Entendiendo la comunicación de las plantas

Publicado en https://mardelplata-conicet.gob.ar/ 13 mayo, 2020

Entendiendo la comunicación de las plantas

Comprender la forma en que las plantas interpretan el ambiente y responden a él podría ser la clave para generar cultivos que soporten mejor las condiciones adversas. Estos cultivos más tolerantes podrían ser la clave para el abastecimiento de alimentos o la generación de  biocombustibles. La investigadora del CONICET Giselle Martínez-Noël describe cómo es el trabajo interpretando la comunicación de las plantas.

La humanidad demanda cada vez más alimentos y energías. Y para ello es necesario pensar en cultivos que puedan tolerar condiciones adversas, pero sin una disminución del crecimiento, es decir, sin pérdidas en la productividad. El conocimiento de los mecanismos moleculares que hay detrás de las respuestas de las plantas a estreses ambientales constituye la base para lograr obtener cultivos agronómicos más tolerantes a los continuos cambios climáticos a los cuales se encuentra sometido nuestro planeta. Estudiar estos mecanismos podría ser una herramienta indispensable para futuras aplicaciones biotecnológicas.

Giselle Martínez-Noël, investigadora adjunta del CONICET investiga de qué forma los organismos fotosintéticos, plantas y algas verdes, responden a los diferentes cambios en el ambiente con el objetivo de generar plantas que sean tolerantes a las condiciones adversas. “En general, se asume que si un organismo se encuentra en una situación de estrés su energía será desviada a responder a dicha circunstancia y sobrevivir, en detrimento de su crecimiento”. Esto causa disminución en la productividad de los cultivos de interés agronómico, que se traduce en enormes pérdidas económicas a nivel mundial”, explica la investigadora.

El trabajo de Martínez-Noël se centra específicamente en el estudio de un regulador clave del crecimiento y desarrollo denominado TOR (del inglés “Target Of Rapamycin”) que integra señales externas, como temperaturas extremas, salinidad, sequía, disponibilidad de nutrientes e internas, como hormonas y azúcares. Estos receptores se encuentran presente en todos los organismos eucariotas, es decir células con núcleo, como el ser humano. El regulador TOR es fundamental y cuando se encuentra alterado produce enfermedades graves como cáncer, diabetes y enfermedades neurológicas, su presencia y funcionamiento en plantas y algas comenzó a ser estudiado extendidamente en los últimos años. “Nosotros hemos demostrado que este regulador tiene un rol clave durante la respuesta a estreses abióticos como el frío, la salinidad y el estrés oxidativo en la planta modelo Arabidopsis thaliana y actualmente nos dedicamos a descifrar los mecanismos específicos involucrados”, detalla la especialista.

Además del trabajo con Arabidopsis el grupo de investigación liderado por la investigadora, también estudia el rol del regulador TOR en un alga unicelular denominada Chlamydomonas. Cuando esta alga se encuentra en condiciones de estrés nutricional acumula lípidos y azúcares que pueden ser utilizados para la generación de energía renovable. Sin embargo, bajo una condición de estrés, el crecimiento del alga disminuye generando una menor biomasa. El estudio del regulador TOR en estos organismos abre una nueva posibilidad que permitiría lograr, por ejemplo, que algas nativas con gran poder de producción de hidratos de carbono y ácidos grasos puedan hacerlo sin ver afectado su crecimiento y permitiendo así la generación de bioenergía a partir de este recurso de manera rentable.

Este proyecto es llevado a cabo junto con Agustina De Marco becaria doctoral y Cintia Pereyra becaria postdoctoral en el Instituto de Investigaciones en Biodiversidad y Biotecnología (INBIOTEC-CONICET) y la Fundación para Investigaciones Biológicas Aplicadas (FIBA). Además de las colaboraciones que siempre surgen con investigadores de instituciones nacionales e internacionales referentes en el tema, indispensables para el progreso en la ciencia.

La investigación de Martínez-Noël en materia de señales celulares inició en 2011, luego de haber realizado varias estancias postdoctorales en España. En su tarea cotidiana combina la investigación, el acompañamiento a sus becarias y la crianza de sus dos hijos pequeños. “Mi trabajo es un desafío constante y es el resultado de trabajo en equipo, de mis becarios y mío, junto a los investigadores con quienes colaboro e incluso de los miembros del instituto que trabajan en temas diferentes. Estoy convencida que la ciencia progresa en la medida que se comparten los resultados obtenidos y se trabaja en conjunto”, concluye la científica.

Acciones contra el dengue en tiempo de aislamiento social propuestas por el Grupo de Investigadores sobre Mosquitos en Argentina

El aislamiento social, preventivo y obligatorio es una medida excepcional que el Gobierno nacional adopta en un contexto crítico para mitigar los efectos del COVID-19. En este contexto, desde GIMA sugerimos abordar cuestiones domésticas que contribuyan a disminuir los factores que generan la propagación de otras enfermedades, como es la cría doméstica de mosquitos como Aedes aegypti en sitios descuidados de nuestros hogares. 

En esta galería compartimos la campaña 2020 del Blog del Grupo de Investigadores sobre Mosquitos en Argentina.

Acceso al blog: http://mosquitosargentina.wordpress.com/

 

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Participación de INBIOTEC junto al HPC en la convocatoria «Ideas-Proyecto Covid-19» de la Agencia I+D+i

La Dra Giselle Martínez-Noël ha participado en la generación de un proyecto de la Fundación Médica Mar del Plata-Hospital Privado de Comunidad (HPC) acerca de la enfermedad generada por el coronavirus. El mismo fue presentado a la convocatoria de Ideas-Proyecto Covid-19 de la Agencia Nacional de Promoción de la Investigación, el Desarrollo Tecnológico y la Innovación (Agencia I+D+i ), teniendo como Investigador responsable a la Dra. Nora Fuentes (miembro del comité de investigación del HPC, coordinadora del área de investigación clínica académica en Instituto de Investigaciones Clínicas Mar del Plata, médica del Hospital Italiano y JTP de la UBA).

De esta forma el INBIOTEC se suma a colaborar en la investigación de la pandemia que está azotando al mundo entero.

Felicitaciones Doctora María Eugenia Sanz Smachetti!

Mar del Plata - 5 de marzo de 2020

Felicitaciones Doctora!

Felicitamos a la Doctora María Eugenia Sanz Smachetti por su exitosa defensa de su tesis doctoral titulada: "Optimización de la acumulación de azúcares en cianobacterias y microalgas como materia prima alternativa para la producción de bioetanol".

Te deseamos muchos éxitos en tus próximos desafíos!

 

Directores: Dr. Leonardo Curatti y Dra. Graciela Salerno

Defensa de Tesis Doctoral María Eugenia Sanz Smachetti

María Eugenia Sanz Smachetti defenderá su trabajo de Tesis para optar al título de Doctora en Ciencias Biológicas, titulado: "Optimización de la acumulación de azúcares en cianobacterias y microalgas como materia prima alternativa para la producción de bioetanol"

Autor: Lic. María Eugenia Sanz Smachetti

Director: Dr. Leonardo Curatti

Co-Directora: Dra. Graciela L. Salerno

 

Jurados:

Dra. Patricia Inés Leonardi 
Dra. Eleonora Campos
Dra. María Verónica Beligni

 

M. Eugenia Sanz Smachetti

Jueves 5 de marzo 12 hrs

Aula Adriana EXCOFFON - FCEyN -

Complejo Universitario - Funes e Peña y Roca

 

Bioprospección de cepas nativas de microalgas de agua dulce

Fig.: Bioprospección de cepas nativas de microalgas de agua dulce con el propósito de identificar aquellas que acumulen sacarosa, para su utilización como materia prima en la producción de bioetanol.

Para poder alcanzar los Objetivos de Desarrollo Sostenible detallados en la Agenda 2030 de la Organización de Naciones Unidas se necesitarán grandes cantidades de energía. En la actualidad, cerca del 80 % de los requerimientos energéticos mundiales son satisfechos por los combustibles fósiles. Sin embargo, los niveles crecientes de emisiones de gases de efecto invernadero y la crisis climática asociados con su uso exigen el desarrollo de recursos energéticos renovables y carbono neutros. En este contexto, la bioenergía surge como una alternativa prometedora, especialmente para el sector del transporte. La biomasa de microalgas y cianobacterias se considera una materia prima promisoria para la producción de bioetanol debido a su composición bioquímica y a sus características estructurales más simples en comparación con la materia prima vegetal actualmente en uso para la generación de biocombustibles. A pesar de estos beneficios, la biomasa debe ser sometida a procesos de sacarificación nocivos para el medio ambiente y / o costosos que involucran el uso de ácidos o enzimas antes de su conversión en etanol por fermentación. Por otro lado, aunque la huella hídrica favorece a las microalgas sobre los cultivos terrestres como materia prima para la producción de bioetanol, aún se necesitan grandes cantidades de agua para su cultivo.
Como una posible contribución al desarrollo de esta tecnología, en esta tesis se estudió el uso de microalgas y cianobacterias que acumulan sacarosa, un azúcar soluble y fácilmente fermentable, en respuesta al estrés salino como materia prima para la producción de bioetanol. Se muestran dos enfoques alternativos para incrementar la acumulación de sacarosa en microalgas y cianobacterias. El primero consistió en la modificación genética de la partición de hidratos de carbono en una cianobacteria filamentosa. El segundo involucró la bioprospección de cepas de microalgas para identificar aquellas que acumulan sacarosa naturalmente. Ambas estrategias permitieron la acumulación de sacarosa hasta el 10% (p / p) de su biomasa seca en presencia de estrés salino. Por otro lado, se optimizaron dos métodos para la obtención de jarabes concentrados de sacarosa, que las levaduras convirtieron eficientemente en etanol, sin la necesidad de pretratamientos. Adicionalmente, el secado y la molienda de la biomasa, seguido de una extracción acuosa de azúcares y proteínas, y la recuperación de dichas proteínas mediante pulsos cortos de calor, dejó una biomasa remanente enriquecida en lípidos y carbohidratos que podrían ser recuperados por los métodos tradicionales.
Por último, se optimizaron las condiciones para producir sacarosa utilizando agua de mar al 50 % (v / v) en el medio de cultivo. Se presenta un modelo basado en el cultivo de microalgas en fotobiorreactores ambientales que predijo una productividad de 6,5 T de sacarosa · ha-1 · año-1 y 4200 L de etanol · ha− 1 · año− 1 en estanques abiertos tipo raceway ponds en Brasil, aproximándose a la productividad promedio de sacarosa y etanol obtenidos de la caña de azúcar. De esta manera, la plataforma presentada en esta tesis se ubicaría como una alternativa en la producción de bioetanol de tercera generación.

Trabajos publicados

 
M. E. Sanz Smachetti, C. D. Coronel, G. L. Salerno, L. Curatti, Sucrose-to-ethanol microalgae-based platform using seawater. Algal Research 45, 101733 (2020).

Sanchez Rizza LCoronel CDSanz Smachetti ME, et al (2019) A semi-closed loop microalgal biomass production-platform for ethanol from renewable sources of nitrogen and phosphorous. Journal of Cleaner production. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.01.31

M. E. S. Smachetti, L. S. Rizza, C. D. Coronel, M. D. Nascimento, L. Curatti, “Microalgal Biomass as an Alternative Source of Sugars for the Production of Bioethanol” in Principles and Applications of Fermentation Technology, (John Wiley & Sons, Ltd, 2018), pp. 351–386.

Sanchez Rizza LSanz Smachetti MEDo Nascimento MSalerno GLCuratti L (2017) Bioprospecting for native microalgae as an alternative source of sugars for the production of bioethanol. Algal Research 22:140–147. DOI:10.1016/j.algal.2016.12.021

D. E. Whittaker, [Sanz Smachetti ME], et al., The chromatin remodeling factor CHD7 controls cerebellar development by regulating reelin expression. Journal of Clinical Investigation 127, 874–887 (2017).