Desarrollo de métodos de diagnóstico fitosanitario para asegurar la distribución y repatriación de semillas de oca, olluco, mashua y yacón libres de virus

Las raíces y tubérculos andinos han empezado a ganar importancia como fuentes alternativas de ingresos económicos para las comunidades altoandinas. Debido a la carencia de herramientas de diagnóstico fitosanitario, la distribución de semilla representa actualmente un alto riesgo para diseminar enfermedades. Este proyecto contribuirá a: (i) desarrollar un método de diagnóstico rápido y de bajo costo para los principales virus en oca, olluco, mashua y yacón, (ii) identificar los virus presentes en 1.000 accesiones conservados en los bancos de germoplasma del CIP y del INIA, y (iii) poner a disposición para la distribución aquellas accesiones que resulten libres de virus.

Contexto

La papa es el pilar de la seguridad alimentaria y una fuente importante de desarrollo para las comunidades altoandinas del Perú. Otras raíces y tubérculos andinos (RTAs), con nutrientes y beneficios particulares para la salud, complementan el rol alimenticio de la papa y han empezado a ganar importancia entre los agricultores y empresarios como fuentes alternativas de ingresos económicos. Y es que con los años, estos alimentos se están convirtiendo en recursos estratégicos para satisfacer la demanda creciente de alimentos funcionales. Un ejemplo son las exportaciones de productos derivados del yacón y la maca, que alcanzaron el año 2014 un valor de USD 2.9 y USD 28.7 millones, respectivamente.

La diversidad de las raíces y tubérculos andinos es salvaguardada principalmente en los bancos de germoplasma del Instituto de Innovación Agraria (INIA) y del Centro Internacional de la Papa (CIP), donde se conservan más de 5,000 accesiones (semillas) colectadas en diferentes zonas del Perú. Estos materiales se desean poner a disposición de productores e investigadores; sin embargo, debido a que carecemos de herramientas de diagnóstico para las enfermedades virales, la distribución de semilla desde los bancos de germoplasma representa actualmente un alto riesgo para diseminar enfermedades, en especial las enfermedades virales.

Avizorando el futuro

La mejor forma de conservar la diversidad es haciendo uso de ella. Por ello, con la finalidad de que tanto los agricultores, como la comunidad científica en general, puedan acceder a semillas libres de virus, el CIP y el INIA plantean un proyecto cuyo objetivo es el desarrollo de un método de diagnóstico de virus basado en tecnologías modernas de última generación. El proyecto contribuirá además a identificar los virus presentes en 1,000 accesiones de oca, olluco, mashua y yacón conservados en los bancos de germoplasma, y al mismo tiempo identificar materiales que estén libres de virus y disponibles para la distribución. Otro objetivo importante del proyecto es fortalecer las capacidades institucionales y humanas en el CIP e INIA, así como difundir el conocimiento de los resultados del proyecto a través de talleres, congresos y publicaciones científicas.

El punto de partida

Conocimiento de métodos más ágiles. En la actualidad, y debido a que la producción de nuevos antisueros demanda muchos años y dinero, y no hay garantía de diagnósticos 100% confiables, se han empezado a desarrollar métodos más modernos, rápidos y seguros. Uno de los más promisorios es conocido con el nombre de secuenciamiento y ensamblaje de ARNs pequeños de interferencia, que consiste en secuenciar fragmentos pequeños del ARN (ácido ribonucleico) viral, y posteriormente, con el uso de herramientas bioinformáticas, ensamblar dichos fragmentos (como un rompecabezas) para reconstruir el genoma parcial o total del virus.

Mayor precisión en la detección del virus. El secuenciamiento de fragmentos pequeños de ARN es costoso pero es necesario como paso previo para el desarrollo de un método de diagnóstico rutinario y de bajo costo basado en PCR (por sus siglas en inglés Polymerase Chain Reaction). Con el genoma secuenciado de un virus en particular, se diseñan posteriormente cebadores o primers (pequeñas secuencias de ADN) que reconocen regiones muy específicas del genoma del virus, con lo cual se puede lograr un diagnóstico muy preciso y rápido. El diseño de primers es la clave para desarrollar los métodos de diagnóstico de los virus.

Virus identificados. Mediante el uso de pruebas serológicas y antisueros específicos, en el pasado se han podido identificar 4 especies de virus en oca, 8 en olluco, 4 en mashua y 2 en yacón. El presente proyecto permitirá contar con un método de diagnóstico basado en PCR que facilitará la identificación de dichos virus, pero muy probablemente también de virus nuevos que aun desconocemos.

El paso a paso del proyecto

1

Selección de mil accesiones conservadas in vitro en los bancos de germoplasma del CIP e INIA para ser evaluadas.

2

Extracción de del material genético de los virus (fragmentos pequeños de ARN) en las 1000 accesiones de raíces y tubérculos
andinos.

3

Secuenciamiento
de los fragmentos
pequeños de ARN
en un laboratorio
del extranjero.

4

Identificación del genoma del virus a través del ensamblaje de los fragmentos pequeños de ARN
secuenciados mediante programas de
bioinformática.

5

Diseño de cebadores (primers) para el
diagnóstico de los virus por PCR.

6

El diagnóstico de virus por PCR será validado con un set de plantas indicadoras (rango de huéspedes) y pruebas serológicas de ELISA (si el antisuero está
disponible).

Resultados
  • Un método de diagnóstico, rápido y de bajo costo, basado en PCR para identificar los virus en materiales de oca, olluco, mashua y yacón; incluyendo un manual de laboratorio de acceso libre para el diagnóstico de virus en los cuatro cultivos.
  • Estado fitosanitario identificado en 1.200 accesiones de oca, olluco, mashua y yacón conservadas en los bancos de germoplasma del CIP y del INIA.
  • Un stock de accesiones de raíces y tubérculos andinos libres de virus, disponibles para la distribución, en especial a investigadores y agricultores, contribuyendo así a la repatriación de estas variedades a sus hábitats naturales. A su vez, generará oportunidades comerciales basadas en el uso de la diversidad de estos cultivos.
  • Un programa de terapias inicial para la eliminación de virus en las accesiones que resulten positivas al diagnóstico de virus.
  • Hasta la fecha se han identificado 40 posibles géneros virales en oca, 26 en olluco, 16 en mashua y 7 en yacón. Los géneros más conspicuos son Allexivirus, Badnavirus, Caulimovirus, Cytorhabdovirus, Nepovirus, Polerovirus, Potexvirus, Potyvirus, Potexvirus, Umbravirus e Ilarvirus. Además se han diseñado primers para todos los virus considerados prioritarios, para completar regiones de los genomas virales identificados y para estandarizar métodos de diagnóstico basados en PCR.
  • Investigadores y técnicos del INIA, CIP y al menos dos universidades, capacitados en las técnicas de diagnóstico viral.
  • Una tesis de doctorado y otra de maestría.
  • Al menos dos artículos científicos publicados.
Contacto

Ivan Manrique
CIP, Perú
i.manrique@cgiar.org

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