Investigación
Proyecto de investigación actual
Mejorar la seguridad alimentaria mundial rastreando el origen, la diversidad y las condiciones de nicho de patatas amargas cultivadas
Los sistemas alimentarios contemporáneos no son diversos. Ante el cambio climático, son propensos al fracaso y tienen un alto impacto ecológico negativo. La agrobiodiversidad es la forma más efectiva de diversificar los sistemas alimentarios y reforzar la seguridad alimentaria, impactando positivamente el medio ambiente local y las familias indígenas y locales de bajos ingresos. Sin embargo, los cultivos menores/huérfanos a menudo no están explorados a pesar de su enorme potencial. En este proyecto, propongo reforzar la seguridad alimentaria mediante el estudio de la diversidad genética y química y la predicción de las condiciones adecuadas para el cultivo de cultivos huérfanos inexplorados, como las especies de papas poco comunes que producen tubérculos.
El potencial de las llamadas especies de papas "amargas" cultivadas localmente como cultivo alimentario no se aprovecha actualmente debido a los alcaloides tóxicos, lo que las hace más complejas de procesar que las papas comunes. Debido a que requieren liofilización, un proceso que los pueblos indígenas andinos desarrollaron y sigue en práctica en los países andinos, produciendo chuño y tanta. Estas papas amargas son resistentes a la sequía y las heladas y maduran temprano, características que son importantes para adaptar la agricultura al cambio climático. Para disminuir los niveles de amargura y toxicidad y traducir rasgos deseables (p. ej., resistencia a sequías y heladas) a la papa común, i) estudiaré los genomas de estos cultivos huérfanos, ii) compararé su diversidad genética y química a través de la caracterización de cultivos frescos y material histórico y iii) proyectaré la distribución de las especies de papas amargas como cultivos viables en 30 años.
Proyectos de investigación anteriores
Diseño de cepa de levadura
Como bioinfórmata en BioPhero - FMC, desarrollé, implementé pipelines y analicé datos multiómicos para contribuir al desarrollo de nuevos y mejores productos de feromonas. Con el objetivo principal de interrumpir el apareamiento de insectos para controlar las plagas, ¿no es una solución ingeniosa y elegante?
Este nuevo rol me permitió usar mis habilidades bioinformáticas para resolver problemas apremiantes como el cambio climático y la seguridad alimentaria. Con mi pasión y experiencia, fui parte de la transición hacia un futuro más sostenible, donde las feromonas serán el principal método de control de plagas.
Paleogenómica de cortezas de Cinchona : sobre la diversidad química y genómica de las cortezas históricas de los árboles de la quina
El árbol de la quina (Rubiaceae:Cinchona spp.) se ha utilizado ampliamente para tratar la malaria durante cientos de años debido al contenido de compuestos de quinolina que se almacenan en la corteza. Originario de los Andes y conocido por los pueblos indígenas por su efecto mejorador de las fiebres altas recurrentes, los boques nativos de Cinchona fueron intensamente explotados. Posteriormente, se establecieron plantaciones en otros países tropicales. A pesar de la importancia económica y farmacéutica del árbol de la quina, cuestiones taxonómicas han impedido dilucidar la historia evolutiva del Cinchona género y su relación potencial con su diversidad química.
Además, con el advenimiento de la paleogenómica, ahora es posible obtener, analizar y autenticar el ADN de muestras históricas, que a menudo carecen tanto de comprobantes como de información sobre su procedencia. En este proyecto de doctorado utilicé las cortezas de Cinchona como modelo de museografía de la madera con el objetivo de brindar nuevas perspectivas sobre el origen, aplicación e importancia del árbol de la quina. Esta tesis muestra que los alcaloides de quinolina en muestras históricas de corteza permanecen estables 150 años después, dando vida a especímenes de museo y arrojando nueva luz sobre la diversidad química y la historia de selección del árbol de la quina. También presenté el primer borrador del genoma de Cinchona pubescens, y se sugiere que genome skimming puede proporcionar una resolución filogenética más precisa que un kit comercial de target capture. Finalmente, se muestra cómo se pueden utilizar enfoques genómicos para rastrear muestras de procedencia desconocida hasta su origen genético.
- Tesis del doctorado.
Identificación in silico de nsSNPs en genes de resistencia de variedades de silvestres y cultivadas de Oryza (arroz)
El arroz es el alimento básico de gran parte de la población humana en el mundo. Los patógenos amenazan las plantas de arroz. Sin embargo, las plantas han desarrollado dos mecanismos de defensa para resistir a los patógenos. Este estudio se centró en las proteínas resistentes (R) en diferentes variedades de arroz codificadas por genes NBS-LRR. Se ha encontrado que algunos motivos en el dominio LRR que están bajo fuerte selección positiva en arroz cultivado y otras especies de pastos. En este estudio, nuestro objetivo fue determinar si esta característica también estaba presente en las variedades de arroz silvestre y en qué medida. Se utilizaron como materiales los datos del genoma de nueve variedades de arroz, incluyendo Oryza sativa japonica y Oryza sativa indica como arroz cultivado. YOryza barthii, Oryza brachyantha, Oryza glumaepatula, Oryza meridionalis, Oryza nivara, Oryza punctata y Oryza rufipogon como variedades de arroz silvestres. la identificación de genes R se realizó con búsquedas de homología y enfoques HMM a través de PRGDB, luego se anotó con InterProScan, HMMPam y Pepcoil. El análisis de ortólogos se realizó utilizando filogenia y enfoques basados en secuencias (Orthofinder).
El análisis filogenético se realizó a través de Fasttree utilizando la región CC-MHD. Finalmente, se realizó un análisis de selección positiva con yn00 de PAML. Identificamos el número de genes R que van desde 204 (O. meridionalis) a 551 (O. sativa indica). Se encontró una tendencia de distribución común de los genes que codifican NBS-LRR en los cromosomas en todas las variedades; los cromosomas 11 y 12 retuvieron del 26% al 40% del total de cantidad de genes R. Adicionalmente, obtuvimos 405 clados de ortólogos de genes R que abarcan la región CC-MHD en todas las variedades, lo que sugiere una rápida evolución conservada y una ventana para mejorar la resistencia de las variedades silvestres en las variedades cultivadas. Los resultados del análisis filogenómico confirmaron los resultados anteriores, mostrando que O. rufipogon y O. nivara están muy relacionados con cultivares de O. sativa. Oryza barthii está estrechamente relacionado con O. glumaepatula, mientras O. brachyantha era más divergente de los demás. Análisis de presión de selección en dominios LRR entre los grupos de ortólogos de genes R mostraron que un grupo de genes R ortólogo, relacionado a la transducción de señales está bajo selección positiva (Ka/Ks=1,22). Además, su región central (xxLxLxx) está bajo fuerte selección positiva (Ka/Ks=2.11), mostrando que los genes R evolucionan rápidamente en Oryza domesticado y variedades silvestres. Y también podrían ser los sitios clave bajo selección en el proceso de domesticación del arroz.
- Tesis de maestría.
Genómica comparativa de dos cepas de Pasteurella que infectan bovinos y alpacas
La neumonía es una de las principales causas de mortalidad en las alpacas; y el segundo en alpacas neonatales. Puede ser causado por varios factores como bacterias, virus, diferentes condiciones del huésped o incluso todo lo anterior junto. Uno de los factores mencionados es el microorganismo Pasteurella multicida, que también está implicada en la pasteurelosis de otras especies domésticas, incluidas las alpacas. Sin embargo, poco se sabe sobre esta infección, a pesar de su importancia. Esta tesis tiene como objetivo comparar los genomas de ambas cepas que infectan bovinos y genomas de alpacas, 36950 y UNMSM, respectivamente, para conocer la estructura genómica de la cepa aislada de alpacas y determinar qué proteínas están relacionadas con la patogénesis en ambos hospedadores.
Por esa razón, secuenciamos el genoma de P.multocida que afecta a alpacas, realizamos un análisis genómico estructural y funcional y luego un análisis genómico comparativo con P. multocida 36950. Se encontró que las cepas UNMSM y 36950 de P. multocida comparten 1798 proteínas, de las cuales 121 fueron consideradas factores de virulencia. Adicionalmente, aunque la cepa 36950 presenta ICEPmu1, la cepa UNMSM no lo hace. Sin embargo, la UNMSM tiene una región única de 250 Kb entre seis P.multocida cepas multocidas. El análisis filogenético mostró que la proteína FUR (identificado como factor de virulencia) se conserva entre seis P. multocida cepas multocidas. Por otro lado, la proteína OMPH es variable entre esas cepas. También encontramos que el gen atpD de P.multocida UNMSM fue muy variable entre el de las otras cuatro subespecies, lo que probablemente significa que la cepa UNMSM puede considerarse una nueva subespecie.
- Tesis de licenciatura.