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Justificación del proyecto
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Desde el origen de la vida en la tierra, la luz ha jugado un papel importante en la biología fundamental de los seres vivos, ya que la luz influencia procesos del desarrollo estructural, funcional y etológico de los organismos vivos. La luz está compuesta por longitudes de onda visibles al ojo humano (Luz blanca), sin embargo, existe longitudes de onda que no son visibles; entre ellas se encuentra la luz ultravioleta, que abarca ondas por debajo de los 400 nm hasta los 10 nm. Los efectos de la contaminación ambiental como el uso de los derivados de clorofluorocarbono y los fungicidas han contribuido a una disminución del grosor de la capa de ozono, y el incremento de dosis de la radiación ultravioleta (UV) en la superficie terrestre, según la última medición realizada por la NASA, el tamaño del agujero de la capa de ozono a septiembre de 2018 es de 23 millones de km2 y que al mismo tiempo a incrementado la radiación UVB, según Singh y Singh, 2014 la radiación UVB es dañina ya que causa mutación en el ADN por la formación de dímeros de timina, y estos se traducen en problemas a la salud humana como quemaduras en la piel, cáncer de piel, retinopatías, lupus eritematoso, etc. Según el SENAMHI indica que, gran parte del año, la ciudad de Arequipa y sus zonas altoandinas soportan rangos de radiación ultravioleta desde un índice fuerte de 13 (2317 J/m2) puntos, hasta un índice extremadamente fuerte de 18 (3739 J/m2) puntos, estos altos valores de radiación vienen trayendo efectos negativos sobre la seguridad alimentaria regional, nacional y mundial, ya que los estudios de González et al., 2020 demuestra que un incremento de exposición de radiación UVB disminuye la calidad de los alimentos, afectando de forma negativa los niveles y composición de vitaminas, ácidos grasos, polifenoles, flavonoides y antocianinas; modificando así los componentes nutricionales y organolépticos de los alimentos, y Lyu et al., 2019 demuestran que la alta radiación UV-B es una forma de estrés abiótico que genera daño al ADN, las proteínas y membranas citoplasmáticas, por la producción de producción de especies reactivas de oxígeno (ROS), detención del ciclo celular, inhibición de la fotosíntesis y diversos procesos celulares, conllevando a la muerte de la planta. Todos estos efectos están trayendo consigo pérdidas en la producción de productos hortícolas traduciéndose en pérdidas económicas por producción, ya que Según Ballares et al. 2011, han demostrados que el crecimiento de los cultivares disminuye aproximadamente 1% por cada aumento en 3% en la radiación UV-B, el cual podría ser más dramático en los cultivares sensibles a UV-B, siendo este un drástico problema para la seguridad alimentaria. La quinua (Chenopodium quinoa Willd) es una semilla muy apreciada a nivel mundial por su alto contenido de aminoácidos esenciales, Arequipa viene siendo unos de los principales productores de este grano a nivel nacional, sin embargo su producción está atravesando serios problemas por diferentes tipos de estrés bióticos y abióticos debido a los cambios que está experimentando el clima, los cuales están causando grandes pérdidas económicas, es así que Estados Unidos de América ha devuelto 200 toneladas de quínua en el 2015 por el contenido de pesticidas en la semilla, si bien se conocen más de 16 mil variedades de quinua, sin embargo no se ha desarrollado investigaciones que detallan en concreto los sistemas genéticos implicados en la resistencia natural al estrés biotico y abiotico y uno de los sistemas mínimamente estudiados son aquellos genes implicados en la resistencia a la radiación UVB, ya que Arequipa al ser una zona con altos índices de radiación, su producción agrícola se ve afectada, ya se ha demostrado que una alta exposición genera daños en la composición nutricional de los alimentos y disminución en la producción. Por lo que existe una necesidad en comprender los mecanismos y los genes de tolerancia a la radiación UVB para desarrollar planes de mejora
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Hipótesis del proyecto
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Dado que la quinua Chenopodium quinoa Willd es una especie originaria de la región altoandina, diariamente esta, es sometida a altas dosis de radiación ultravioleta B, su alta variabilidad genética le confiere la ventaja de poder vivir en zonas con elevada radiación y producir el grano, los análisis de transcriptoma por análisis de RNAseq, la predicción de genes in silico, los análisis de expresión de los transcritos y su ubicación subcelular, permitirá comprender inicialmente los mecanismos concretos que la quinua utiliza para resistir condiciones de estrés por radiación, así mismo permitirá la identificación de genes clave implicados en la resistencia y de esta forma se podrá sintetizar marcadores moleculares para un proceso de mejoramiento genético asistido.
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Impactos esperados
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Este estudio permitirá detectar genes naturales implicados en la resistencia al estrés UVB, así como la generación de información a nivel de transcriptoma para estudios posteriores de expresión génica, permitirá el desarrollo de metodologías adaptadas para el estudio molecular de Chenopodium quinoa. El encontrar variedades con genes implicados en la resistencia al estrés por radiación UV, permitirá, el desarrollo de planes de mejora genética objetivos para la síntesis de variedades productoras de grano y resistentes y generar para generar registros de obtentor vegetal frente a las instituciones competentes. Asi mismo de la investigación resultara la publiacción de por lo menos dos artículos en revistas de alto impacto.
El encontrará los genes de resistencia natural al estrés por radiación UVB, permitirá el desarrollo de variedades resistentes y productoras del grano, el cual permitirá el uso de suelos erosionados para reconstituir la microbiota y materia orgánica, así como es material en potencia para realizar rotación de cultivo. La hojarasca que se produce después de la cosecha se convierte en materia prima para la realización de compostaje y enriquecimiento de los suelos. De esta manera se promueve un cultivo más orgánico. La producción de grano mejorado, permitirá la mantención de la seguridad alimentaria, debido a que las semillas al presentar genes naturales de resistencia a la radiación UVB, mantendrá la integridad del valor nutritivo, de tal manera, los niños y la población nacional y mundial tendrán al alcance de las manos un producto altamente nutritivo que fortalecerá el desarrollo integral de los nuevos ciudadanos, y el alto contenido de hierro de la quinua la convierte en un potente alimento para la diminución de la anemia en el Perú y el África.
La identificación de variedades que presentan los genes implicados en la resistencia a la radiación UVB permitirá el desarrollo de nuevas variedades productoras y resistentes, el cual permitirá la producción de granos con alto valor nutritivo y competitivo en el mercado nacional e internacional.
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