Resultados relevantes de la investigación y el desarrollo tecnológico

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(1)1. Juihdíxi I] d J Jnvflgación y J L)uroiiíj fiuiogiu ...../. 1. ._._. -. i1• :. .:f. a..-. (. •'\ \. :; -.. (-. -. Subdirección Investigación Estratégica 1 8 50 3Coi.. ... 1. _-._-"-- ------.-- -.-.- -. -- - --.. Santa Fe de Bogotá, mayo de 1998. ................................

(2) ¿2. ):'. .,_..;_. L y. Resulta.,ldos Relevantes de Ja Invesfigación y el D JCO. Subdirección Investigación Estratégica. Z-. Y).

(3) Junta Directiva Presidente Caros Murgas Guerrero Ministro de Agricultura Alvaro Abisambra Abisambra Representante del ICA Camilo Aldana Vargas (CEGA) Representación Centros de Inves-tigación Privados Asociados Elías Barrero Solano (Fedefondos) Representación de los Gremios Asociados Saúl Guayacán Gutíerrez Representación de las Universidades Representación de las Entidades Territoriales Asociadas Cesar Augusto Londoño M. Representación de las Juntas Regionales o de Centros de Investigación. Suplentes. Luis Arango Nieto Viceministro de Coordinación de Políticas Gabriel Cadena Gómez CENICAFE Fransico Dávila Ricciardi CONALGODÓN Germán Arteaga Meneses Universidad de Nariño Jaime baza Retrepo Fundación Buen Pastor. Cuerpo Directwo Alvaro Francisco Uribe Calad Director Ejecutivo Andrés Laigneleth Sierra Subdirector Investigación Estratégica. Coordinador General Alvaro Francisco Uribe Calad. 1 Compilación y Edición. Juan Jaramillo Vásquez Subdirector Sistemas de Producción. Ricardo Torres Carrasco Subdirector Investigación Estratégica. Ricardo Trujillo Pacheco Subdirector Administrativo y Financiero. Pilar Donado Godoy Investigador Salud Animal. Darío Sánchez Poeso Oficina Asesora de Relaciones Externas. Andrés Laigneleth Sierra Coordinador Biotecnología Agrícola. Margarita Ramírez González Oficina Asesora Desarrollo Humano. Revisión Técnica. Jaime Jiménez Villarraga Oficina Asesora de Planeación. Tito Efraín Díez Muñoz Coordinador Nutrición Animal. Carlos Alberto Herrera Heredia Director Regional 1. Rodrigo Martínez Sarmiento Investigador Recursos Genéticos Animales. Beatriz Escobar González Director Regional 2. Rubén Darío Toro Ortíz Investigador Biotecnología Animal. Alvaro Toloza Palomino Director Regional 3. Nydia Quesada Castellanos Secretaria Programa Nacional de Recursos Genéticos Vegetales. Sergio Corras Peláez Director Regional 4 German Aya Silva Director Regional 5 Alvaro Bocanumenth Puerta Director Regional & Christian Mora Padilla Director Regional 7 Jaime Triana Restrepo Director Regional 8 Maria Claudia Waiker Herrera Director Regional 9 Salvador Roias González Director Regional 10. Diagramación y Armada Electrónica Fredy A. Bacarés Duarte Oficina de Relaciones Externas.

(4) INTROD ( T CC ÓN En resumen se puede afirmar que & resultado más destacable de las actividades de la Subdirección de Investigación Estratégica durante 1997, es la consolidación de una capacidad nueva de investigación y desarrollo, en áreas claves para la competitividad agrícola en el largo plazo, y también, la consolidación de unos modelos de gestión de la investigación que han contribuido al cambio institucional de CORPOICA y al sistema Nacional de Investigación Agropecuaria. Esta capacidad está representada en un conjunto de nuevas tecnologías, métodos, estrategias y destrezas que han sido o están estandarizadas y validadas para la implementación de las líneas de investigación en curso. Mirando con esta óptica, los resultados más importantes pueden ser agrupados en cuatro grandes áreas: Conservación y Manejo Sostenible de Recursos Genéticos, Biología Molecular y Celular, Control Biológico y Modelos de Optmización de Uso de Recursos Naturales. Por su propia naturaleza, estas líneas de investigación están siendo desarrolladas en función de programas yio proyectos de mediano y largo plazo, pero ya han producido resultados parciales o intermedios de mucho interés, a partir de los cuales, se están haciendo contribuciones importantes a planes yio proyectos que se están desarrollando en el corto plazo para responder a problemas prácticos. Son particularmente importantes los desarrollos alcanzados en control biológico de plagas mediante la cría y liberación de parasitoides (Cataloccus graridis para el picudo del algodonero, Copidosoma. sp.)para el pasador del lulo y Delphastus pasillus para las moscas blancas) y la formulación y producción experimental de bioplaguicidas (Metarhizum anisopliae para la Langosta Llanera, Verticillium lecanii para las moscas blancas y Bacillus thuringiensis) los cuales han sido objeto de varios reconocimientos internacionales y nacionales (COLCIENCIAS y OICB). El modelo que se ha seguido para el manejo de recursos genéticos, incluye de un lado, la construcción del Banco Nacional de Germoplasma y de otro lado, el desarrollo de un sistema múltiple de caracterización (morfológica, fisiológica, bioquímica, molecular), como estrategia para promover su aprovechamiento y adicionar valor agregado a los mismos y la formulación de una política de acceso a los recursos genéticos, son también ya reconocidos a nivel internacional. Los métodos de Biología Molecular y Celular, ofrecen ventajas muy importantes, precisión, reproductibilidad y rapidez, que combinadas con técnicas convencionales permiten aplicar estrategias de desarrollo tecnológico muy poderosas y versátiles. CORPOICA ha hecho un esfuerzo muy grande para acceder y dominar estas técnicas y actualmente cuenta con capacidad para aplicarlas en distintos campos como la caracterización de recursos genéticos y la caracterización y diagnóstico de patógenos; así mismo, con base en el uso de este tipo de tecnologías se han obtenido plantas y materiales transgénicos (tabaco, plátano), los cuales se encuentran en diferentes fases de evaluación (laboratorio e invernadero)..

(5) El uso más eficiente de los recursos naturales, y la aplicación de criterios de sostenibilidad, requieren el desarrollo de enfoques de carácter sistémico que permitan establecer las condiciones de equilibrio entre los niveles de producción ylos de regeneración de la base natural aprovechada, con el fin de establecer modelos de manejo de agroecosistemas, sistemas de producción, cultivos, y ganado, mejor adaptados a las condiciones "tropicales " de la agricultura del país. En esta dirección, se han tenido también resultados innovadores especialmente en las áreas de nutrición y ecofisiología: evaluación de forrajes nativos para sistemas de producción ganaderos en Colombia y los estudios de dinámica de nutrientes para mejorar la fertilización de cultivos. Simultáneamente, con el progreso de la investigación, la Subdirección ha desarrollado y validado nuevos modelos de gestión y organización de la investigación y la transferencia de tecnología que han posibilitado una vinculación más estrecha y efectiva con los productores, una mejor vinculación con la comunidad científica internacional y mayor eficiencia en la obtención de recursos adicionales. Estos modelos se han desarrollado en el contexto de una estrategia general que busca el acceso a nuevas tecnologías y su adaptación a las condiciones de los sistemas de producción agropecuarios del país. Dentro de estos modelos de gestión, se destacan el sistema de organización y manejo de los Programas de Investigación, como unidades básicas de Especialización Flexible, alrededor de áreas temáticas y las principales tecnologías genéricas asociadas, los Planes de Investigación, con-. ceptualizados en términos de procesos de innovación tecnológica y ejecutados mediante mecanismos altamente participativos con los usuarios, tanto a nivel de sistemas de producción específicos, es el caso del Plan de la Modernización Ganadera, desarrollado en concertación con los gremios de la ganadería, como a nivel de agroecosistemas, como es el caso del Plan de Manejo Sostenible de la Mojana, el cual está siendo considerado por agencias internacionales como proyecto piloto para el aprovechamiento de sistemas inundables. Igualmente, se adaptó un Sistema de Planeación Estratégica específico para el desarrollo de actividades de investigación y desarrollo, y se aplicó al caso de la Biotecnología en Colombia, en colaboración con CAMBIOTEC y COLCIENCIAS. Todo el acervo conceptual, técnico y práctico acumulado, le ha permitido al equipo de ¡a Subdireccción participar y contribuir en forma muy activa a la formulación e implementación de políticas corporativas, y de gobierno, tanto a nivel nacional como internacional, en varios campos relacionados con sus actividades en los sectores Agropecuario, Medio Ambiente y Ciencia y Tecnología. Este Informe Ejecutivo contiene una selección de los resultados más importantes obtenido por cada uno de diez programas de investigación de la Subdirección, presentados en una forma breve y al final, un cuadro anexo en donde se han clasificado estos resultados de acuerdo con la especie o sistema de producción en los cuales se investiga, y el tipo de técnicas y/o métodos que se aplican..

(6) (.XI)NTENII) () CAPITULO 1 NTROD .COON INOMFS.*11.'CL;;*i IYOS DE tOS >RcAAS 9. 1.1. PROGRAMA NACIONAL DE BIOTECNOLOGÍA AGRÍCOLA. 1.2. PROGRAMA NACIONAL DE BIOTECNLOGÍA ANIMAL. 15. 1.3. PROGRAMA NACIONAL DE RECURSOS GENÉTICOS VEGETALES. 23. 1.4. PROGRAM A NACIONAL DE RECURSOS GENÉTICOS ANIMALES. 31. 1.5. PROGRAMA NACIONAL DE MANEJO INTEGRADO DE PLAGAS -MIP-. 37. 1.6. PROGRAMA NACIONAL DE SALUD ANIMAL. 41. 1.7. PROGRAMA NACIONAL MANEJO INTEGRADO DE SUELOS Y AGUAS. 51. 1.8. PROGRAMA NACIONAL DE NUTRICIÓN ANIMAL. 59. 1.9. PROGRAMA NACIONAL DE ECOFISIOLOGÍA VEGETAL. 69. 1.10. PROGRAMA NACIONAL DE ECOFISIOLOGÍA ANIMAL. 75. CAP I TULO 2 CSTON CU:NTHCA Y IICNC)LOGICA NSTTLJCIO\AL 2.1.. PROGRAMA NACIONAL BIOTECNOLOGIA VEGETAL. 85. 2,2.. PROGRAMA NACIONAL BIOTECNOLOGIA ANIMAL. 85. 2.3.. PROGRAMA NACIONAL RECURSOS GENÉTICOS VEGETALES. 85. 2.4.. PROGRAMA NACIONAL RECURSOS GENÉTICOS ANIMALES. 87. 2.5.. PROGRAMA NACIONAL MANEJO INTEGRADO DE PLAGAS. 87. 2.6.. PROGRAMA NACIONAL SALUD ANIMAL. 88. 2.7. PROGRAMA NACIONAL MANEJO INTEGRADO DE SUELOS Y AGUAS. 88. 2.8.. PROGRAMA NACIONAL DE NUTRICION ANIMAL. 88. 2.9.. PROGRAMA NACIONAL DE ECOFISIOLOGIA VEGETAL. 89. 2.10. PROGRAMA NACIONAL DE ECOFISIOLOGIA ANIMAL. 89. Subdirección de investigación Estratégica 5..

(7) CAPITULO 3 CAPACITA'-"10N YTRANSFEENCA DETECNOL0GA 3.1. PROGRAMA NACIONAL DE BIOTECNOLOGIA AGRÍCOLA. 93. 3.2.. PROGRAMA NACIONAL DE BIOTECNOLOGIA ANIMAL. 94. 3.3.. PROGRAMA NACIONAL DE RECURSOS GEN ETICOS VEGETALES. 94. 3.4.. PROGRAMA NACIONAL DE RECURSOS GENETICOS ANIMALES. 99. 3.5.. PROGRAMA NACIONAL DE MANEJO INTEGRADO DE PLAGAS -MIP-. 99. 3.6.. PROGRAMA NACIONAL DE SALUD ANIMAL. 100. 3.7.. PROGRAMA NACIONAL DE MANEJO INTEGRADO DE SUELOS Y AGUAS. 101. 3.8.. PROGRAMA NACIONAL DE NUTRICION ANIMAL. 105. 3.9.. PROGRAMA NACIONAL DE ECOFISIOLOGIA VEGETAL. 98. 3.10.. PROGRAMA NACIONAL DE ECOFISIOLOGIA ANIMAL. 99. CAPITULO 4 PUBLICACIONES 4.1.. PROGRAMA NACIONAL DE BIOTECNOLOGIA AGRICOLA. 109. 4.2.. PROGRAMA NACIONAL DE BIOTECNOLOGIA ANIMAL. 110. 4.3.. PROGRAMA NACIONAL DE RECURSOS GENETICOS VEGETALES. 110. 4.4.. PROGRAMA NACIONAL DE RECURSOS GENETICOS ANIMALES. 112. 4.5.. PROGRAMA NACIONAL DE MANEJO INTEGRADO DE PLAGAS -MIP-. 112. 4.6.. PROGRAMA NACIONAL DE SALUD ANIMAL. 112. 4.7.. PROGRAMA NACIONAL DE MANEJO INTEGRADO DE SUELOS Y AGUAS. 113. 4.8.. PROGRAMA NACIONAL DE NUTRICION ANIMAL. 113. 4.9.. PROGRAMA NACIONAL DE ECOFISIOLOGIA VEGETAL. 114. 4.10. PROGRAMA NACIONAL DE ECOFISIOLOGIA ANIMAL. 114. CAPITULO 5. PRINCIPALES RESULTADOS 1997, ORDENAMIENTO POR ESPECIE/ SISTEMA 119. 6 Sulxtireccion de investigación Estratégica.

(8) 111. if'1i" n_f. iO3 y. i1._ .(. L',U. (2 ÍYJJ. f. .VliOQiíXf'Jí\3 :'Y. )5.

(9) yi). • 1 [>rogran:a Nauiona: de Bioiecno.kgía Agrícola El objetivo fundamental del Programa Nacional de Biotecnología Agrícola es desarrollar aplicaciones de los métodos modernos de biología celular y molecular para contribuir a aumentar la eficiencia de los procesos de investigación, impulsar el desarrollo tecnológico de la agricultura y ampliar la frontera del conocimiento. Se busca integrar el estudio de la biodiversidad con la biotecnología y el desarrollo económico y sostenible de la agricultura, sobre una base sólida de investigación básica y aplicada.. Métodos de selección y multiplicación clonal in vitro y producción de semilla asexual libre de plagas y enfermedades. Herramientas moleculares para la caracterización, identificación y aislamiento de genes. Métodos de Ingeniería Genética para el mejoramiento de cultivos. • Métodos de Multiplicación clonal in vitro y producción de semilla asexual libre de plagas y enfermedades. Las enfermedades y los insectos plagas son uno de los limitantes más importantes de la producción agrícola en países tropicales, pudiendo representar entre el 10-30% de los costos de producción de los cultivos. Su control con agroquímicos o plaguicidas constituye además una de las causas principales de la contaminación del medio ambiente y de los alimentos. Por éste motivo, en el Programa de Biotecnología Agrícola se está haciendo énfasis en la adaptación y desarrollo de herramientas biotecnológicas modernas, como son la biología molecular, la ingeniería genética y el cultivo de tejidos vegetales, aplicados a la protección de plantas y el mejoramiento genético de la resistencia a insectos y enfermedades plagas de cultivos tropicales.. Teniendo en cuenta la problemática de pequeños y medianos agricultores en la Costa Atlántica, el Programa Nacional de Biotecnología Agrícola ha trabajado en la estandarización de metodologías eficientes para la propagación in vitro de variedades tradicionales, mejoradas y promisorias de Plátano y Yuca, buscando optimizar costos unitarios de producción y parámetros de calidad. Los principales resultados incluyen:. Las líneas y proyectos de investigación del Programa Nacional de Biotecnología Agrícola son las siguientes:. 1 mplementación de metodologías estandarizadas en 1996 para la selección, introducción in vitro, y multiplicación de las variedades de plátano. Técnicas de micropropagación clonal, termoterapia y cultivo de meristemos, son utilizadas en la producción rápida y masiva de semilla asexual de buena calidad, libre de plagas y enfermedades.. Subdlrección de Investigación Estratégica :. 9..

(10) Mv' Hartón Común, Cachaco, FHIA 03, Hartón Santandereano, Fougamou, Africa, FHIA 21 y Hartón Super.. un esquema conjunto de desarrollo entre la Regional 1 y el Programa Nacional de Biotecnología Agrícola.. Estandarización de protocolos para el endurecimiento de las variedades de plátano en el C.l. Caribia, y manejo del material correspondiente para las evaluaciones regionales.. A nivel institucional, el objetivo principal de esta línea está enmarcado en la necesidad de fortalecer la capacidad científica y tecnológica de los Programas Regionales y Locales de la Corporación para que desarrollen un alto nivel de interacción con los productores, las unidades productivas y sus organizaciones en el diseño y establecimiento de programas de producción y distribución de semilla asexual de buena calidad en especies prioritarias. Como resultado de este enfoque, en 1997 se consolidaron las bases de un modelo de cooperación entre las Regionales 2,3 y 1 con el Programa Nacional de Biotecnología Agrícola para el montaje y puesta en marcha de unidades de producción de semilla.. Montaje de las primeras pruebas regionales para la evaluación de genotipos de plátano (Repelón, María la Baja y San Onofre en la Regional 2, Curumaní y Dibulla en la Regional 3). Propagación y entrega a la Regional 2 de las variedades de yuca ICA Negrita, ICA costeña, Venezolana, CM 3555-6, CM 3306-19, SGB 7652, 5GB 765-4 y P-1 2. Los dos proyectos de investigación buscan maximizar el potencial productivo intrínseco de los recursos biológicos y mejorar la eficiencia en el uso de la oferta ambiental. Teniendo en cuenta estos criterios se realizó, con la participación de productores, un proceso de selección inicial de variedades y de genotipos sobresalientes, buscando un máximo de adaptación a las condiciones de cada sistema de producción. Con el fin de generar las bases para el futuro establecimiento de programas regionales de producción de semilla de buena calidad, se conformaron grupos locales de transferencia de tecnología partici pativa, donde representantes de los niveles de la cadena agroalimentaria (incluyendo pequeños y medianos productores), UMATA, CRECED e instituciones representativas M entorno agropecuario cumplen un papel activo en el desarrollo de los proyectos a nivel de apoyo, toma de decisiones y retroalimentación. Como parte de ésta línea, se está haciendo énfasis en el montaje del Programa Comercial de Producción de Semilla de Papa de buena calidad en variedades comerciales, a través de. 10 :. Sulxllrección de Investigación Estratégica. • Herramientas moleculares para la caracterización, identificación y aislamiento de genes. Los métodos analíticos modernos han permitido la identificación y purificación de factores bioquímicos y genes involucrados en las interacciones específicas de plantas y agentes bióticos y/o abióticos externos, constituyendo una gran herramienta para el desarrollo de métodos de diagnóstico, de caracterización y de aislamiento de genes de interés para la agricultura. En esta línea se esta trabajando en el aislamiento y caracterización de cepas nativas colombianas de Bacillus thuringiensis que puedan ser utilizadas para producir bioinsecticidasde alta efectividad y elevado espectro de acción para el manejo integrado de insectos plagas de importancia económica en la agricultura, lo cual a su vez disminuirá el impacto ecológico del uso de pesticidas de origen químico. También, se busca generar las bases metodológicas para producir plantas transgénicas de variedades comerciales de papa que expresen los genes tóxicos de Bt, para.

(11) incorporar resistencia genética contra plagas barrenadoras del tubérculo de difícil control por otros medios. Partiendo de la metodología previamente estandarizada, para la clasificación y selección de cepas nativas de Bacillus thuringiensis (Bt) basada en la presencia, forma y cantidad de esporas y cristales, el perfil electroforético de proteínas totales de cultivos de Bt en fase estacionaria y los productos de amplificación por la Reacción en Cadena de la Polimerasa tipo múltiple (M-PCR) de genes cry se caracterizaron 290 nuevos aislamientos del banco de cepas nativas (colombianas) de Bt de CORPOICA. De estos, 232 (80%) presentaron productos de amplificación con mezcla de oligonucleótidos generales (primera y segunda reacción de PCR), de las cuales el 68.7% poseen genes cry 1 (Lepidóptero activos), el 35.1% genes cry2Aa (Lepidóptero - díptero activo), el 9.3% genes cry3Aa (Coleóptero activo) y el 4.9% genes crylla (Lepidóptero -coleóptero activo). Deforma paralela, se estableció una metodología para la producción de delta- endotoxinas recombinantes de los genes cryl Ab y cry3Aa, las cuales pueden ser utilizadas para identificar receptores específicos en la membrana de células intestinales, y para la determinación de la dosis letal media (D150) en ensayos biológicos de toxicidad contra los insectos Tecla solanivora (polilla guatemalteca de la papa) y Premnotrypex vorax (gusano blanco de la papa). La metodología estandarizada permite preclasificar y seleccionar cepas nativas de Bt para la posterior realización de ensayos de toxicidad basados en la predicción de la actividad biológica especifica de cada una de las cepas, lo cual constituye un soporte de gran importancia para la producción de bioinsecticidas de alta efectividad y elevado espectro de acción que permitan disminuir o sustituir el uso de pesticidas de origen químico. En la misma línea de investigación se está desarrollando un proyecto de investigación cuyo. objetivo es la identificación y aislamiento de genes de defensa contra Sigatoka negra de germoplasma de banano, el cual busca estudiar la regulación de genes de defensa y, en el futuro, la creación de plantas transgénicas en Musa spp. con tolerancia a la enfermedad. Se avanzó en la construcción del cepario de M. fijiensis, contando en la actualidad con 70 cultivos monospóricos del hongo. Con el fin de llevar a cabo la infección con M. fijiensis de plantas de banano de las tres variedades bajo condiciones controladas se llevaron a cabo ensayos con diferentes tipos de inóculo y bajo diferentes condiciones ambientales. En la actualidad se han definido condiciones de infección en el C.I. Tulenapa, donde se llevarán a cabo las evaluaciones y seguimientos en 1998. En el área molecular se presentaron avances en la hibridación sustractiva utilizando mezcla de variedades resistentes y susceptibles al patógeno; sin embargo, el 20% de secuencias diferenciales obtenido, es excesivamente elevado y se inició la estandarización de un método de RNA fingerprinting (Differential Display) para elevar el nivel de resolución. Como actividad paralela se realizó el screening de las librerías de ADNc resistentes, confirmando la presencia de cinco clonos que serán secuenciados en la Unidad de Biotecnología de CIAT. El desarrollo de esta línea generará bases metodológ ¡cas para Implementar tecnologías de última generación orientadas a la identificación de genes de importancia agrícola a partir de microorganismos y plantas, insumo fundamental de las nuevas estrategias de alto impacto en el mejoramiento genético de cultivos. • Métodos de Ingeniería Genética para el. mejoramiento de cultivos. El dominio de técnicas de ingeniería genética. Subdirección de Investigación Estratégica. 11.

(12) kU, Mm. posibilitará la transferencia de fragmentos de ADN, que pueden contener genes o las regiones reguladoras de su expresión, entre organismos vivos, para la producción de sustancias o productos nuevos, con fines comerciales, de investigación básica 6 de mejoramiento de las especies. En ésta línea de investigación, se está trabajando en el desarrollo de metodologías para la ingeniería genética de la resistencia al Virus Mosaico del Pepino (CMV) en especies comestibles de Musa spp. en Colombia, mediante la transformación de plantas de plátano y banano con el gen de la proteína de la cápside vira¡ (GPC). Esta es una estrategia biotecnológica moderna que ya ha permitido la producción de plantas trar. gén icas resistentes a diversos patógenos vir ies de importancia económica en varios cultivos. Durante el primer año, se aisló elGPCyseclonó en plásmidos vectores, bajo el control de los promotores 355 del virus mosaico de la coliflor (CMV) y del gen de la actina del arroz (Act Dl), para su posterior transformación en Agrobacterium tumefasciens, agente biológico empleado para la transformación genética de plantas. El GPC fue introducido via Agrobacterium tumefaciens en plantas de tabaco (Nicotiana tabacum), consiguiéndose una población de 300 plantas. De éstas, aquellas resistentes a kanamicina fueron transplantadas a suelo y los niveles de expresión de CP se determinaron utilizando la prueba de ELISA. Aproximadamente un 20% de las plantas mostraron altos niveles de expresión de la proteína (absorbancias a 405 nm superiores a 1). Adicionalmente, se realizó un acomprobación a nivel molecular de la presencia del transgén por PCR, utilizando otigonucleótidos que amplifican las secuencias codificantes completas del gen CP.. 12 Sulxtireccion de Investigación Estratégica. Con el fin de contar con un sistema celular que permita la transformación estable de genotipos de banano y plátano se estandarizaron las cndiciones óptimas para la regeneración de plantas de plátano, variedad Dominico Hartón, vía embriogénesis somática. Como resultado, se desarrolló un protocolo que permite obtener 850 plantas regenerantes por ml de suspensión embriogénica, lo cual constituye el nivel de eficiencia más alto reportado hasta el momento. La caracterización molecular de variabilidad genética inducida por el proceso indicó un bajo nivel de variación somaclonal en las plantas regenerantes. De forma paralela, se avanzó en la estandarización de un método eficiente de transformación genética en especies comerciales de Musa spp a través de bombardeo de partículas y Agrobacterium tumefasciens. Para la metodología de bombardeo de partículas, se logró establecer la importancia que tiene no solo el tipo sino el tamaño y condiciones adecuadas del tejido a ser bombardeado; en el caso específico de las células embriogénicas en suspensión (ECS 's) el tamaño (<500 um) que permitiría una mayor expresión del transgen y a la vez evitar la dispersión por el influjo de helio. Para la evaluación de la ex-presión transitoria del gen de la B-glucuronidasa (GUS) en tejidos de Musa transformados vía Agrobacterium tumefasciens se utilizó la cepa AT650/pLIGH suministrada por la Unidad de Biotecnología de CIAT. Se trata de una cepa con un vector binario que contiene el plásmido hipervirulento tipo agropina pTiBo542 desa-rmado y el plásmido pLIGH que contiene dos genes quiméricos, el gus-intron, gen de la enzima 8glucuronidasa con un intron de actina y el gen hph que confiere resistencia a higromicina. Con esta cepa se están realizando ensayos de transformación en células embriogénicas basados en el manejo de cinco variables: concentración de Agrobacterium, concentración de acetosiringona, tiempo de inoculación, tiempo de cocultivo y herida..

(13) Esta línea de investigación ha contado con la colaboración estratégica de la Facultad de Ciencias Agronómicas de Gembloux (Bélgica), la Universidad Católica de Lovaina (Bélgica) y la Universidad de Texas A&M, USA (ahora el Boyce Thompson Institute for Plant Research, afiliado a la Universidad de Corneil). Conclusiones Los principales resultados del Programa Nacional de Biotecnología Agrícola en el año de 1997 fueron los siguientes: 1. Consolidación de estrategias regionales orientadas al montaje de programas de producción de semilla asexual de alta calidad, con énfasis en Plátano, Yuca y Papa. 2. Estandarización de metodologías para la producción de proteínas recombinantes como base para la producción de delta-endotoxinas de Bacillus thuringiensis. 3. Plantas transgénicas de tabaco con altos niveles de expresión del transgén CP y optimización de sistema celular embriogénico de Plátano Dominico Hartón como base de transformación genética. 4. Desarrollo de capacidad para el manejo de técnicas de RNA Fingerprinting como base para la identificación de secuencias diferenciales involucradas en resistencia a Sigatoka Negra. 1. En especies agrícolas de propagación vegetativa uno de los principales factores diseminadores de plagas y enfermedades es la utilización de semilla de baja calidad fitosanitaria como material de siembra por parte del productor. Las técnicas convencionales de micropropagación clonal han mostrado importantes ventajas en la producción rápida de semilla asexual de buena calidad, pero se han identificado limitantes importantes relacionados con costos de producción y capacidad de escalamiento que han llevado, en años recientes, a la necesidad de desarrollar programas basados en tecnologías más eficientes de propagación in vitro. Teniendo en cuenta estas nuevas alternativas, y la necesidad de implementar enfoques empresariales que permitan la. producción de un insumo adoptable por el productor, el Programa Nacional de Biotecnología está coordinando el desarrollo de tres programas regionales orientados a la producción de semilla de alta calidad fitosanitaria en Plátano (Costa Atlántica), Yuca (Costa Atlántica) y Papa (Cundinamarca y Boyacá). En 1997 se iniciaron los procesos de validación en campo de los productos tecnológicos, partiendo de estrategias metodológicas basadas en la utilización de tecnologías avanzadas de micropropagación y procesos de transferencia de tecnología participativa. 2. Se estableció una metodología válida para la producción de delta-endotoxi nas recombi nantes de Bacillus thuringiensis, las cuales pueden ser utilizadas para identificar receptores específicos en la membrana de células intestinales en larvas de insectos plaga, y para la determinación de la dosis letal media (D1-50) en ensayos biológicos de los insectos Tecia solanivora (polilla guatemalteca de la papa) y Premnotrypex vorax (gusano blanco de la papa). Estas proteínas constituyen un soporte de gran importancia para la identificación de cepas que permitan la producción de bioinsecticidas de alta efectividad y elevado espectro de acción que lleven a disminuir o sustituir el uso de pesticidas de origen químico. 3. En los últimos años las técnicas de ingeniería genética han generado herramientas de gran importancia para el mejoramiento genético de cultivos, permitiendo la introducción de diferentes tipos de características en especies de importancia agrícola. Una de las principales áreas de aplicación de estas técnicas de ADN recombiriante se basa en la producción de plantas resistentes a patógenos virales por medio de la transformación con el gen de la proteína de la cápside vira¡, estrategia que ha llevado a la producción de genotipos con resistencia genética estable. Como parte de un proyecto orientado al desarrollo de variedades resistentes al Virus Mosaico del Pepino (CMV) en banano y plátano,. Subdirección de Investigación Estratégica 1.5.

(14) se tra p çformaron plantas de tabaco (especie modelo) para determinar la funcionalidad del constructo basado en el gen de la cápside protéica de CMV. A través de técnicas moleculares e inmunoenzimáticas de monitoreo se identificó una población de plantas transgénicas con altos niveles de expresión del gen CP, las cuales serán retadas a la infección del virus bajo condiciones controladas para determinar la funcionalidad del constructo. Deforma paralela, y como base para la transformación en genotipos de plátano y banano, se optimizó en sistema embriogénico en células somáticas del clón Dominica Hartón en sus fases de formación, maduración, germinación y establecimiento de plántulas. La productividad actual de embriones y sus niveles de conversión constituyen un modelo altamente eficiente para la transformación celular en este genotipo, etapa que se esta abordando a través de la estandarización de técnicas de bombardeo de partículas 4. Las nuevas técnicas moleculares constituyen una importante base instrumental que hace posible la identificación, aislamiento y conaje de. 14 Subdireccion de Investigación Estratégica. genes de importancia en programas de mejoramiento vegetal. Como parte de una estrategia orientada al desarrollo de variedades resistentes a Sigatoka Negra en banano y plátano, se obtuvieron avances relevantes en la estandarización de metodologías para el análisis comparativo de ARN mensajero de variedades resistentes y susceptibles a Sigatoka Negra a través de RNA Fingerprinting, metodología fundamental para el reconocimiento de genes relacionados con la respuesta al ataque de M. fijiensis. De forma paralela, y con el fin de conocer los niveles de variabilidad genética del patógeno en Colombia, se definieron los protocolos para la caracterización molecular por RAPD y se inicio el análisis de aislamientos provenientes de las principales zonas productoras afectadas. La investigación busca conocer la variabilidad genética del patógeno y estudiar los mecanismos involucrados en las respuestas de defensa, con una clara orientación hacia la obtención de genes que permitan la creación de plantas transgénicas en Musa spp. con tolerancia a la Sigatoka Negra..

(15) 1 * 2 Programa Nacional de Bi tecnología ii•inai El Programa Nacional de Biotecnología Animal durante 1997 continuó desarrollando actividades de investigación en las cinco líneas de investigación a saber: 1. Manipulación de embriones para conservación y mejoramiento animal. 2. Caracterización genética molecular para mejoramiento animal. 3. Metodologías para el diagnóstico y la evaluación de la respuesta inmune en especies animales. 4. Caracterización de agentes patógenos. S. Adaptación y desarrollo de bioprocesos aplicados a la protección ambiental. Con respecto al año anterior no se han hecho cambios en las líneas de investigación ni en los proyectos que hacen parte de las mismas. En este informe se exponen los principales avances por línea de investigación para el año 1997. Para el desarrollo de las distintas actividades, el Programa contó con tres investigadores Ph,D.y un M.Sc. Dos profesionales de planta se encuentran adelantando estudios de doctorado, uno en la Universidad Nacional de Colombia y otro en la Universidad de New England Austral ¡a. Como personal de apoyo se contó con una secretaria y dos auxiliares de técnico de planta.. Las alianzas de investigación con grupos internacionales como la Universidad de Texas A&M en los Estados Unidos, y las de apoyo en cursos internacionales con la Universidad de Minnesota han continuado. Igualmente, a nivel nacional se continúan las interacciones con la Universidad Nacional de Colombia y la Universidad de Antioquia principalmente. Además, el Programa de Biotecnología Animal continúa trabajando en estrecha colaboración con los programas nacionales de Epidemiología Veterinaria, Salud Animal y Recursos Genéticos Animales en temas relacionados con salud animal y conservación y caracterización genética de especies animales nativas. • Manipulación de embriones para conservación y mejoramiento animal Con esta línea se busca generar alternativas de reproducción animal para su mejoramiento genético. Uno de los proyectos "Investigación en metodologías embrionarias para la preservación y multiplicación del germoplasma bovino" tiene como objetivo el generar metodologías que permitan hacer un uso mas amplio y económico de los embriones producidos por fertilización in vitro, para lo cual se continuó con la separación por filtración en membranas de Amicon de las fracciones proteicas (>1000, > 5000 y > 10000 Daltoas) del medio condicionado de células BRL. La concentración de proteína de cada fracción fue Subdirección de Investigación Estratégica. .1:15.

(16) cuantificada por el método del ácido Bicinchoninic y su evaluación cualitativa se ha realizado por electrofóresís el geles de poliacrilamida, teñidos con azul de Coomasie y nitrato de plata. Para los procesos de fertilización in vitro, se realizaron 24 sesiones para lo cual se recolectaron en matadero 960 ovarios, de los cuales se procesaron 200. El promedio de extracción de oocitos por ovario por el método de corte fue de 30 ± 10, lográndose porcentajes de maduración y fertilización in vitro del 90 y 500/o respectivamente. En cuanto a la fase de desarrollo embrionario solamente se realizaron algunos procesos, obteniéndose división celular en el 70% de los casos y desarrollo hasta el estado de mórula en el 2%. Se proyecta evaluar el efecto de las tres diferentes fracciones proteicas indicadas anteriormente, sobre el desarrollo de embriones bovinos in vitro. Actualmente se encuentra en su fase final, el análisis estadístico de datos sobre la estandarización de la técnica de fertilización in vitro y de cultivos embrionarios en el laboratorio, sometidos a tratamientos con diferentes compuestos hormonales (FSH, estradiol y HCG) y a diferentes fuentes proteicas (SFB y BSA). En esta misma línea de investigación, con el proyecto colaborativo entre la Universidad de Antioquia, la Universidad de Texas A&M, CORPOICA y la Universidad Nacional y apoyo financiero por COLCIENCIAS, "Application of animal bio-technology for the preservation and propagation of Colombian criollo cattle se continuó con el tratamiento superovulatorio de novillas de las siete razas bovinas criollas de Colombia. De un total de 66 hembras tratadas con la hormona FSH, 35 recibieron dosis alta y3 1 dosis baja. En aquellas tratadas con dosis alta de FSH, se detectaron 192 cuerpos lúteos (CI) y se colectaron 109 (57%) embriones, de los cuales 48 (44%) fueron congelados y los restantes 61 (56%) correspondieron a embriones degenerados. Del grupo de hembras tratadas con dosis baja de .16 Subdirecclón de investigación Estratégica. FSH se detectaron 200 CI, se colectaron 108 (54%) embriones, se congelaron 43 (40% embriones y 65 (57%) fueron degenerados. Sobre los avances en el anterior proyecto, se escribió un "Abstract't que fue enviado al próximo congreso de la IETS (International Embryo Transfer Society) a celebrarse en Boston a comienzos de 1998. Este abstract fue aceptado inicialmente y se espera la confirmación para la preparación y presentación de un poster en dicho evento. Durante el segundo semestre del presente año se inició el proceso de evaluación reproductiva y de aclimatación de un nuevo grupo de animales de las razas BON, CCC, San Martinero y Casanareño. En esta línea de investigación, además de mantener la colaboración con entidades Nacionales, con los resultados obtenidos aportará a la comunidad científica nacional e internacional un mayor conocimiento sobre los aspectos reproductivos de las razas nativas, permitiendo reducir los costos de aplicación de la tecnología de transferencia de embriones, necesaria para la multiplicación, el mejoramiento genético y la conservación del germoplasma animal, especialmente si se tiene en cuenta la gran capacidad de adaptación de las especies animales nativas a las condiciones naturales difíciles del trópico Colombiano. • Caracterizacion genetica molecular para mejoramiento animal En esta línea de investigación se busca mediante la utilización de marcadores moleculares, determinar diferencias o semejanzas genéticas entre razas y también identificar genes que confieren características positivas a los animales. Los proyectos en esta línea son colaborativos entre la Universidad de Antioquia, la Universidad de Texas A&M, CORPOICA y la Universidad Nacional con el apoyo financiero por COLCIENCIAS. En el proyecto "Molecular and population.

(17) genetics of colombian criollo cattle" se continuó con la toma de muestras de sangre, extracción, purificación y evaluación electroforética de ADN a partir de leucocitos. También se realizó el cultivo y criopreservación de fibroblastos obtenidos de biopsias de tejido auricular de los bovinos criollos. El total de bovinos muestreados fue de 71 (15 San Martinero, 17 Romosinuano, 17 Costeño con cuernos, y 22 Casanare), de los cuales se lograron congelar 63 muestras tanto de Microsatélite BM72 HEL5 ETH225 BM4311 BM1905 ADCY BM6501 INRAOO IISTSO05 INRA06. No. de Alelos 6 5 3 Falló 1 Fali Falló 5. 12. 13. disease resistance against Brucellosis and footand-mouth disease virus in Colombian criollo cattle" se adelantó la titulación del virus de la fiebre aftosa tipo O en fibroblastos de bovinos de la raza BON. Los resultados parciales sobre 47 muestras diferentes, sugieren una menor permisibilidad de los fibrob lastos analizados para la replicación del virus de la fiebre aftosa con respecto a la observada en células BHK21 (control), con índices de infecciosidad que fluctuaron entre 0.437 y 1.0. Esta información permitirá la selección futura de bovinos resistentes y susceptibles a la enfermedad, para conformar el pie de cría necesario para las siguientes fases del proyecto. Sobre los ensayos de permisibilidad de macrófagos obtenidos de sangre de bovinos BON para la multiplicación de Brucella, se realizaron algunos ensayos de purificación de estas células, sin que hasta el momento se hayan superado. leucocitos como de DNA. Para las muestras de tejido auricular, solamente 30 permitieron el cultivo propagación, y congelación de fibrob lastos. Sobre avances en el uso de marcadoes moleculares, se analizaron 10 microsatélites cuyos resultados preliminares se indican a continuación: En el proyecto 'Genetic selection for natural No. de razas que marcan 6 3 6 7 3 17. 17. algunas dificultades técnicas para mantener su viabilidad in vitro. Al respecto, los investigadores de la Universidad de Antioquía han estandarizado la metodología y se plenteó la posibilidad de que un profesional del Programa viaje a Medellín en Enero de 1998 para adiestrarse en la metodología incluyendo todas 1a5 fases desde la toma de muestras hasta el cultivo e infección de los macrófagos. Complementariamente, se estandarizó ¡a técnica de coloración de macrófagos con el kit de Estearasa inespecífica utilizando macrófagos peritoneales de ratón. Con esta línea que también cuenta con la cooperación de la Universidad de Texas A&M, la Universidad de Antioquia, el soporte financiero de Colciencias y reciente apoyo técnico por la Unidad de Biotecnología del dAT, se espera contribuir al banco mundial con las secuencias del genoma bovino y de esta manera tener la información necesaria para ser aplicada en los. Subdirección de Investigación Estratégica 17.

(18) programas de mejoramiento animal. Igualmente, la identificación de genes de resistencia a enfermedades, permitirá tener alternativas sostenibles de prevención con reducción de costos por el uso de vacunas y fármacos. Los resultados de la generación y adopción de estas tecnologías permitirá ampliar el conocimiento en otras especies animales y enfermedades. • Metodologias para el diagnostico y la evaluacion de la respuesta inmune en especies animales En esta línea los estudios se dirigen hacia la caracterización de antígenos inmunodominantes, la evaluación de su actividad protectora y de la respuesta inmune de los animales, con el objeto de mejorar el diagnóstico y el control de enfermedades de importancia para el sector pecuario. Uno de los proyectos "Papel de las células presentadoras en determinar el balance Th 1 TFh2 in vivo' con el trabajo "Medición de respuesta inmune humoral y celular frente a antígenos de Brucella abortus RB 51 en bovinos" apoyado por la Comunidad Económica Europea, y soportes de la Universidad de las Naciones Unidas, la red Latinoamericana de Brucelosis yel ICA, cuyo objetivo fue evaluar comparativamente el tipo de respuesta inmune inducido por los antígenos estructurales purificados y vacunas vivas de Brucella abortus, dio lugar a las siguientes conclusiones 1. Confirmación que la cepa B. abortus RB51 induce protección a la descarga patógena en igual nivel que la vacuna convencional cepa 19, con la ventaja de permitir una clara diferenciación diagnóstica. Se sugiere que los anticuerpos contra las proteínas de membrana externa OMP-II contribuyen significativamente a la protección otorgada, 2. De la evaluación isotipo específica se confirmó. 18 Suhdireccion de investigación Estratégica. que el antígeno sLPS de B. abortus estimuló los linfocitos B en forma policlonal, evidenciado por los bajos niveles de lgG2 detectados post descarga, mientras el aumento en producción de lgG2 a las proteínas OMP-11 se asoció con la maduración de respuesta. 3. Desde el punto de vista de evaluación de la respuesta celular, se sugirió que la prueba de linfoproliferación es representativa de la situación in vivo al emplear el antígeno soluble crudo a diferencia de los antígenos purificados y se observó correlación entre esta evaluación y la protección en los grupos inmunizados con las vacunas vivas, B. abortus cepa RB51 y cepa 19. sin embargo, debido a los bajos índices de estimulación obtenidos en general, se sugirió que la blastogénesis no fue un buen método para evaluar ¡a activación celular en bovinos. 4. Bajo las condiciones del experimento, se dedujo que la evaluación de producción de IFN-g bovino es más significativa a las 72 horas. Dadas las características de una infección intracelular como es el caso de la brucelosis, la determinación de producción de interferón antígeno-protéico específico podría complementar y reflejar más directamente el estado de protección a la infecciónS. La evaluación de las subpoblaciones linfoides de los grupos experimentales, sugirió que los antígenos empleados estimulan simultáneamente a las dos subpoblaciones y el proceso infeccioso inducido por las cepas vacunales vivas, no induce modificación del patrón de expresión en poblaciones linfoides en circulación periférica. 6. Se planteó que la protección observada en los animales vacunados con B. abortus RB51 ante la descarga patógena es el resultado de la estimulación de linfocitos T CD4+ Thl y linfocitos T CD8 + ante la presentación de los péptidos de proteínas de membrana externa. Con relación al proyecto "Análisis de la diversidad.

(19) 4. genética y antigénica de los serotipos Indiana y New Jersey del virus de la estomatitis vesicular a partir de algunos aislamientos realizados en Colombia", sometido a estudio para su financiación por COLCIENCIAS, se recibió concepto favorable por parte de uno de los evaluadores. Se esperan los resultados definitivos de la evaluación para comienzos del mes de diciembre de 1997. Como actividades alrededor de este proyecto, se continuó con la evaluación de la infecciosidad de 45 muestras de campo remitidas al laboratorio de la Unidad de Diagnóstico de Enfermedades Vesiculares de¡¡ CA. Actualmente se cuenta con 13 aislamientos viables del serotipo New Jersey de los cuales para cada uno se han aislado tres clones .Otros 12 aislamientos (4 New Jersey y 8 Indiana) están en proceso de donación. Con los aislamientos de estomatitis vesicular 115577 y NJ-23330 se obtuvieron sueros hiperinmunes en conejos y ratones. En esta última especie se adelantan esquemas de inmunización para la producción de anticuerpos monoclonales dirigidos contra la glicoproteína G del virus, necesarios para la caracterización antigénica de los aislamientos. Haciendo parte de esta línea se planteó el proyecto "Evaluación del levamisol como inmunomodulador en porcinos vacunados contra la peste porcina clásica (PPC)', cuyo objetivo es el de evaluar el uso de levamisol en porcinos para el restablecimiento de la función inmune de los polimorfonucleares neutrófilos (PMN) disminuida por el virus vacuna¡ de la peste porcina clásica (PPC). Este proyecto fue presentado a COLCIENCIAS y a la Asociación Colombiana de Porcicultores para su estudio y financiación. Algunos avances en este proyecto correspondieron a la estandarización de técnicas de separación de neutrófilos de sangre periférica de porcinos, ensayos de su adherencia al vidrio y fagocitosis de la bacteria Streptococcus suis cepa 2780.. Con los resultados obtenidos en esta línea, se lograron avances en el conocimiento de la respuesta inmune a antígenos estructurales y vacunas vivas de Brucella abortus, lo cual conducirá a mejorar los métodos de prevención y diagnóstico de infección. Igualmente, el conocimiento derivado del análisis de la diversidad genética y antigénica de agentes patógenos permitirá el desarrollo de estrategias alternativas para la prevención, control y erradicación de enfermedades animales. • Caracterizacion de agentes patogenos Esta línea está orientada a la identificación y caracterización molecular de agentes virales y bacterianos mediante el uso de metodologías para la amplificación de secuencias específicas de los ácidos nucleicos utilizando técnicas de RT-PCR, PCR o su identificación y análisis con sondas moleculares y huellas digitales genómicas. Sobre el proyecto "Estudios moleculares de agentes virales de importancia epizootiológica presentes en Colombia" se terminó el trabajo colaborativo con el ICA y la Universidad Javeriana "Caracterización molecular de cepas de rotavirus de origen humano y porcino y su significado epidemiológico" del cual se viene preparando el informe final para ser remitido a COCIENCIAS. En este trabajo se logró la adaptación de metodologías para el cultivo in vitro del virus, la electroferotipificación de su RNA segmentado y la amplificación de secuencias específicas del RNA mediante la transcripción reversa acoplada a la reacción en cadena de la polimerasa (PCR). Para el virus de la estomatitis vesicular, se ordenaron primers dirigidos contra los genes L y G de los serotipos New Jersey e Indiana para ser utilizados en reacciones de RT-PCR y posterior caracterización genética de aislamientos hechos en diferentes regiones del país.. Subclirección de Investigación Estratégica j 9...

(20) •h. -. En la medida en que se tenga un mayor conocimiento sobre las características genéticas y antigénicas de los agentes, de su interacción s hospederos que afectan, su distribución ce l y temporal, se complementarán las e a es de reconocimiento, prevención y cchLrol de enfermedades, reflejándose en una mayor producción y productividad de las especies de importancia económica. Aun cuando para el componente de bacterias no se desarrollaron actividades durante la presente vigencia, se espera para el próximo año continuar con la caracterización molecular de bacterias de importancia en Colombia, una vez se llenen las vacantes de personal del Programa. • Adaptación y desarrollo de bioprocesos aplicados a la protección ambiental. Con esta línea se busca reducir el impacto negativo que tienen los residuos generados por las explotaciones animales intensivas sobre el medio ambiente y buscar alternativas para su aprovechamiento. Con el proyecto "Reducción de la contaminación ambiental generada en granjas porcícolas mediante sistemas biotecnológicos como la fermentación anaeróbica, purificación de corrientes gaseosas y producción de proteína unicelular", se concluyó la primera validación del Reactor de Lodos de Lecho Fijo Central (SCFBR) a escala de laboratorio (0.82L) a través M trabajo "Estudio de la respuesta dinámica de un reactor anaeróbico híbrido SCFBR después de una parada' Los resultados obtenidos mostraron una buena relación del biogas producido por carga orgánica alimentada y la biomasa (flora microbiana) soportó bien la perturbación ocasionada por la parada en la alimentación del reactor, reflejada en el corto tiempo necesario para alcanzar de nuevo las condiciones de estabilidad en el rearranque.. 2.0 : Subd!rección de Investigación Estratégica. Debido al tamaño del reactor mencionado y a la imposibilidad de alimentarlo en forma continua, no fue posible realizar un perril del comportamiento de la biomasa; por lo tanto, fue necesaria la construcción en acrílico de un reactor SCFBR a escala banco con un volumen útil aproximado de 28 L, utilizando coque como soporte para el crecimiento de la biomasa. Actualmente se vienen realizando pruebas hidrodinámicas para caracterizar las condiciones de mezclado dentro del sistema utilizando como trazador el azul de metileno. Dentro de las actividades de esta línea, se planteó el proyecto "Manejo ambiental y valorización de los residuos generados en la industria avícola nacional" financiado por CINSET y se inició el trabajo "Estudio de la remoción de patógenos en la gallinaza durante el proceso de compostaje" con el cual se busca evaluar el efecto de un proceso de compostaje aerobio sobre la viabilidad de bacterias patógenas como E. coli y Salmonella sp. Con el escalado a nivel de banco del biorreactor SCFBR, se continuarán dando pasos importantes para el desarrollo tecnológico a nivel nacional e internacional con la consecuente consolidación de las alianzas estratégicas entre CORPOICA a través del Programa de Biotecnología Animal con grupos de investigación de las Universidades de Maryland y Autónoma de Barcelona. También, al mismo nivel se evaluará la capacidad de remoción de material orgánico, permitiendo especialmente a los porcicultores reducir y controlar más eficientemente el impacto ambiental negativo generado por los desechos, los cuales al poder ser reciclados, se convertirían en productos comercial izables . como energía alterna y bioabonos.. Conclusiones Los principales resultados del Programa de.

(21) Biotecnología se pueden resumir en: 1. En conservación de ge-mopIasma de razas bovinas criollas, aumentó en 91 en el número de embriones criopreservados y se obtuvo un mayor conocimiento de la respuesta de 7 razas bovinas criollas a tratamientos de superovulación, 2. Identificación de 7 marcadores que han presentado polimorfismos a razas bovinas criollas 3. Evaluación preliminar in vitro de laresistencia de la raza criolla BON afiebre aftosa. 4. Confirmación de la igualdad de la capacidad de protección de la cepa RB51 comparada con la cepa 19, 5. Caracterización de cepas de rotavirus de origen porcino presentes en los ecosistemas colombianos, 6. Construcción de un biorreactor SCFBR a escala banco. 1. Dentro de los trabajos de manipulación de embriones para conservación y mejoramiento animal, se aumentó en 91 el número de embriones criopreservados de las siete razas criollas y se obtuvo un mayor número de datos sobre la respuesta a los tratamientos superovulatorios con dosis altas y bajas de la hormona FSH. Los análisis correspondientes proveerán información valiosa tanto desde el punto de vista científico como de (os programas de mejoramiento genético y multiplicación del germoplasma que permitan un mayor uso de las razas criollas. Con base en estos resultados, un poster fue aceptado para ser presentado en el Congreso de la 1 ETS (International Eniryo Transfer Society) en Boston el próximo mes de Enero de 1998. 2. En cuanto a la caracterización genética molecular para el mejoramiento animal, se avanzó en la utilización de marcadores moleculares, tipo microsatélite, observándose quede diez de estos, siete estuvieron presentes en los bovinos criollos colombianos, observándose diversos polimorfismos. Esta información contribuirá en el futuro al Banco Mundial del Genoma Bovino, permitiendo aumentar el potencial de uso productivo de nuestras razas criollas y mejorar las estrategias de su conservación.. 3. Los avances preliminares sobre resistencia de las razas criollas (BON) a fiebre aftosa analizada in vitro sobre 47 líneas de fibroblastos diferentes, sugieren una menor permisibilidad de estos con respecto a la infección observada en células control BHK21. Esta información permitirá la selección futura de bovinos resistentes como estrategia alternativa de prevención aplicable a esta y otras enfermedades infecciosas en Colombia. 4. Se avanzó en el análisis de la respuesta inmune humoral y celular de bovinos expuestos a vacunas vivas ya los antígenos purificados de la membrana externa OMP, lipopolisacáridos y cadena O de Brucella abortus RB5 1. Los resultados de protección en los animales vacunados y descargados, indicó la estimulación de linfocitos T CD4 + y CD8 + ante la presentación de péptidos de membrana externa. Los desarrollos tecnológicos sobre los mecanismos de defensa frente a este microorganismo patógeno es aplicable a otros agentes infecciosos y permite el diseño de estrategias alternativas para el diagnóstico, prevención, control y erradicación de enfermedades animales. S. Por metodologías de cultivo viral en células MA104, electroferotipificación del ARN y la amplificación enzimática de segmentos específicos del RNA se caracterizaron cepas de rotavirus de origen porcino como pertenecientes al grupo A, patrón corto, serotipo G5. Las metodologías adaptadas están siendo aplicadas al estudio de otros agentes de importancia epizootiológica como el de la estomatitis vesicular, lo cual permitirá ampliar el conocimiento sobre las cepas circulantes en los ecosistemas colombianos. 6. Se avanzó en el escalado del reactor SCFBR pasando del prototipo de laboratorio a la escala banco como un paso necesario dentro de la validación de la tecnología para llegar en un futuro próximo a proponer un modelo a escala planta piloto en campo. Estos trabajos siguen realizándose como alianza estratégica con la Universidad Nacional de Colombia.. Subdirección de Investigación Estratégica. .21.

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(23) .3 Irograina Nacional de Recursos Genéticos Vegetales El programa nacional de Recursos Genéticos Vegetales tiene como objetivo central la conservación de la variabilidad genética y el conocimiento de la misma con el fin de promover su empleo en el desarrollo de sistemas de producción agrícola sostenibles y en la solución de problemas tecnológicos de diversa índole, de acuerdo con los enfoques actuales y futuros de investigación, teniendo en cuenta el entorno biofísico y socioeconómico del país. Durante 1997 se desarrollaron actividades en diversas líneas de investigación, incluyendo: a. Introducción y colecta de germoplasma, b. Caracterización de la variabilidad genética, c. Investigación en conservación de germoplasma, d. Enriquecimiento de las bases genéticas y promoción de nuevas especies y e. Con-servación, mantenimiento y monitoreo de las colecciones. Los resultados más destacados, dentro de cada una de las líneas, se presentan a continuación:. • Prospección, introducción y colecta de germoplasma A través de esta línea se busca incrementar la variabilidad genética de las colecciones y prevenir la pérdida de materiales valiosos en campo con valor actual o potencial. Durante 1997, se incrementó la colección colombiana de maíz en 7 accesiones obtenidas en la región de Urabá y se introdujeron 154 materiales a partir del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos de América.. En el año, se enriqueció la colección de arracacha con 55 accesiones nuevas, colectadas en 23 veredas, de 12 municipios del departamento de Nariño, siendo destacable el hecho que de esta especie únicamente se contaba con 9 entradas totales en los bancos de germop lasma. En diversas exploraciones se colectaron 56 genotipos de diversas especies del género Passiflora en Antioquia, Caldas y Nariño, 38 entradas de papayuela (Carica pubescens) en Antioquía y Nariño, 11 de fríjoles petaco (Phaseolus coccineus y P. polyanthus) en Antioquia y Nariño, 10 de lulo (Solanum quitoense) en Antioquía y Caldas, 9 de tomate de árbol (Solanum betaceum) en Antioquia, 2 de haba (Vicia faba) en Antioquia, 6 de uchuva (Physalis peruviana) en Antioquia, 1 de archucha (Sicana odorifera) en Caldas, 4 de ají y pimentón (Capsicum sp) en Antioquia y 1 de arveja ((Pisum sativum) en Boyacá. En el mismo período, se introdujeron: 4 accesiones de ají (Capsicum sp) de Brasil y Bolivia, 1 de tomate de árbol (Solanum betaceum) de Venezuela, 12 de especies relacionadas al tomate de árbol (Solanum conjunbiflorum, S. diplocconus, S. diversifolium, S. sciandostylis, S. sibundoyense, S. circinatum, S. maternum, S. mellisarum, S. cajanumense, S. enopogum, S. unilobum) y 1 de tomate de árbol de USA, 1 de un taxón relacionado al lulo (Solanum felinum) de USA y 1 de pimienta (Piper nigrum) de Brasil.. Sulxlirección de Investigación Estratégica. 3.

(24) En la colección base de "Tibaitatá", la cual es un duplicado de seguridad de todos los materiales de semilla almacenable a baja temperatura, se tecibieron 940 accesiones, discriminadas en la siguiente forma: ¿37 de cebada, 41 de tomate, 51 de ají, 101 d lulo, 47 de uchuva, 17 de passifloras, 14 de arveja, 18 de arroz, 1 de papaya, 2 de ají, 1 de achiote, 1 de algodón, 272 de maíz, 28 de quinua y 8 de lupinos. Igualmente, en dicho Centro, se recibieron 21 entradas de plátano para su ubicaciffón en la colección in vitro. La semilla proveniente de introducciones y expediciones de colecta, se está aumentando en forma previa a su incorporación a los bancos de germoplasma.. Caracterización de la variabilidad genética A través de los procesos de caracterización se pretende categorizar la variabilidad genética total de las colecciones, al igual que determinar las características presentes en cada uno de los materiales con el fin de volver útil el germop las ma. Lo anterior se realiza mediante diferentes procedimientos: 1. Evaluación, o sea el registro de variables afectadas por el ambiente, generalmente cuantitativas; 2 .Caracterización morfológica, que corresponde a la toma de información de características de alta heredabilidad; 3. Caracterización fisiológica, que corresponde al registro de funciones y variables fisiológicas en cada uno de los materiales; 4. Caracterización bioquímica, que corresponde a la c-terminación de la variabilidad a nivel de proteína total, proteínas específicas e isoenzi mas y 5. Caracterización molecular, la cual se refiere a la determinación de la variabilidad en la estructura de los ácidos nucleicos. En período del presente informe, se caí, izaron, por parte del programa, 152 acc, ..nes de maíz (Zea mays), de los pisos térmicos cálido y medio 243 de materiales. 24. Suhdireccion de investigación Estratégica. pertenecientes a la zona andina de piso térmico frío, 30 variedades de agricultor y mejoradas de fríjol común, 35 variedades de agricultor de papa criolla (Solanum phureja), 67 entradas materiales de agricultor y mejorados de ají y pimentón (Capsicum sp), 150 colectas de más de 20 es-pecies M género Passiflora (trabajo que aún continúa), 79 accesiones de tomates de agricultor tipo "chonto" y se están caracterizando 70 entradas de kilo y especies relacionadas de la sección lasiocarpa (Solanum quitoense, S. hirtum, S. pseudolulo, S. vestissimum, S. sessiliflorum). Por parte del programa se evaluaron 337 entradas de cebada (Hordeum vulgare) y 243 de maíces de clima frío (Zea mays) y se registró la calidad industrial, mediante el registro de 15 variables, de 85 entradas tipo agricultor e introducciones de papa de la especie Solanum tuberosum y se tomaron 8 características relacionadas con calidad industrial, precocidad y resistencia a gota de 678 números de papa de la especie Solanum andigena. Se colaboró con el grupo regional 9 deI C.l. "El Agrado", Montenegro, Quindio, en la caracterización de 17 accesiones de la colección de musáceas (plátano y banano). Para el adelanto de otros procesos de caracterización morfológica, se colaboró con el grupo regional 4, C.l. "La Selva", en el desarrollo de los descriptores para tomate de árbol (Solanum betaceum) y se enviaron descriptores de arracacha al Creced Norte del Tolima, regional 6, descriptores de 12 especies diferentes al C.I. "Palmira', regional 5 yal C.I. "Turipaná', regional 2, descriptores de 5 especies. La información de los trabajos terminados, se encuentra documentada en bases de datos y parte de ella ha sido procesada mediante técnicas mu ltivariadas. Como resultado de algunos de los trabajos de evaluación y caracterización morfológica , se encontró, en el caso de papa, que existían 45.

(25) materiales promisorios por precocidad a tuberización y calidad industrial y 47 materiales con resistencia a 'gota' (Phythophtora infestans) y 8 grupos definidos en la colección de papa criolla, lo cual puntualiza una buena variabilidad en la misma. En el caso de Capsicum, se pudo colegir que tanto cualitativa, como cuantitativamente, se separaban dos grupos, Capsicum baccatum y las demás especies, intermezciándose las accesiones de C. annum, C. frutescens y C. chinense, con amplia variabilidad cualitativa y cuantitativa. Lo anterior, favorece la idea presentada por diversos investigadores en el sentido que los tres últimos, corresponden a subespecies dentro del taxón C. annum. A partir de una colección de arveja, caracterizada morfológicamente en el C.l. 'La Selva', 440 entradas, se elaboró una base de datos, tipo catálogo, la cual está lista para su distribución a los usuarios potenciales de este germoplasma. En un estudio de caracterización fisiológica, de 25 accesiones de trigo de agricultor, bajo condiciones de la sabana de Bogotá, en el cual se registraron 40 variables, se formaron 4 conglomerados, encontrándose que 15 de las variables determinaban la variabilidad de esta índole. Los agrupamientos fisiológicos se compararán con aquellos morfológicos con el fin de determinar relaciones entre función y morfología. Estudios de caracterización bioquímica con 28 entradas de frijol arbustivo, en los cuales se emplearon 7 sistemas enz i máticos, previamente estandarizados, permitieron inferir que existía baja variabilidad entre 17 de las 28 entradas analizadas y la existencia de posibles duplicados en la colección. En musáceas (plátano y banano), se encontró que de 23 isoenzimas ensayadas, 11 de ellas presentaron polimorfismo. Con base en lo anterior,. se caracterizaron 33 clones de la colección por 10 sistemas isoenzimáticos, lográndose, en el estudio, polimorfismo en 4 de ellos. Los resultados permitieron concluir que, dentro del grupo evaluado, hay tres grupos dentro del germoplasma de plátano y 1 grupo de banano con alta variabilidad dentro de este último. Igualmente, se presume que hay duplicados dentro de la colección. A nivel molecular, en musáceas, se evaluaron 70 oligos, seleccionando 2 conjuntos de 6 oligos con polimorfismos reproducibles para la caracterización. Con los anteriores, se evaluaron 36 combinaciones de oligos, mediante AFLP, encontrándose un número de 166 bandas por gel con un promedio del 25% de polimorfismo. Mediante análisis de conglomerados y construcción dedendogramas, utilizando el coeficiente de Dice, se encontró gran similaridad dentro del grupo de los bananos Cavendish y de los bananos Gross Michel, con diferencias amplias dentro del grupo de los poupoulou, señalando el dendograma agrupamientos de acuerdo al tipo de genoma, diferenciando entre acuminata y acuminata x balbisiana. Con especies del género Passiflora, se tienen establecidas las metodologías para tres tipos de marcadores moleculares: RAPD, RFLP y AFLP y a 5 sistemas isoenzimáticos. A partir de éstos marcadores se tienen resultados que señalan alto grado de polimorfismo en las especies estudiadas. En los estudios con RFLP, se pudo observar separación entre los grupos de curubas (Tacsonia) y granadilla (Ti liaefol iae), mostrándose las granadillas como un grupo más homogéneo. La utilización de marcadores tipo RAPD, a diferencia de los RFLP, permitió señalar variabilidad interna dentro de las especies, incluyendo la granadilla P. liguiaris, resultado que puede derivarse del hecho de que los marcadores tipo RFLP se realizaron con ADN de cloroplasto, el cual es más conservado, mientras que los RAPD se realizaron con ADN nuclear.. Suixllrección de Investigación Estratégica .25.