Monitoreo de cianobacterias toxígenas y bacterias degradadoras de cianotoxinas en lagunas pampeanas (VIDEO)

Las floraciones de cianobacterias, que son comunes en cuerpos de agua como las lagunas La Brava y De los Padres en la provincia de Buenos Aires, generan impactos ecológicos, sanitarios y económicos significativos. Estas floraciones reducen la biodiversidad y la calidad del agua, afectan su uso para consumo humano, recreación y acuicultura, y algunas producen cianotoxinas peligrosas. La incidencia de estas floraciones está aumentando en frecuencia y severidad, y las lagunas pampeanas en Argentina son especialmente vulnerables debido a la eutrofización provocada por actividades humanas.

En esta línea de trabajo en colaboración con el Dr. Mauro do Nascimiento, se propone un monitoreo para detectar cianobacterias toxígenas en estas lagunas,
determinar el potencial tóxico de las poblaciones de cianobacterias mediante análisis moleculares y emitir alertas tempranas, utilizando herramientas como "semáforos cianobacteriales" y talleres de concientización para las comunidades locales. Además, se aislarán y cultivarán cianobacterias tóxicas para crear un banco de cepas que será útil para futuros estudios ecotoxicológicos y el desarrollo de tecnologías para manejar floraciones. También se llevará a cabo una bioprospección de bacterias capaces de degradar cianotoxinas, con el objetivo de desarrollar métodos biológicos para controlar estas floraciones tóxicas.

Interacciones Planta-Cianobacteria: Efectos de los Compuestos Bioactivos que liberan las Cianobacterias muertas en Arabidopsis thaliana y Lemna sp.

La línea de investigación estudia los efectos de los compuestos liberados por cianobacterias durante la ferroptosis, un tipo de muerte celular regulada, en plantas del entorno, específicamente Arabidopsis thaliana y Lemna sp. Utilizando la cepa Synechocystis PCC 6803, que no produce toxinas, se busca comprender cómo estos compuestos afectan el crecimiento de las plantas, tanto terrestres como acuáticas. El estudio tiene como objetivo principal contribuir al conocimiento sobre las interacciones entre cianobacterias y plantas, proporcionando información clave para la gestión de ecosistemas afectados por floraciones cianobacterianas. Además, se explorará si los efectos negativos de estos compuestos pueden ser mitigados mediante el uso de inhibidores específicos de la ferroptosis, lo que podría abrir nuevas vías para la gestión biológica de estos fenómenos.

Mecanismos de muerte celular regulada en cianobacterias: una contribución al desarrollo de metodologías para enfrentar la problemática de floraciones cianobacterianas.

Este proyecto se centra en comprender y controlar las floraciones nocivas de cianobacterias, particularmente las cepas de Microcystis que producen toxinas peligrosas como las microcistinas. Estas floraciones, exacerbadas por la eutrofización y el cambio climático, representan un riesgo grave para la salud humana y animal, afectando la calidad del agua destinada al consumo, recreación y agricultura. En Argentina, estas floraciones son un problema creciente, especialmente en cuerpos de agua como el Río de la Plata y embalses importantes.

Un enfoque novedoso del proyecto es el estudio de la muerte celular regulada (MCR) en cianobacterias, un proceso poco explorado que podría ser clave para el control de estas floraciones. En particular un tipo de MCR dependiente de hierro y estrés oxidativo, ya observada en la cianobacteria Synechocystis sp. PCC 6803. Se buscará evaluar si este mecanismo es aplicable a cepas tóxicas de Microcystis, y cómo podría modularse para gestionar la liberación de microcistinas, minimizando su impacto en el medio ambiente.

Además, se explorarán nuevas tecnologías para el control de cianobacterias, incluyendo el uso de nanopartículas magnéticas combinadas con altas temperaturas, como una estrategia prometedora para reducir la viabilidad de Microcystis y la liberación de sus toxinas. Estos avances podrían ofrecer soluciones más seguras, eficientes y económicamente viables para la gestión de cuerpos de agua afectados por floraciones de cianobacterias.

Respuestas adaptativas y de supervivencia celular al estrés oxidativo en Organismos Fotosintéticos Oxigénicos

Fondos Complementarios para Proyectos de Investigación con Impacto en el Territorio Argentino 2022, Fundación Williams. IR, María Victoria Martin. Monitoreo de cianobacterias toxígenas y bacterias degradadoras de cianotoxinas en lagunas pampeanas: una contribución al desarrollo de metodologías para enfrentar la problemática de floraciones cianobacterianas

PICT 2021-GRF-TII-00106. IR, María Victoria Martin. Mecanismos de muerte celular regulada en cianobacterias: una contribución al desarrollo de metodologías para enfrentar la problemática de floraciones cianobacterianas.

PICT 2016-0173. IR. Estudio del estrés combinado: Análisis trascriptómico en sequía y frío como herramienta para el mejoramiento de cultivos de interés agronómico.

PICT 2014-1956. IR. Mecanismos concentradores de carbono y su relación con la producción de cianotoxinas: una contribución al desarrollo de metodologías para enfrentar la problemática de floraciones cianobacterianas.

Tesis de licenciatura 

Dirección de Tesis de grado Universidad Nacional de Mar del Plata. Estudiante Sofía Regalini. “Interacciones Planta-Cianobacteria: Efectos de los Compuestos Bioactivos que liberan las Cianobacterias muertas en Arabidopsis thaliana y Lemna sp”. INBIOTEC-FIBA (Julio 2023- en curso). Con beca CIN.

Dirección de Tesis de grado de Universidad Nacional de Mar del Plata. Estudiante Maximiliano Cainzos. Título de la Tesis: “Mecanismos concentradores de carbono en cianobacterias formadoras de floraciones y su relación con la producción de cianotoxinas”. INBIOTEC-FIBA (enero 2015-marzo 2016). Con beca CIN y de Formación de grado.

Dirección de tesis de grado de estudiante Federico Berdun. Título de tesis: “Estudio de mecanismos de muerte celular regulada en respuesta al estrés abiótico en la cianobacteria Synechocystis sp. PCC 6803” (2018-2019). Con beca CIN.

Tesis doctorales:

Co-dirección doctoral de CONICET de la Lic. Antonella Cuniolo (inicio en 2022- actualmente) Estudio de herramientas biológicas y su potencial aplicación en programas de control vectorial en mosquitos de importancia sanitaria.

Dirección doctoral de la Lic. Marianela Mesquida (2024- actualmente). Muerte celular regulada en cianobacterias, su impacto en organismos del entorno y posibles aplicaciones

Postdoctorados:

Dirección de Dra. Anabella Aguilera, de Fundación para investigaciones Biológicas Aplicadas (FIBA) (2017-2019) Muerte celular regulada en cianobacterias.

Aguilera A, Haakonsson S, Martin MV, et al (2018) Bloom-forming cyanobacteria and cyanotoxins in Argentina: A growing health and environmental concern. Limnologica 69:103–114. https://doi.org/10.1016/j.limno.2017.10.006

Distéfano AM, Martin MV, Córdoba JP, et al (2017) Heat stress induces ferroptosis-like cell death in plants. J Cell Biol 216:463–476. https://doi.org/10.1083/jcb.201605110

Battaglia ME, Martin MV, Lechner L, et al (2017) The riddle of mitochondrial alkaline/neutral invertases: A novel Arabidopsis isoform mainly present in reproductive tissues and involved in root ROS production. PLoS ONE 12:. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0185286

Córdoba JP, Marchetti F, Soto D, et al (2016) The CA domain of the respiratory complex i is required for normal embryogenesis in Arabidopsis thaliana. J Exp Bot 67:1589–1603. https://doi.org/10.1093/jxb/erv556

Panoli A, Martin MV, Alandete-Saez M, et al (2015) Auxin import and local auxin biosynthesis are required for mitotic divisions, cell expansion and cell specification during female gametophyte development in Arabidopsis thaliana. PLoS ONE 10:. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0126164

Martin MV, Distéfano AM, Bellido A, et al (2014) Role of mitochondria during female gametophyte development and fertilization in A. thaliana. Mitochondrion 19:350–356. https://doi.org/10.1016/j.mito.2014.01.005

Victoria Martin M, Fernando Fiol D, Sundaresan V, et al (2013) Oiwa, a female gametophytic mutant impaired in a mitochondrial manganese-superoxide dismutase, reveals crucial roles for reactive oxygen species during embryo sac development and fertilization in Arabidopsis. Plant Cell 25:1573–1591. https://doi.org/10.1105/tpc.113.109306

Martin MV, Distéfano AM, Zabaleta EJ, Pagnussat GC (2013) New insights into the functional roles of reactive oxygen species during embryo sac development and fertilization in Arabidopsis thaliana. Plant Signal Behav 8:. https://doi.org/10.4161/psb.25714

Zabaleta E, Martin MV, Braun H-P (2012) A basal carbon concentrating mechanism in plants? Plant Sci 187:97–104. https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2012.02.001

Villarreal F, Martín V, Colaneri A, et al (2009) Ectopic expression of mitochondrial gamma carbonic anhydrase 2 causes male sterility by anther indehiscence. Plant Mol Biol 70:471–485. https://doi.org/10.1007/s11103-009-9484-z

Aguilera A, Berdun F, Bartoli C, et al (2019) (Preprint) Heat stress induces ferroptosis in a photosynthetic prokaryote. bioRxiv 828293. https://doi.org/10.1101/828293