiento dependieron de las características del formulado, de la marca comercial probada y el método de exposición: individual o combinado, reconociendo interacciones entre los componentes de las mezclas. En animales expuestos durante el desarrollo embrionario, los efectos también dependieron de las diferentes concentraciones y de la etapa embrionaria de los individuos al momento de la exposición. En base a los resultados obtenidos, se sugiere continuar con la evaluación de los efectos de plaguicidas, empleando biomarcadores que permitan identificar las condiciones reales de exposición en las que se encuentra esta especie en su ambiente natural.

El presente trabajo evalúa los impactos de la adopción de tecnología agrícola en un conjunto de resultados que incluyen el ingreso de los hogares, la seguridad alimentaria, y diferentes medidas de productividad. En particular, se evalúa el Programa Agrícola de Innovación Tecnológica (PATCA) en la República Dominicana, que tuvo como objetivo aumentar la productividad agrícola y los ingresos de los pequeños agricultores mediante el fomento de la adopción tecnológica. Este trabajo hace uso de la asignación aleatoria del programa para inducir una variación exógena en la adopción de tecnología. Se utiliza una encuesta integral de hogares para una muestra de 2.214 agricultores, incluidos beneficiarios directos, beneficiarios indirectos y controles. Las estimaciones de 2SLS indican que la adopción de una tecnología agrícola provista por el programa PATCA mejoró el estado de seguridad alimentaria de los hogares beneficiarios en alrededor de 19%, aunque no se encontraron efectos en los ingresos del hogar. Se encuentra diferentes patrones de adopción e impactos en las medidas de productividad para cada una de las dos tecnologías analizadas (riego y rehabilitación de pastizales). La inferencia se basa en un método de corrección de Bonferroni que controla por pruebas múltiples. Además, una evaluación preliminar de los efectos indirectos no validó las hipótesis de que podrían producirse efectos indirectos a nivel geográfico.

La fiebre aftosa es una enfermedad de gran importancia económica que afecta principalmente al ganado bovino. Esta enfermedad está causada por un picornavirus, el virus de la fiebre aftosa (VFA). El control de la enfermedad se lleva a cabo mediante eliminación de los animales infectados y vacunación con vacunas basadas en virus inactivado. Existen varias desventajas relacionadas con la producción y el uso de tales vacunas, entre las que están la reintroducción de la enfermedad debida a la manipulación de grandes masas virales o a la incorrecta inactivación del virus, por lo que el desarrollo de vacunas recombinantes más seguras aparece como una alternativa de gran interés. En el presente trabajo se estudió la posibilidad de expresar sitios antigénicos simples y complejos derivados del VFA en diferentes sistemas de expresión. La poliproteína P1, precursora de las proteínas estructurales del virus, pudo expresarse con éxito en un sistema bacteriano y en el sistema “baculovirus-células de insecto”. Sin embargo, las diferentes versiones de esta proteína no fueron capaces de montar una respuesta efectiva contra el VFA,probablemente debido a un incorrecto plegamiento espacial. Por otro lado, el sitio antigénico inmunodominante (sitio A) presente en el loop V-H de la proteína VP1 se expresó con éxito como fusión a la proteína transportadora core del virus de la hepatitis B (VHB) en células de insecto infectadas con baculovirus recombinantes. Esta proteína quimérica no adoptó Ia estructura multimérica esperada, la que se consiguió mediante coinfecciones con un baculovirus que expresaba la proteína core. De todos modos, las partículas obtenidas resultaron pobres inmunógenos cuando se inyectaron en animales experimentales, hecho debido probablemente a la baja densidad de epitopes derivados del VFA en las preparaciones vacunales. Finalmente, tanto el sitio A como la poliproteína P1 pudieron expresarse como fusión a la glicoproteína gp64 del baculovirus AcNPV. Estas proteínas quiméricas se localizaron tanto en la membrana de células infectadas como en la superficie de los baculovirus recombinantes. Esta localización asegura una conformación particulada sobre un soporte fosfolipídico (características relacionadas con el aumento de inmunogenicidad de sitios antigénicos) y facilita la purificación de los inmunógenos. Cuando se vacunaron ratones con estas construcciones, los baculovirus llevando el sitio A y las células infectadas con éstos despertaron una respuesta inmune humoral neutralizante contra el VFA, aún en ausencia de adyuvantes. De nuevo, las construcciones llevando P1 fallaron para montar una respuesta inmune humoral neutralizante, probablemente debido a un incorrecto plegamiento espacial. La posibilidad de producir baculovirus recombinantes y células infectadas que lleven en sus superficies sitios antigénicos derivados de patógenos de interés veterinario mediante infección de larvas puede convertirse en una manera sencilla y económica de producción de vacunas de nueva generación.

El parásito Echinococcus canadensis G7 (filo Platelmintos, clase Cestoda) es uno de los agentes causantes de la echinococcosis, zoonosis crónica que afecta tanto a los seres humanos como a mamíferos domésticos y salvajes, y considerada una enfermedad prioritaria por la Organización Mundial de la Salud. A pesar de su gravedad e incidencia en el mundo aún no se dispone de datos genómicos o herramientas terapéuticas y de diagnóstico eficaces para el tratamiento de la infección. La información presentada en esta tesis permite comprender características biológicas de esta especie y provee información que puede ser utilizada para el diseño de nuevas herramientas de control. En este trabajo se secuenció, ensambló y anotó el genoma de 115 Mb de E. canadensis G7. Se identificaron 11435 genes y mediante análisis de ortología se determinaron 881 grupos de genes específicos de cestodos y 581 grupos específicos del género Echinococcus. Estos análisis permitieron identificar genes que podrían ser nuevos blancos terapéuticos. Este es el primer trabajo de genómica comparativa entre las especies de Echinococcus, y mediante el cual se determinó un alto grado de variabilidad genética entre E. canadensis G7 y E. granulosus G1, a pesar de que ambas especies pertenecen al complejo E. granulosus sensu lato y presentan un fenotipo similar del estadío de metacestodo. Los análisis filogenéticos basados en el análisis de SNPs de genomas completos confirmaron a E. canadensis G7 como una especie diferente respecto a E. granulosus G1. Asimismo, se identificaron SNPs en genes del metabolismo de Echinococcus que podrían tener un impacto en su función. La validación de SNPs permitió desarrollar nuevos marcadores moleculares nucleares para diferenciar las especies de Echinococcus que infectan a animales y al hombre en Argentina, y complementan a los marcadores mitocondriales y ribosomales utilizados. Además, se analizaron tres características epigenéticas particulares: la distribución de islas CpG, el sistema de metilación del ADN y componentes de la vía de pequeños ARN basados en el análisis estructural proteína-ARN. Los resultados sugieren que Echinococcus posee mecanismos de regulación génica aún desconocidos y diferenciales entre las especies. Por otra parte, el estudio del uso de codones de Echinococcus reveló que la principal fuerza evolutiva que moldea su uso es la selección. Si bien se identificaron codones que son utilizados más frecuentemente no se encontraron diferencias entre las tres especies de Echinococcus. Los datos generados en esta tesis contribuyeron a la construcción de la base de datos WormBase ParaSite (https://parasite.wormbase.org/), especializada en parásitos platelmintos y nematodos y del Nodo Bioinformático IMPaM (http://impam2.fmed.uba.ar/) en el que se implementaron herramientas especializadas para el análisis de cestodos. La disponibilidad de un nuevo genoma es fundamental para entender la biología de un organismo patógeno, y más aún en aquellos con limitaciones para su mantenimiento y manipulación en el laboratorio.