|
RESUMEN
Por varias décadas se ha reconocido que las herramientas de la biología molecular moderna proporcionan una oportunidad para aumentar la comprensión de los procesos biológicos y de aplicar este conocimiento para mejorar la productividad y la calidad de los productos derivados de las plantas. Más recientemente, ha habido un enorme desarrollo de métodos de alto rendimiento de procesamiento de datos, permitiendo la investigación simultánea de la estructura y función de una gran cantidad de genes y de sus productos derivados. En este contexto, la genómica estructural, la bioinformática y la genómica funcional constituyen una revolución para la investigación básica y aplicada en vegetales.
En Chile, los productos derivados de las plantas constituyen un porcentaje sustancial de las exportaciones, como uno de los pilares de la economía nacional. Entre éstos, los frutales constituyen un grupo de particular relevancia. En este contexto, se puede agregar valor y ampliar las exportaciones aplicando estas nuevas herramientas de análisis genético en cultivos estratégicos para el país. Por el contrario, se puede verificar la pérdida de sus ventajas agroindustriales si estas tecnologías son aplicadas con éxito por otros, o si los resultados y/o aplicación de los nuevos conocimientos no están disponibles en el momento adecuado o tienen un alto costo. En particular dos factores muy importantes son (i) que gran parte del trabajo a nivel internacional está dirigido a cultivos que difieren de aquellos relevantes para Chile (ii) que las capacidades de investigación en estas áreas en chile no están desarrolladas. La mayor parte de la investigación en genómica de plantas se ha centrado en especies modelo o en cultivos anuales tales como cereales, canola y algodoón, aunque hay algunos proyectos que se relacionan con especies estratégicas para la economía chilena, tales como uva, pino y eucalipto. Sin embargo, aún en estos casos suele no haber coincidencia con las variedades de interés local o las características de interéspara las exportaciones chilenas. Además del trabajo actualmente en desarrollo en vid a nivel internacional, un mínimo porcentaje se relaciona con caracteres de interés en uva de mesa. Cabe destacar que este producto constituye la principal fruta de exportación de Chile, con retornos por más de US$ 500 millones anuales.
Mucha de la información desarrollada a nivel internacional en proyectos de otras especies o variedades podría ser útil para cultivos de importancia en chile. Sin embargo, la posibilidad de acceder y de utilizar tal información depende estrechamente de aumentar las capacidades de investigación en chile. Por ejemplo, en el último año se ha venido formando un consorcio internacional para la investigación en génomica de la vid; la participación de investigadores chilenos en este consorcio internacional dependerá de si se dispone de recursos que permitan una participación activa en dicho consorcio. Aún cuando la información sea dominio público, sin una consolidación de las capacidades de investigación en genómica de plantas en chile es poco probable que este conocimiento pueda ser utilizado de una manera oportuna y en consecuencia efectiva.
El proyecto propuesto trata directamente estos problemas, estableciendo un consorcio para la investigación en genómica de vegetales. Su desarrollo involucra a universidades, al instituto de investigaciones Agropecuarias y a representantes del sector productivo, lo que sonstituye una red de investigación con la masa crítica requerida para un programa de genómica funcional de vid que apunta a características de alto valor productivo y de calidad, y que a la vez establece los fundamentos para otros proyectos futuros, y un centro de servicios en genómica funcional que consolidará las capacidades de investigación no solamente de las instituciones que participan en el proyecto, sino de toda la comunidad científico-tecnológica chilena.
el presente proyecto tendrá como resultados directos la creación de una unidad de investigación y desarrollo (I/D) en genómica funcional y la creación de un Centro de Servicios (CS) encargado de suministrar la secuenciación, bioinformática básica y microarreglos sobre una base costo-eficiencia. La estructuración de estas unidades permitirá el desarrollo de los proyectos de investigación y la instalación de las cpacidades tecnológicas en forma independiente. En la unidad de I/D se ejecutarán dos proyectos asociados: a) el desarrollo de la semilla y la maduración de la baya, con particular interés en el desarrollo de carácter apirenia, y b) la interacción Botrytis-vid, focalizado en las alteraciones de la planta frente a la infección por este patógeno. Entre los resultados directos esperados para a) se tienen: 1) la obtención de genotecas correspondientes a distintos estados de desarrollo del racimo y bayas de la vid; 2) base de datos de "ESTs" relacionados al proceso de desarrollo de la baya de variedades semilladas y no semilladas de vid; 3) identificación y clasificación mediante bioinformática de genes relacionados a distintos procesos, tales como: genes asociados a la diferenciación floral y al desarrollo de la baya y racimo, genes presuntamente relacionados con la formación de semillas, y genes activados por giberelina (GA3) y por la presencia de semilla. Para b) los resultados esperados consisten de: 1) identificación de genes de vid involucrados en la respuesta a la infección por Botrytis; y 2) genes involucrados en la respuesta a ácido jasmónico o ácido salicílico.
Para llevar a cabo el proyecto las instituciones participantes se asociarán en un consorcio que será regulado por un Directorio compuesto por un miembro de cada una de las instituciones participantes. La dirección del proyecto corresponderá al Director Científico, acompañado de Director Alterno y un Gerente General del proyecto, además de un coordinador para la Unidad de I/D (y los proyectos asociados) y un gerente responsable del Centro de Servicios.
El proyecto contempla en su primera etapa la instalación y puesta en marcha del centro de servicios, la toma de muestras de material biológico y elaboración de genotecas. Dado que tanto la elaboración de genotecas como la secuenciación dependerán de desarrollo estacional de la vid estas se realizarán a lo largo del primer y segundo año. Durante los lapsos de tiempos se aprovechará las capacidades del Centro de Servicios instaladas para otorgar servicios a otros proyectos sobre una base costo-efectiva. Una vez obtenidas las 100.000 secuencias de los fragmentos, que se pretenden secuenciar en este proyecto, se procederá con los experimentos de microarreglos relativos a los proyectos específicos. Esta organización y las metodologías del proyecto utilizarán la infraestructura de la red universitaria de informática y sistema de comunicaciones tradicional para asegurar la adecuada coordinación y comunicación permanente de los distintos grupos de investigadores geográficamente distantes.
Entre los riesgos asociados al proyecto se pueden distinguir aquellos que afectan 1) la manipulación del material biológico y de las metodologías involucradas; 2) aquellos que afectan a los servicios y resultados del proyecto y 3) aquellos que afectan la propiedad intelectual y posterior explotación de los resultados. Entre los primeros el riesgo principal se traduce en la baja calidad de las genotecas y genes, redundancia de los clones en la selección y la contaminación del material biológico. Entre los segundos tenemos, desperfectos técnicos, calidad de las membranas y la baja demanda, alta competencia y mala divulgación o promoción de los servicios. Los productos in silico están sujetos a las vulnerabilidades de software, pérdidas por robo o baja seguridad de las redes. Finalmente para los últimos los riesgos principales están asociados a limitaciones de la legislación chilena y baja demanda de patentes y resultados propuestos. Para todas las categorías anteriores se tienen contemplada dentro de la metodología soluciones específicas que permitirán alcanzar la calidad y seguridad apropiadas para lograr con éxito los resultados propuestos.
En este núcleo se pretende generar y coordinar las capacidades de secuenciamiento en gran escala, preparación de microarreglos, perfiles proteícos y capacidades de bioinformática para establecer una plataforma científico-tecnológica inexistente en el país que facilite en esta etapa inicial la generación de información nueva y con potencial uso en estudios aplicados en especies frutales. La generación de estas capacidades nos ayudará a obtener información sobre la participación de genes o procesos determinados que nos permitirá en un mediano plazo contribuir a solucionar algunos problemas que afectan al sector agrícola nacional. La implementación de estas capacidades en una forma integrada en el núcleo tecnológico y las múltiples interacciones con grupos de vanguardia asegurará una continuidad de sus capacidades más allá del tiempo que demande esta propuesta.
La actual propuesta incluye las sugerencias realizadas por el comité evaluador a la propuesta presentada en el concurso anterior. Entre estas se puede mencionar:
a) El trabajo del consorcio se concentra en la vid.
b) Un proyecto del INIA, que participaba en un proyecto diferente al presentado por nuestro grupo en la presentación anterior, acogió las sugerencias del comité evaluador y concentró su trabajo en la interacción Vid-Botrytis, incorporándose a esta iniciativa.
c) Se incorporó un Gerente de proyecto, así como un gerente en el Centro de Servicios.
d) La metodología a utilizar en la realización del proyecto se explica en detalle. |