Mejora de la resistencia a Peronospora farinosa en Chenopodium quinoa Willd y Colletotrichum en lupínus sp, a través de edición genética CRISPR/CAS
IBA-IB-06-2021-UNSA 

1. Datos generales
Nombre del proyecto Mejora de la resistencia a Peronospora farinosa en Chenopodium quinoa Willd y Colletotrichum en lupínus sp, a través de edición genética CRISPR/CAS
Resumen ejecutivo En Arequipa se cultivan granos de gran valor económico, que en nuestra localidad le dan poca importancia, sin embargo, a nivel internacional la quínua (Chenopodium quinoa Willd) tiene alto impacto por su elevado contenido de proteínas y riqueza en el contenido de aminoácidos ricos en azufre, estos productos presentan grandes propiedades nutricionales. Esta especie presentan la capacidad de crecer en suelos pobres, ya que no son exigentes, pero le aportan calidad después de la siembra. La quinua es un cultivo sensible a un hongo fitopatogeno denominado mildiu, y existe escasa información sobre los genes implicado en la resistencia a este hongo fitopatógeno. Los lupinos tienen un impacto positivo en la fertilidad del suelo a través de la fijación simbiótica y la movilización eficiente del fósforo del suelo y son extremadamente benificiosos en la rotación de cultivos, pero es atacada por el hongo Colletotrichum En la actualidad existen técnicas que permiten apagar genes de forma directa y específica, las repeticiones palindrómicas cortas agrupadas espaciadas regularmente o por sus siglas en inglés CRISPR/, es una técnica moderna de edición de genes con alta especificidad, esta técnica nos permitirá identificar los genes implicados en la resistencia a los hongos fitopatogénos de Lupinus y quínua, y por medio de la edición de estos genes se permitirá aumentar la producción . El producto final de la investigación será obtener dos nuevas variedades nativas de Lupinus y Chenopodium resistentes a los hongos patógenos mildiu y Colletotricum respectivamente. Para conseguir este objetivo, tomaremos muestras de semilla de Lupinus y Chenopodium de la región de Arequipa, se detectaran plantas sensibles y resistentes de Lupinus y Chenopodium. El análisis bioinformático de los mapas genómicos de Lupinus angustifolium y Chenopodium quinoa nos permitirá identificar las secuencias de los genes implicados en la susceptibilidad frente a Colletotricum y mildiu respectivamente, para poder sintetizar primers conservados y estos serán utilizados en nuestras variedades nativas, para amplificar dichos genes, los productos genéticos obtenidos serán secuenciados y a partir de ellos sintetizan los RNA guías para realizar el constructo con el sistema CRISPR, con estos constructos se realizará las ediciones de Lupinus y Chenopodium, identificando aquellas plantas sensibles editadas resistentes a Colletotricum y mildiu respectivamente.
Objetivo del proyecto Mejorar la resistencia a patógenos en especies de Lupínus y Chenopodium a través de edición genética CRISPR/CAS9
Código del proyecto IBA-IB-06-2021-UNSA 
Fecha de inicio 2021-03-30 
Duración 60 
Nombre del esquema financiero Proyectos de Investigación Básica y Aplicada - UNSA 
Monitor Nestor Fernando Huanca Payehuanca 

Financiamiento
Entidades participantes Monto (S/) Total (S/) Porcentaje
Monetario No monetario Monetario No monetario
MARIA ROSARIO ELSA VALDERRAMA VALENCIA 0.00 0.00 0.00 0.00% 0.00%
Universidad Nacional de San Agustin (UNSA) 250000.00 0.00 250000.00 100.00% 0.00%


2. Datos adicionales

Palabras clave Chenopodium quinoa, Lupinus sp., edición genética, CRISPR/CAS 
Justificación del proyecto El uso de nuevas tecnologías descubiertas en estos últimos 10 años como el CRISPR CAS-9 nos van a permitir editar genes directamente y de forma específica, sin generar ninguna otra modificación genética, ya que el constructo genético se puede extraer en la población segregante, quedándonos solo con el gen editado. El determinar los genes implicados de predisposición al ataque de hongos fitopatógenos, permitirá generar plantas resistentes al ataque de hongos fitopatógenos, sin alterar otras regiones génicas de las planta. El uso de nuevas tecnologías genéticas permitirá el desarrollo de platas resistentes a plagas, generando la síntesis de nuevas variedades en corto plazo, consecuentemente un ahorro en tiempo y dinero, comparado con los sistemas de mejoramiento convencional. Cultivar plantas adaptadas a las condiciones regionals de Arequipa, permitirá un buen aprovechamiento del ambiente para poder expresar los caracteres de interacción ya que estos se encuentran adaptados a dichas condiciones ambientales. Arequipa por su ubicación geográfica, es una zona desértica con altas cantidades de radiación UV y las diferentes plantas nativas que crecen en esta región se encuentran muy adaptadas a dichas condiciones. Aprovechar la capacidad del crecimiento de estas plantas bajo condiciones de estrés hídricos y bajas cantidades de fertilizantes químicos, permitirá abaratar los costos de producción. Se ha descrito que lupinus es un buen cultivo capaz de crecer en suelos pobres en cual un manejo en el sistema de rotación de cultivo, permitirá una buen uso de los nutrientes, devolviendo al suelo la carga bacteriana y orgánica que necesita, Las semillas de Chenopodium presentan una alta calidad nutritiva ya que este presenta elevada cantidad de aminoácidos ricos en azufre, de este modo la convierte a esta semilla como fuente antioxidante. A posteriori la industrialización de estas semillas permitirá la producción de harinas con alta cantidad de proteína e enriquecidas con aminoácidos ricos en azufre y hierro. Estas cualidades permitirá sintetizar derivados altamente nutricionales para el consumo humano y mitigar los problemas de desnutrición infantil, anemia, y retardo del envejecimiento, y en animales aumentara la produccción de carne y leche. 
Hipótesis del proyecto El uso de la técnica CRISPR-CAS9 al apagar genes de forma directa y específica, permitirá obtener variedades de Lupinus y Chenopodium resistentes a los hongos fitopatógenos Colletotrichum y Peronosporafarinosa respectivamente. 
Resultados esperados del proyecto Como resultado del proyecto: - Se generará 01 variedad de Chenopodium quinoa Willd y Lupinus sp. Además como resultado del financiamiento se obtendrán: - 2 artículos científicos aceptados para publicación en revistas 2 indizadas en la base Scopus o Web of Science (no incluye revistas ESCI) - 1 estudiante o egresado UNSA titulado como Biólogo con la opción de Tesis formato artículo. - 2 ponencias de los resultados intermedios o finales de la investigación presentadas en eventos científicos de nivel internacional de trascendencia. 
Impactos esperados Impacto tecnológico: La región de Arequipa contará con un centro especializado en tecnologías de alta perfomance, para generar mejoramiento genético de las especies de Lupinus y Chenopodium. Impacto social: La comunidad agrícola de Arequipa contará con dos nuevas variedades que podrá agrupar a un sector de agricultores y generar semillas limpias de pesticidas y de alta calidad. Impacto económico: Estas dos variedades se constituirán en productos que generen riqueza basados en una producción más activa puesto, que contara con productos que sean amigables con la salud, semillas mejoradas de alto valor económico, promoviendo el cultivo orgánico. Impactos ambientales: La rotación entre las dos nuevas variedades de Lupinus y Chenopodium disminuiría el uso de fertilizantes artificiales y pesticidas. 

3. Equipo técnico
Equipo técnico Herbert Angel Delgado Salazar; Sandro Jhonatan Condori Pacsi; Maria Rosario Elsa Valderrama Valencia; Juan Diego Valdez Quispe; Darling Daniela Castro Huaman; Heike Inge Ada Sederoff .