Genómica funcional y biología de sistemas.

Proyecto Específico Cartera 2013 - 2019
Resumen Ejecutivo

La agricultura en la Argentina se encuentra ante un nuevo escenario socioeconómico que presenta nuevas demandas a la que debe hacer frente. La principal demanda es el aumento de la producción como se detalla en El Plan Estratégico Agroalimentario y Agroindustrial. Se espera a su vez que el incremento de la producción se alcance de una forma sustentable, disminuyendo la impronta humana sobre el ambiente. Por otro lado, los consumidores agregan la demanda de calidad agroalimentaria, en consonancia con la demanda de aumentar el valor agregado de la producción primaria como tema de gran importancia para el desarrollo de la economía del país. Esta demanda se traduce en alimentos más sanos, con características beneficiosas para la salud y de mejor calidad nutricional. Otro factor para agregar al nuevo escenario planteado es la alteración producida en la agricultura por los efectos del cambio climáticos (aumento de sequias e inundaciones de forma aleatoria; IPCC, 2007/2008). Estos cambios obligarán a mejorar los cultivos más rápidamente que en la actualidad para que respondan en condiciones cambiantes del clima, es decir que resistan mejor a los distintos estreses, tanto abióticos (sequía, salinidad, pH), como bióticos, ya que en las nuevas condiciones también aparecerán patógenos más rápidamente adaptados que no existían en la condiciones previas.
Es por lo tanto el problema objeto de este PE resolver el aumento de la productividad y calidad de cultivos en una forma sustentable y armónica con el medioambiente.
Para llevar a cabo esta tarea se propone el estudio de los mecanismos fundamentales de los factores que afectan la productividad y la calidad de los productos agrícolas mediante el uso de tecnologías post-genómicas enmarcadas en una aproximación holística de biología de sistemas. Esta aproximación permitirá conocer el funcionamiento a nivel fisiológico-molecular de estos procesos de manera que se puedan diseñar estrategias para intervenir en los mismos evitando las pérdidas o aumentando la calidad de los productos agroalimentarios. Se seleccionarán materiales vegetales con características contrastantes o sometidos a diferentes estreses y estudiarán mediantes transcriptómica, regulación mediante sRNAs (sRNAomica), metabolómica y epigenómica de forma concertada para identificar los componentes celulares (genes, regulaciones, metabolitos) involucrados en los procesos en estudios para encontrar los jugadores claves. Como los procesos en estudio son de gran complejidad la aproximación de biología de sistemas permitirá encontrar nuevas redes (ya no genes o metabolitos individuales) asociadas a los procesos en estudio y aún más interesantemente, la relaciones entre los actores de la red que responden al fenotipo en estudio. Este nos permitirá producir nuevas estrategias innovadoras que podrían aportar a los programas de mejoramiento material e información de gran interés. El foco del proyecto esta puestos en dos grandes objetivos: 1) evitar las pérdidas de productividad producida por estreses bióticos y abióticos y 2) aumento de la calidad nutricional (incremento de niveles de vitaminas o moléculas antioxidantes) y organoléptica (aroma, sabor, color y pungencia) de agro alimentos. Además estudiaremos el proceso denominado Vigor (específicamente su componente epigenético) en relación a los mismos caracteres mencionados, ya que resulta una interesante posibilidad para responder a las demandas de forma sustentable.
Trabajaremos con sistemas biológicos modelo y también con cultivos de interés comercial como el maíz, girasol, soja y vid para los problemas de estrés (bióticos: virus y hongos; abióticos: senescencia, sequía y salinidad) y hortícolas (tomate, papa y pimiento) para los desarrollos de aumento de calidad (nivel de vitaminas, moléculas antioxidantes, color y palatabilidad) de los frutos y tubérculos. Para llevar a cabo estos objetivos se ha conformado una red multidisciplinaria de trabajo que incluye a grupos con experiencia en el uso de las tecnologías a utilizar en conjunto con otros grupos con gran experiencia en los cultivos foco del proyecto.