Cinvestav- Guanajuato

1. Caracterización del genoma del maíz. Actualización sobre el proceso de analisis bioinformática Cinvestav- Guanajuato

2. Producción y consumo de maíz en México • Área total cultivada..………………….7.9 millones de ha. • Producción..........................................9.34 millones Tm. • Rendimiento Promedio..............…..…2.93 t/ha (46% menor que el promedio mundial, 300% menor que el promedio de Estados Unidos) • Producción en áreas de riego ..……… 6.61 t/ha (1.4 millones de ha) • Producción en áreas de temporal.……1.97 t/ha (6.6 millones de ha) • Consumo Nacional ………………... 27 millones de Tm. • Importaciones ………………………..7 millones de Tm.

3. Los estudios de Kato and McClintock identificaron 7 razas nativas en la base de diversidad del maíz • Nal Tel • Harinoso del ocho • Tepecintle • Zapalote chico • Chapalote • Reventador • Palomero toluqueño

4. Estrategia para ensamblar los datos generados por secuenciación 7,038 Mb (70 M 454) 1,000 Mb (1 M Sanger) Assembling (PCAP) 190 Muéganos (454 assembler) 4.3 M c 888 Mb 0.4 M s 46.3 M c 42.0 Mc < 150 bp 5,000 Mb 4.7 M sequences to assemble 21 Muéganos (PCAP) Selection 202,296 contigs (183.7 Mb) 2.4 M c (924 Mb) 3 Muéganos (PCAP) 1.2 M sequences Final assembling

5. Estadística de los Contigs

6. Análisis de blast a varias bases de datos MAGI4 - maize assembled genomic islands (Contigs plus singletons) zmgi - TIGR Gene Indices for maize ZmESTsNCBI – ESTs from maize (NCBI) zmrep - TIGR repeats found in maize oryza_pep - TIGR peptides from all genetic models of rice

7. LABORATORIO NACIONAL DE GENOMICA PARA LA BIODIVERSIDAD Comparación con el genoma de arroz El 37% de nuestros contigs mas grandes tiene un hit significativo al 69% de los peptidos predichos del genoma de arroz. Estos hits indican posibles orthologos de los genes de maiz en el genoma de arroz.

8. Cobertura de genes comparando nuestros contigs mas largos y MAGI4 con la base de datos TIGR Gene INDEX 72% 64% 59% 41%

9. Cobertura de genes comparando nuestros contigs con la base MAGI4 98% 96% 83% 15%

10. Cobertura de genes comparando nuestros contigs con la base MAGI4 • Nuestros contigs tocan prácticamente a todos los MAGIs (98%) • El 17% de nuestros contigs no estaban incluidos en los MAGIs • El contenido de repetidos de nuestros contigs es bajo (15%)

11. Estrategias de ensamblado El muégano es un algoritmo simple, que intercambia mayor tiempo de cómputo usando menores recursos de memoria; como sabemos fue indispensable. Las calidades La parte discutible del algoritmo es el bajar la calidad de los contigs (a 1/3), cuando fungen como reads en el siguiente paso del ensamblado. Esto se ideo para dar al ensamblador mayor flexibilidad para formar nuevos contigs. En el proceso de ensamblado los ensambladores toman en cuenta para unir reads no solo la secuencia de bases, sino también sus calidades; si existe una pequeña diferencia en la secuencia pero las calidades son muy altas el ensamblador rechazará la posible unión de las reads para formar un contig; en contraste, si las calidades son relativamente bajas el ensamblador unirá las reads.

12. Experimentalmente se demostró: 1) Con los parámetros utilizados el ensamblador reconocerá como partes de un mismo contig secuencias con al menos 41 pares de bases idénticas en un extremo; menos si hay más reads que apoyen el contig. 2) El proceso de ensamblado es altamente sensible a diferencias en la región de identidades: rechazará las reads como parte de un contig si difieren en bases de alta calidad. 3) La estrategia de bajar la calidad da mayor flexibilidad al ensamblador permitiendo el ensamblado de reads que difieren en algunas bases.

13. Se realizaron varios ensamblados para ver como se comportaba el planteamiento anterior El mejor resultado, sin embargo correspondió a un ensamblado donde las calidades no fueron disminuidas. En ese ensamblado los contigs en el ensamblado final se obtuvieron con las secuencias obtenidas por 454 y FLX incluyendo todos los contigs de 148 y 149 b y singletons así como las secuencias obtenidas por Sanger. Nº de Secuencias que entran: 1,538,803 Nº de contigs: 219,938 Nº de bases ensambladas: 199,212,220 Nº de secuencias ensambladas: 728,420 % de secuencias ensambladas: 47% Longitud promedio: 906 b Mínima longitud 42 Máxima longitud 22,359 Contigs obtenidos con una longitud mayor a 1000: 62,524 Contigs obtenido con una longitud mayor a 5000: 810

14. Total de genes identificados en el ensamblado • Alrededor de 30,000 modelos de genes completos genes están contenidos en nuestros contigs. • Cerca de 22,000 genes fueron detectados en los contigs pequeños. • Esto hace un total de 52,000 genes identificados. • Además, no tomamos en estos números los posibles genes que no codifiquen para proteína.

15. Clasificacion funcional predicha de los Genes

16. CONCLUSIONES • Un total de 52000 genes han sido identificados de los cuales alrededor de 30,000 son modelos de genes completos y cerca de 22,000 genes más fueron detectados en los contigs pequeños. Un numero de genes que no codifican para proteínas sino para RNAs funcionales no han sido incluidos en esta relaci0n. • Con los resultados de los experimentos de ensamblado obtenidos se demuestra que el proceso de ensamblado es extremadamente consistente, agrupando en contigs solamente aquellas reads que presentan una evidencia clara de pertenecer a una secuencia genómica determinada. • Esto, sin embargo, no nos deja exentos de artefactos de ensamblado, sobre todo teniendo en cuenta que el genoma del maíz está lleno de retroelementos, muchos de ellos muy parecidos o iguales y, como se ha demostrado repetidamente, anidados en forma compleja. • Presumiblemente los procesos de filtrado eliminaron en alto porcentaje de este problema; sin embargo tenemos una proporción de alrededor de 50% de secuencias no filtradas en las cuales este elemento de confusión está presente.

17. INVESTIGACIÓN-INNOVACIÓN-DESARROLLO“De la idea al Producto”

18. LA IMPLEMENTACIÓN DE PROYECTOS DE I&D Características de la investigación científica en América Latina 1- Modelo Académico 2-Existencia de instituciones de vanguardia que tienen alta capacidad de innovación internacionalmente reconocidas. 3-Tiene carácter repetitivo en la mayoría de las instituciones de investigación y muchas de instituciones tienen un perfil marcadamente docente. 4- Baja vinculación con el sector empresarial 5-El sector empresarial tiene poca actualización de las investigaciones de su sector. 6- Financiamiento mayoritario por parte del sector público. 7-El sector productivo tiene baja capacidad de asimilar las nuevas tecnologías. 8- Programas de estímulo a las investigaciones no acorde con las necesidades de la economía nacional.

19. Características de la ciencia en los países NIC desde su período transición (1960-1980)hacia una economía desarrollada. 1- Investigaciones dedicadas a mejorar la capacidad productiva de las empresas emergentes y no tradicionales de la economía. 2- Diversificación de las industrias tradicionales y transición de empresas artesanales a industriales y finalmente a productoras de tecnologías. 3- Sector empresarial educado y al tanto de los avances científicos en cada uno de sus sectores. 4-Vinculación de las investigaciones a implementación y mejoramiento de ideas ya concebidas y patentadas. 5- Amplio dominio de los factores de mercado y de propiedad intelectual. 6- Búsqueda de nichos geográficos vacíos para la exportación de sus tecnologías

20. Algunos datos de interés de los proyectos de investigación en América Latina: 1. EL 50% de los proyectos son rechazados por que están mal escritos o no se adaptan a las reglamentaciones de las convocatorias. 2. El 84% de los proyectos que involucran a varias especies de plantas cultivables son rechazados. 3. Del 100% de los proyectos aprobados por el sector público en materia de biotecnología agrícola 78% tratan tienen como objeto de estudio a algún comodín del sector.

21. ¿Como desarrollar la estrategias de proyectos de una institución dentro del marco descrito? 1-Trabajar paralelamente interesante y lo necesario. 2-Hay que tener planteamientos prácticos para definir la estrategia y la táctica. 3-Rebasar los marcos clásicos de la institución en cuanto a las áreas de trabajo. 4-Obtener productos de la investigación de ciclo cerrado. Lo interesante: Lo que nos gustaría hacer y publicar, lo que es científico, novedoso y fuente orgullo y prestigio para los investigadores, la institución, el estado y la nación. Generalmente identifica la línea de trabajo de un profesor-investigador. Lo necesario: Pequeñas cosas que pueden no ser ni tan novedosas, ni tan interesantes pero que resuelven problemas prácticos a una comunidad de interés determinada.

22. ¿Qué es México? Un país de desarrollo medio con un elevado potencial en materia de recursos naturales, humanos y de mercado. Esta definición nos ubican el lugar en que Langebio desarrollará toda su actividad científico-productiva y nos ayuda a trazar las rutas y objetivos del trabajo en base a lo que exige el entorno en que nos desarrollamos.

23. Para implementar proyectos de I & D ¿A quien le queda el Tema? Sector Público: Roles institucionales definidos SAGARPA- Comodines agrícolas, pecuarios y pesqueros (acuícultura, camaronicultura). SEMARNAT- Especies en Peligros de Extinción, estudios de taxonomía molecular SEDESA-Salud humana, metabolitos secundarios de interés farmacológico diagnósticos SEP- Proyectos educativos Proyectos Ramales del Sector Público y Privado ONG y Fundaciones- Dependiendo de su perfil, Ciencias Básicas, Aplicadas, Desarrollos de sectores sociales y geográficos vulnerables, etc.

24. Para implementar proyectos de I & D ¿A quien le queda el Tema? Sector Empresarial: Roles institucionales abiertos 1- Partir de un paquete de problemas bien definido y darles orden de prioridad. 2-Seleccionar los tópicos y distribuirlo de acuerdo a la factibilidad de lograr resultados a corto, mediano y largo plazo (proyectos estratégicos). Complementar con estudios de propiedad industrial y posible efecto económico positivo. 3-Determinar los topicos sujetos a implementación tecnológica (to japanize). 4-Proponer contratos de I & D y seguimiento de plazos y uso de recursos.

25. Establecimiento de una Unidad de Aplicaciones Paralela INSTITUTO Proyectos Estratégicos Unidad de Aplicaciones Relación de tutorias con los grupos de investigación

26. INSTITUTO Proyectos Estratégicos Grupos de Investigación Trabajos

27. AGUACATE Tamaño del genoma haploide: 883 Mb (1 C=0.09 pg , 0.1 pg≈ 980 Mpb). Dotación de Cromosomas 2n=24.

28. Genomas Completos de Comodines de Interés Económico. • Aguacate: • Genoma relativamente pequeño. Tamaño del genoma haploide 883 Mb (1 C=0.09 pg , 0.1 pg≈ 980 Mpb). Dotación de Cromosomas 2n=24. • México es el primer productor mundial 25% del total y cerca del 50% del considerado de calidad superior. Las exportaciones mexicanas de este fruto representan alrededor del 23 por ciento del mercado internacional y unos 400 millones de dólares. • México tiene más 100 mil hectáreas con un universo de, aproximadamente, 10 mil productores, de ellos el 92 por ciento cuenta con menos de 10 hectáreas sembradas. • Estados Unidos ha importado en total 347 mil toneladas de aguacate mexicano. La exportación se ha visto favorecida luego de la apertura del mercado norteamericano a dicho producto. • Japón, país al que se han enviado 31 mil toneladas del fruto mientras que a la Unión Europea las exportaciones suman 15 mil toneladas. Los incrementos en el volumen de mercado de exportación han aumentado hasta en 11 veces el volumen de exportación: mientras en el 2001 se enviaron 10 mil 221 toneladas de aguacate, en el 2005 se colocaron 112 mil 576 toneladas y en este año se superarán las 200 mil toneladas.

29. Problemas del Cultivo • Los principales mercados para los aguacates mexicanos son Estados Unidos • y Japón, donde cada vez son más rigurosas las medidas no arancelarias que restringen su entrada. Entre estas medidas restrictivas destacan las relativas a los limites de residuos tóxicos y la absoluta ausencia de plagas y enfermedades sobre la fruta exportada. • 2. Ante esta situación, los productores nacionales han tenido que hacer fuertes inversiones proporcionando tratamientos supervisados que prevengan o eliminen los propágulos de la Antracnosis(Colletotrichum gloesporriroides) y larvas del Gusano barrenador del hueso y de las ramas (Heilipus lauri y Conotrachelus aguacatae), entre otros problemas fitosanitarios. • 3. Sin embargo, estas inversiones no han repercutido en una mejora de los precios, ni siquiera en un aseguramiento de los volúmenes a exportar, los cuales aun se rigen por cuotas para la Unión Americana.

30. Reino:Plantae División:Magnoliophyta Clase:Magnoliopsida Orden:Malvales Familia:Sterculiaceae Género:Theobroma Especie:T. cacao Nombre binomialTheobroma cacao L CACAO Tamaño del genoma haploide: 420 Mpb (1C=0.043 pg , 0.1 pg ≈ 980 Mpb). Dotación de cromosomas 2n= 20.

31. Cacao. • 1. Tamaño del genoma haploide: 420 Mpb (1C=0.043 pg , 0.1 pg ≈ 980 Mpb). Dotación de cromosomas 2n= 20. • 2. Estados Unidos constituyen uno de los principales mercados mundiales absorbiendo el 25% de la producción. • 3. Mundialmente se contabilizan 68 billones de dólares asociados al cultivo y procesamiento del cacao con incremento promedio anual de 2.5%. • 4. Se estima que las pérdidas por enfermedades alcanzan hasta el 30% de la producción mundial. • 5. En México existen 78 mil 560 ha dedicadas con una producción de 42 mil toneladas anuales de semilla seca. Los principales estados productores son Tabasco y Chiapas. El rendimiento por hectárea de 450 kgr y una expectativa dpotencial de elevar ese potencial hasta 1200 kgr por hectárea. Solamente en el estado de Chiapas 15 mil familias dependen de este cultivo. • 6. Los existen varios factores principales tendientes a ser investigados en los cultivos genómicos. Entre ellos la resistencia a enfermedades principalmente podredumbre negra de las nueces (Phytophthora palminora, escoba de bruja y el VSD.

32. MANGO Tamaño del genoma haploide: 439 Mb (1C= 0.044 pg, 0.1 pg≈980 Mpb). Dotación cromosómica: 2n=40.

33. Especies de Mangifera ssp. M. altissima M. caesia M. camptosperma M. casturi M. domestica M. foetida M. indica M. kemanga M. longipes M. macrocarpa M. odorata M. oppositifolia M. pajang M. pentandra M. persiciformis M. pinnata M. siamensis M. verticillata

34. Mango • Tamaño del genoma haploide: 439 Mb (1C= 0.044 pg, 0.1 pg≈980 Mpb). Dotación cromosómica: 2n=40. • México ocupa el cuarto lugar como productor de mango en el mundo después de India, China y Tailandia, y es el primer exportador al colocar 185 mil toneladas. • La superficie cultivada en México con el mango es de 169 mil hectáreas y una producción anual de 1.5 millones de toneladas, en beneficio de 30 mil productores. México exporta esta fruta por valor de 146 millones de dólares. • Entre las enfermedades principales tenemos: Colletrotrichum gloesporoides, que provoca la antracnosis y que puede afectar hasta el 50% de los frutos. La plaga Aulacaspis rosae es un insecto del orden hemíptera, familia Diaspididae ataca principalmente al cultivo de mango aunque también otros frutales. Los principales problemas del mango, aparte de los problemas de enfermedades, radican en la poscosecha.

35. PAPAYA

36. Papaya • Tamaño del genoma haploide 372 Mb (1C= 0.038 pg, 0.1 pg≈980 Mpb). • Dotación cromosómica 2n=18. • 2. La papaya es uno de los frutos tropicales con mayor demanda nacional e internacional. En México en el año 2003 se cultivaron aproximadamente 27,254 ha. • 3. México destaca como el principal exportador de papaya al mundo (37%). Por su parte, Brasil y Malasia también destacan como importantes exportadores. En el 2000 se produjeron 672 mil toneladas, mientras que en 2005 se cosecharon 709 mil, con una tasa promedio de crecimiento de 3.4 por ciento. • 4. Los principales problemas que se presentaron son las plagas y enfermedades. El Virus de la Mancha Anular del Papayo (VMAP o PRSV-p) y la araña roja (Tetranychus cinnabarinus Boisduval) se consideran los dos problemas fitosanitarios más importantes. • 5. Las importaciones de papaya están prácticamente concentradas en países industrializados donde la preferencia por el producto es alta, ya sea para el consumo en fresco o para la industrialización. En el 2003 Estados Unidos, Singapur, Países Bajos, Reino Unido y Alemania representaron el 90% de las compras totales a nivel mundial. Las compras promedio anual de los Estados Unidos se han ubicado, en alrededor de 68 mil toneladas, lo que representa cerca de 45% del total mundial.

37. Prioridades para el trabajo con papaya. • Dependiendo de la variedad el árbol de la papaya produce diferentes proporciones de semillas en sus frutos que dan origen a la próxima generación de plantas macho, hembras y hermafroditas. Solamente las semillas que dan plantas hermafroditas son de importancia para la producción comercial, con un tamaño bastante uniforme, calidad en sabor y en consistencia. • Las plantas hembras dan frutos de tamaño muy variable y afectan el manejo de la fruta en la poscosecha, afectan la comercialización en consistencia, tiempos de perduración de la fruta fresca, manejo, embalaje y transportación, e incluso en materia de precios al mayoreo y precio unitario. • Esto ocasiona la practica de sobre siembra (hasta 5 semillas por puesto de siembra) lo que conlleva a un desperdicio de la semilla y una sobreestimación de la cantidad de insumos y agua a utilizar para garantizar la germinación de las semillas y el desarrollo de las plantas. • Por tanto el objetivo principal a abordar sería identificación de genes involucrados en la sexualidad de la planta y el establecimiento de variedades verdaderamente hermafroditas así como la resistencia al PRSV-p. • Adicionalmente podría trabajarse en la reducción de tamaño de los frutos.

38. FRESA Fragaria virginiana Fragaria x ananassa (F. chiloensis x F. virginiana Fragaria chiloensis

39. ESTUDIO DEL TRANSCRIPTOMA DE PLANTAS DE INTERÉS FÁRMACO BIOLÓGICO PEYOTE (Lophophora williamsii)

40. A. Productos de Ciclo Abierto Tecnologías que usan terceros para crear productos aplicados, en nuestro caso información genética para asistir a los programas de mejoramiento. Ejemplo: Continuación de Proyectos Genómicos hasta obtener variedades y diseño de programas de mejoramiento asistidos por marcadores moleculares (INIFAP-COLPOS-CINVESTAV-UAAAN-UACH). B. Productos de Ciclo Cerrado El producto a que llegamos es vendible o puede ser objeto para licitar a terceros a terceros y la propiedad intelectual protegida por régimen de patentes o de propiedad industrial. Implementación de procesos. Transferencia de tecnologías y adaptación a condiciones específicas

41. Desarrollo de productos de ciclo cerrado. • Diagnósticos agropecuarios y humanos de interés nacional usando PCR en tiempo real e incluso anticuerpos. Ejemplo: cepas de bacterias patógenas y de parásitos propios del país. • Asesorías a empresas en I & D en confección y seguimiento de proyectos de innovación, racionalización. • Producción de antígenos de interés industrial y proteínas de interés terapéutico • Optimización y Actualización de normas fito y zoo sanitarias en cadenas productivas agropecuarias de alto valor agregado en sus producciones ej. Control de carnes y derivados, acuicultura y camaronicultura. • Sistemas de análisis de contaminantes biológicos en descargas de aguas servidas a ecosistemas. • Desarrollo de software aplicados a las necesidades. • Servicios genómicos especializados.

42. A manera de conclusiones: • Para mantener las activas las capacidades del Langebio los proyectos deben ser de genomas completos centrados en cultivos de elevada importancia nacional y tienen como patrocinador natural a SAGARPA.. • Los proyectos genómicos tambien pueden ser en especies biológicas de interés aunque que no constituyan comodines agropecuarios tienen como patrocinado público más idóneo a SEMARNAT. Estos trabajos se pueden incluir a taxonomía molecular de diferentes grupos y familias de seres vivos. • Proyectos de análisis de patógenos humanos y animales y proveer de sistemas de diagnósticos para humano de enfermedades tropicales y hasta diseño de vacunas para el mercado nacional es de interés para el sector Salud. • Para interactuar con el sector productivo es necesario crear un paquete de problemas y de ellos diferenciar lo que se necesita crear de novo o implementar y adaptar a partir de otras experiencias. • Trabajar para crear pipeline factibles de cumplimentar y crear el mecanismo de realización de las implementaciones.

43. Dr. Gustavo Alberto de la Riva de la Riva griva_2010@hotmail.com