Innovaciones en nanotecnología, biotecnología y bioinformática para la producción masiva de insectos en Guatemala y el control de plagas agrícolas en la región.

Abstract

Este trabajo pretende desarrollar procesos innovadores basados en la nanotecnología, biotecnología y bioinformática, apoyando la producción de Mosca del Mediterráneo y Mosca Mexicana estéril en Guatemala, las cuales se exportan para el control de estas plagas agrícolas en México y Estados Unidos. Eso se logrará enfocando la investigación en tres puntos clave: Mejora de producción, caracterización genética de simbiontes y manejo integral de residuos. La mejora de la producción de machos estériles en las plantas de cría masiva se realizará al caracterizar los genes de desarrollo sexual transformer y transformer-2, como blancos potenciales para la eliminación de hembras de Anastrepha ludens (tra) y C. capitata (tra y tra-2) utilizando la técnica de silenciamiento genético. Se caracterizaron genéticamente cepas de Klebsiella spp. aisladas de ambientes asociados a Ceratitis capitata. Para el manejo de residuos se determinó la calidad de productos derivados de pupario como primer paso para la producción de nanopartículas de quitosano y derivados para el tratamiento de aguas residuales (Cuadra, 2018). La mejora de producción de machos estériles en las plantas de cría masiva de Ceratitis capitata y Anastrepha ludens se realizó al optimizar la metodología de extracción de ARN de los estadios de Ceratitis capitata larva, pupa y adulto para obtener la mayor proporción y calidad de ADNc, diseñar y evaluar los juegos de oligos para cada gen Cctra, Cctra-2 y Altra para PCR convencional, clonar los fragmentos de interés en las cepas E. coli XL1-BLUE y E. coli HT-115 (DE3) y producir ARNdh de estos clones. Por último, diseñar y evaluar los juegos de oligos para cada gen Cctra, Cctra-2 y Altra para PCR tiempo real. Este módulo permitió diseñar con éxito los juegos de oligos Cctra (A), Cctra (B), Cctra (C), Cctra-2 (B), Altra (A) y Altra (B) para PCR convencional. Los clones de E. coli HT-115 (DE3) Cctra (A) col. 10BC, col. 10C y Cctra (B) col. 25B, col. 25BC se proponen como candidatos para la producción de ARNdh. Por último, se diseñó con éxito un par de oligos, Q_Cctra (2), Q_Cctra-2 (2), Q_Cctra-2 (3), Q_Cctra-2 (4), Q_Altra (1), Q_Altra (2) y Q_Altra (3) para PCR tiempo real ya que permitieron observar un producto de amplifican del fragmento del gen Cctra específico para hembra. La caracterización genética de cepas de Klebsiella se realizó al extraer y secuenciar el genoma de cepas. La secuencia obtenida se comparó con los genomas anotados obtendría la secuencia de nucleótidos para compararla con genomas ya anotados de K. oxytoca. Esta evaluación permitió determinar los genes metabólicos, simbióticos y posibles factores de virulencia. Adicionalmente, se determinó la presencia de plásmidos y se caracterizó genéticamente las cepas con un método molecular simple. Este módulo permitió optimizar el proceso de extracción de ADN genómico de Klebsiella oxytoca y el protocolo de BOX-PCR para Klebsiella con el fin de comparar patrones de bandas entre diferentes cepas. Por otro lado, fue posible determinar que la cepa M es una bacteria simbiótica que no presenta genes que codifican factores de virulencia, ni resistencia a antibióticos de usos clínico, indicando que esta es importante para el desarrollo de C. capitata. La cepa C no presenta genes que codifican a factores de virulencia, ni resistencia a antibióticos, por lo que no se considera de riesgo biológico. El manejo integral de residuos al transformar el pupario de C. capitata en quitosano se realizó al optimizar el proceso de obtención de quitosano a partir de los desechos de harina de pupario de mosca hembra y macho y el producto obtenido fue caracterizado por medio de espectrofotometría Infrarroja (IR), Difracción de Rayos-X (XRD), Análisis termogravimétrico (TGA) y un análisis morfológico con microscopio electrónico (SEM). Este módulo permitió determinar que las condiciones óptimas para la desacetilación son a 100 ºC y con NaOH a 40% (p/v). El producto obtenido con estas condiciones mostró un grado de desacetilación de 98% y no se vio afectada su estabilidad térmica ni su cristalinidad. RR