Impacto de los cultivos transgénicos Bt sobre la evolución genómica de Diatraea saccharalis
El barrenador del tallo, Diatraea saccharalis, es una especie de lepidóptero ampliamente distribuida en América que afecta una gran variedad de cultivos, entre los que se incluyen el maíz, la caña de azúcar, el trigo y el arroz. En Argentina es una de las principales plagas que afectan los cultivos...
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| Autor principal: | |
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| Otros Autores: | , , , , , |
| Formato: | Tesis Libro |
| Lenguaje: | Español |
| Publicado: |
marzo 2024
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| Materias: | |
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| 246 | 3 | 1 | |a Impact of transgenic Bt crops on the genomic evolution of the target organism Diatraea saccharalis |
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| 300 | |a 214 h. : |b il., fotos color, gráfs. color, mapas color, tablas (algunas color) | ||
| 502 | |b Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Ciencias Biológicas |c Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales |d 2024-03-15 |g Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria - CONICET. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular (IABIMO) | ||
| 506 | |2 openaire |e Autorización del autor |f info:eu-repo/semantics/embargoedAccess |g 2027-03-15 | ||
| 518 | |o Fecha de publicación en la Biblioteca Digital FCEN-UBA | ||
| 520 | 3 | |a El barrenador del tallo, Diatraea saccharalis, es una especie de lepidóptero ampliamente distribuida en América que afecta una gran variedad de cultivos, entre los que se incluyen el maíz, la caña de azúcar, el trigo y el arroz. En Argentina es una de las principales plagas que afectan los cultivos de maíz. Desde el año 1998, se aprobaron numerosos eventos de Organismos Genéticamente Modificados (OGM) de maíz para su cultivo y comercialización en Argentina. Los OGM de maíz Bt expresan proteínas Cry de Bacillus thuringiensis cuya acción insecticida ocurre al adherirse a receptores específicos de las células intestinales del insecto blanco. La adopción del maíz Bt resultó una estrategia efectiva para el control de esta plaga en el país. En Argentina, gracias a la implementación de programas de manejo de resistencia de insectos (MRI) basados en la biología de las plagas blanco, el nivel de expresión de las entomotoxinas Bt en cada evento, la diversificación del manejo de la presión de selección y la implementación de refugios, se logró retrasar el surgimiento de la resistencia a los cultivos Bt en D. saccharalis. Sin embargo, en Quines, provincia de San Luis, Argentina, en la campaña 2012/13 se detectaron daños no esperados producidos por D. saccharalis en maíces Bt portadores de tres toxinas Cry: Cry2Ab2, Cry1A.105 y Cry1Fa. El objetivo general del presente trabajo fue analizar la variabilidad genética y los mecanismos moleculares involucrados en la resistencia al maíz Bt en D. saccharalis. Para abordar este estudio, el primer objetivo específico fue analizar la estructura genética poblacional de D. saccharalis mediante el uso de marcadores moleculares como haplotipos mitocondriales (COI), microsatélites (SSR) y polimorfismo de un solo nucleótido (SNP) para determinar si las poblaciones de las localidades en las que se ha identificado resistencia reportados tuvieron un comportamiento panmíctico en relación con los de otras localidades del país: de la zona núcleo de cultivo de maíz en Argentina y con otras geográficamente más distantes. Se desarrolló un conjunto de 14 marcadores moleculares del tipo microsatélite (SSR) a partir de ensayos de NGS cuya capacidad discriminativa fue validada comparando los resultados de su análisis con los obtenidos mediante marcadores SNP obtenidos mediante ddRADseq. Estos SSR constituyen una valiosa herramienta para realizar investigaciones a nivel poblacional en D. saccharalis permitiendo analizar la variabilidad genética, comprender procesos evolutivos y realizar monitoreos en el contexto de surgimiento de resistencias al maíz Bt.. Los resultados obtenidos con los tres marcadores moleculares utilizados permiten concluir que la especie presenta estructuración genética entre las poblaciones analizadas provenientes de distintas localidades del país acorde al modelo de aislamiento por distancia. Las poblaciones de la localidad de Quines y otras próximas en las que fueron detectados daños inesperados en los cultivos de maíz Bt ocasionados por D. saccharalis no conforman una unidad panmíctica con las analizadas de otras localidades del país, ni tampoco entre sí: el aislamiento geográfico debido a la presencia hacia el este de las Sierras de San Luis y la falta de implementación de refugios en dicha región, habrían promovido la diferenciación genética, debido a la interrupción del flujo génico con las poblaciones aledañas, sumado al efecto provocado por el surgimiento de la resistencia. Los resultados sugieren que el manejo de la resistencia debería adoptarse a nivel local, a una escala regional limitada ya que el aislamiento de las poblaciones resistentes que constituye una de las causas que propició el surgimiento de la resistencia, también podría contribuir a prevenir que se propaguen los alelos que confieren resistencia al maíz Bt en el país. Para abordar el análisis de los mecanismos moleculares involucrados en la resistencia al maíz Bt en Diatraea saccharalis, segundo objetivo específico de este trabajo, se realizó un estudio transcriptómico, a partir de ARN de tejido de intestino de larvas de resistentes y susceptibles al maíz Bt. Se identificaron genes diferencialmente expresados que codifican enzimas de detoxificación incluyendo glutatión S-transferasa, citocromo P450, carboxilesterasa y UDP-glucuronosiltransferasa. Y genes diferencialmente expresados implicados en la resistencia a las toxinas Cry, como transportadores ABC, proteína de choque térmico, fosfatasas alcalinas y quitinasa. El ensayo RNAseq fue validado mediante PCR cuantitativa, evaluándose previamente la estabilidad de tres genes de referencia entre los dos tratamientos. Estos resultados constituyen un aporte para la comprensión de los mecanismos relacionados con la resistencia y para el establecimiento de prácticas agronómicas capaces de retrasar su aparición. Proveen, además herramientas para el monitoreo de la dinámica y estructuración poblacional de D. saccharalis en las regiones maiceras de Argentina y de la evolución de resistencias al maíz Bt, incrementando el aprovechamiento de los organismos genéticamente modificados aprobados comercialmente. A su vez, este trabajo brinda herramientas para los organismos de control y regulación para el establecimiento de políticas públicas en relación a plagas que afectan cultivos de importancia agronómica. |l spa | |
| 520 | 3 | |a The stem borer, Diatraea saccharalis, is a lepidopteran species widely distributed in the Americas, which affects a wide variety of crops, including corn, sugar cane, wheat and rice. In Argentina, this insect is one of the main pests affecting corn crops. Since 1998, numerous Genetically Modified Organisms (GMOs) of corn have been approved for cultivation and commercialization in Argentina. In this context, the adoption of Bt corn, a GMO corn that expresses Cry proteins from Bacillus thuringiensis, whose insecticidal action occurs by adhering to specific receptors on the intestinal cells of the target insect, has been an effective strategy for the control of D. saccharalis. In Argentina, the implementation of insect resistance management programs based on the biology of the target pests, the level of expression of Bt entomotoxins in each GMO event, the diversification of selection pressure management, and the implementation of refuges have allowed delaying the emergence of resistance to Bt crops in D. saccharalis. However, in the province of San Luis, Argentina, in the 2012/2013 campaign, unexpected damage by D. saccharalis was detected in Bt corn carrying three different toxins (Cry2Ab2, Cry1A.105 and Cry1Fa). The general objective of the present work was to analyze the genetic variability and the molecular mechanisms involved in resistance to Bt corn in D. saccharalis. To address this study, the first specific aim was to analyze the population genetic structure of D. saccharalis by using molecular markers such as mitochondrial haplotypes (COI), microsatellites (SSRs) and single nucleotide polymorphism (SNPs) to determine whether the populations from the localities in which resistance has been reported had a panmictic behavior in relation to those from other localities in the core cultivation area of the country and to others that were geographically more distant. A set of 14 microsatellite-type molecular markers (SSRs) was developed from next-generation sequencing assays whose discriminative capacity was validated by comparing the results of their analysis with those obtained using SNP markers obtained using ddRADseq. These SSRs constitute a valuable tool to carry out population-level research in D. saccharalis, allowing the analysis of genetic variability, understanding evolutionary processes and monitoring in the context of the emergence of resistance to Bt corn. The results obtained with the three molecular markers used allowed concluding that D. saccharalis presents genetic structuring among the analyzed populations from different locations in the country, according to the isolation by distance model. The populations of the town of Quines (San Luis) and other ones from nearby localities, in which unexpected damage by D. saccharalis had been detected in Bt corn crops, did not form a panmictic unit with those from other towns in the country, nor with each other. The geographic isolation due to the presence to the east of the Sierras de San Luis and the lack of implementation of refuges in that region would have promoted genetic differentiation, due to the interruption of gene flow with surrounding populations, added to the effect caused by the emergence of resistance. The results suggest that resistance management should be adopted at the local level, on a limited regional scale, since the isolation of resistant populations, which constitutes one of the causes that has led to the emergence of resistance, could also contribute to preventing the propagation of the alleles that confer resistance to transgenic corn in the country. To address the analysis of the molecular mechanisms involved in resistance to Bt corn in D. saccharalis, the second specific objective of this work, a transcriptomic study was carried out, using RNA from intestine tissue of larvae resistant and susceptible to Bt corn. Differentially expressed genes encoding detoxification enzymes, including glutathione S-transferase, cytochrome P450, carboxylesterase and UDP-glucuronosyltransferase, as well as differentially expressed genes involved in resistance to Cry toxins, such as ABC transporters, heat shock protein, alkaline phosphatases and chitinase, were identified. The RNAseq assay was validated by quantitative PCR, previously evaluating the stability of three reference genes between larvae resistant and susceptible to Bt corn. These results constitute a contribution to the understanding of the mechanisms related to the development of resistance and to the establishment of agronomic practices capable of delaying the appearance of this resistance. They also provide tools to monitor the population dynamics and structuring of D. saccharalis in the corn-growing regions of Argentina and the evolution of resistance to Bt corn, increasing the use of commercially approved GMOs. Finally, the results of this work provide tools for control and regulatory agencies to establish public policies in relation to pests affecting agronomically important crops. |l eng | |
| 540 | |2 cc |f https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar | ||
| 651 | 4 | |a SAN LUIS (ARGENTINA : PROVINCIA) | |
| 653 | 1 | 0 | |a PLAGAS |
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| 700 | 1 | |a Tosto, Daniela Sandra | |
| 700 | 1 | |a López, Silvia Edith | |
| 700 | 1 | |a Confalonieri, Viviana Andrea | |
| 700 | 1 | |a Rosetti, María Eva Natalia | |
| 700 | 1 | |a Lanzavecchia, Silvia Beatriz | |
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| 961 | |b tesis |e ND |a tesis_n7507_Corach |c EM | ||
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