Revista Peruana de Biología

Biotechnology and Innovation

Genomics and animal production

Abstract Developing countries have the challenge of achieving food security in a world context that is affected by climate change and global population growth. Molecular Genetics and genomics are proposed as technologies that will help to achieve sustainable food security. Technologies that have been developed in the last decade such as the development of genetic markers, genetic maps, genomic selection, next-generation sequencing, and DNA editing systems are discussed. Examples of some discoveries and achievements are provided.

Resumen Los países en vías de desarrollo tienen el reto de alcanzar seguridad alimentaria en un contexto mundial afectado por el cambio climático y crecimiento poblacional global. La genética molecular y la genómica son propuestas como tecnologías que ayudarán a alzanzar una seguridad alimentaria sostenible. Tecnologías que han sido desarrolladas en la última década como el desarrollo de marcadores moleculares, mapeo genético, selección genómica, secuenciamiento de próxima generación y sistemas de edición de ADN son discutidos. Se proveen ejemplos de algunos descubrimientos y logros.

Bacteria-Plant interactions: an added value of microbial inoculation

Abstract High world population and the increase in global food demands results in an indiscriminate use of chemical fertilizers by farmers, causing soil deterioration and other environmental problems. In recent years there has been a collective concern to preserve the environment through sustainable and environmentally friendly techniques. Plant growth-promoting bacteria (PGPB) are widely known to benefit plants in a sustainable manner, reducing chemical fertilizers application. Many studies have shown that these bacteria not only improve crop yields but also its quality, increasing certain nutrients and molecules that are important for human health such as aminoacids, proteins, vitamins, flavonoids, antioxidants, essential oils, among others. This work compiles recent information of PGPB as an alternative of chemical fertilizer for improving crop yields and plant metabolites production.

El incremento acelerado de la población mundial que conlleva al aumento en la demanda de alimentos; ha ocasionado el uso indiscriminado de fertilizantes químicos por parte de los agricultores, provocando así el deterioro del suelo y con ello los subsecuentes problemas ambientales. En los últimos años ha surgido la preocupación colectiva de preservar el medioambiente a través del uso de técnicas sostenibles y ambientalmente amigables. Las bacterias promotoras de crecimiento vegetal (PGPB) son ampliamente conocidas por incrementar el crecimiento y desarrollo de las plantas de manera sostenible permitiendo así la reducción de la aplicación de fertilizantes químicos. Muchos estudios han demostrado que estas bacterias no solo mejoran el rendimiento de los cultivos sino también la calidad de estos, aumentando ciertos nutrientes y moléculas que son importantes para la salud del ser humano que los consume como aminoácidos, proteínas, vitaminas, flavonoides, antioxidantes, aceites esenciales, entre otros. Este trabajo recopila información reciente de las PGPB como alternativa a los fertilizantes químicos para la mejora en el rendimiento de los cultivos y la producción de metabolitos en las plantas.

Transcriptomic profiling against Globodera pallida in resistant and susceptible potato roots

Abstract Globodera pallida is a white potato cyst nematode present in the Andes, which causes huge losses to Peruvian farmers. An RNA-seq analysis allowed the identification of candidate genes that could mediate resistance against this pathogen. Two varieties, “María Huanca” (Solanum andigena) clone resistant (CIP 279142.12) and “Chimbina Colorada” (Solanum chaucha) (CIP 701013) clone susceptible to G. pallida, were used to identify differentially expressed genes. Total RNA from roots was extracted 72 hours post inoculation with second stage juveniles. Sequencing was done using the Illumina Hiseq 2500 platform. Reads were screened for quality issues and then mapped to the reference potato genome (clone DM1-3516 R44 v4.03). Here, we report 27717 and 27750 genes expressed in the resistant and susceptible variety respectively. The comparative analysis of expression identified 100 candidate genes. 91 genes were associated with resistance to G. pallida with Fold Change ≥ 2 (p <0.05). The remaining 9 R genes had Fold Change ≤ 1. We show differences in the expression of an NBS-LRR protein similar to Gro1-8, genes linked to late blight and TMV virus resistance.

Resumen Globodera pallida es un nemátodo formador de quistes. En la papa (Solanum tuberosum) ocasiona daños atrofiando las raíces. En los Andes peruanos ocasiona grandes pérdidas económicas a los agricultores. A través del análisis por RNA-seq, se identificaron genes candidatos que podrían mediar la resistencia contra este nemátodo. Dos variedades de papa: “María Huanca” (S. andigena) clon resistente (CIP 279142.12) y “Chimbina Colorada” (S. chaucha) clon susceptible (CIP 701013) a G. pallida, fueron utilizados para identificar genes expresados diferencialmente. Las raíces fueron inoculadas con G. pallida en segundo estadío juvenil (J2). El ARN total fue extraído a 72 horas post inoculación. El secuenciamiento fue realizado en plataforma Illumina HiSeq 2500. Las lecturas de buena calidad fueron mapeadas al genoma de referencia de S. tuberosum (clon DM1-3516 R44 v4.03). Reportamos 27717 y 27750 genes expresados en la variedad resistente y susceptible, respectivamente. El análisis comparativo identificó 100 genes candidatos, de ellos 91 genes fueron asociados con la resistencia a G. pallida (Fold Change ≥ 2 , p <0.05) y los 9 restantes con genes R ( Fold Change ≤ 1). En este último grupo se observaron diferencias en la expresión de genes NBS-LRR similar a Gro 1-8, genes relacionados a late blight y resistencia al Virus TMV.

Effect of inoculation of Tarwi plants with Bradyrhizobium spp. strains isolated from a wild lupine, under greenhouse conditions

Abstract The “tarwi" or "chocho” (Lupinus mutabilis Sweet) is the unique specie of the genus Lupinus cultivated in America, appreciated for its high protein content in seeds, and the ability to fix nitrogen in symbiotic association with rhizobia. Its genetic variability is reinforced by approximately 84 wild species in Peru. The present investigation was carried out to show if the rhizobia of a wild lupino (Lupinus sp.) might be able to nodulate and promote the growth of tarwi. The root nodules were collected from an abandoned crop field of Huaraz (Ancash-Peru) at 3497 m of altitude, were isolated 8 slow-growing (6-7 days) rhizobial strains, which due to their microbiological and molecular characteristics correspond to the genus Bradyrhizobium. These strains were inoculated in tarwi seeds, and co-inoculated to the 15-day seedlings. It was applied a completely randomized design with 11 treatments (including the control strain LMRT28, N+ with nitrogen fertilization and N- without fertilization) and 5 repetitions. After 70 days of growth in greenhouse conditions, all treatments with native strains, with the exception of LSHZ-L1 and LSHZ-L2, showed reddish-colored root nodules, indicator of leghemoglobin activity. Six of the strains significantly increased the aerial length of the plants respect to the N- and the LMRT28 treatment; also, there were significant differences in relation of aerial dry weight being better in five treatments with native strains. The major foliar coverage was developed by LSHZ-L7; and the greatest number of secondary nodules was showed in LSHZ-L3, which is correlated with the dry weight of the root.

Resumen El "tarwi" o "chocho" (Lupinus mutabilis Sweet) es la única especie cultivada del género Lupinus en América, valorado por su alto contenido proteico y capacidad de fijar nitrógeno en asociación simbiótica con rizobios. Su variabilidad genética está reforzada por aproximadamente 84 especies silvestres en el Perú. La presente investigación se realizó para evidenciar si los rizobios de una especie silvestre de lupino (Lupinus sp.) fueran capaces de nodular y promover el crecimiento del tarwi. Los nódulos radiculares fueron colectados de un campo de cultivo en abandono de Huaraz (Ancash-Perú) a 3497 m de altitud; se aislaron 8 cepas rizobianas de crecimiento lento (6-7 días) que por sus características microbiológicas y moleculares corresponden al género Bradyrhizobium. Estas fueron inoculadas en semillas de tarwi y reinoculadas a plántulas de 15 días. Se aplicó diseño completamente aleatorizado con 11 tratamientos (incluyendo la cepa control LMRT28, N+ con fertilización nitrogenada, y N- sin fertilización) y 5 repeticiones. Después de 70 días en invernadero se observó que todas las cepas nativas, a excepción de LSHZ-L1 y LSHZ-L2, mostraron nódulos radiculares de coloración rojiza indicador de la actividad de la leghemoglobina. Seis de las cepas incrementaron significativamente la longitud aérea de las plantas respecto al N- y al control LMRT28; también hubo diferencias significativas en cuanto al peso seco aéreo destacando cinco cepas nativas; la mayor cobertura foliar fue desarrollada por LSHZ-L7; y la cepa LSHZ-L3 presentó significativamente mayor número de nódulos secundarios y estuvo correlacionada con el peso seco de la raíz.

Environmental Biotechnology: Challenges and perspectives in applying combined technologies to enhance remediation and renewable energy generation

Abstract The various industrial sectors, as well as livestock and agricultural activities, are increasing the production of inputs to meet the demand of the worldwide demographic explosion, making a challenge the clean maintenance of water, soil, and air. Therefore, the search for solutions for a pollutant-free environment without compromising economic development has become extremely important. Thereby, biotechnological studies in order to solve environmental issues have been gaining extensive attention through the coupling of technology procedures to biological systems as sustainable solutions to remediate contaminated areas. In this sense, this review covers topics such as the role of Omics era in microbial environmental biotechnology for pollution control as well as the microbial fuel cell use in energy production. Moreover, phytoremediation and the perspective of applying chemical methods are approached as environmentally friendly tools for the pollutant control to improve remediation processes.

Resumen Los diversos sectores industriales, así como las actividades ganaderas y agrícolas, están aumentando la producción de insumos para satisfacer la demanda de la explosión demográfica mundial, lo cual dificulta el mantenimiento limpio del agua, el suelo y el aire. Por lo tanto, la búsqueda de soluciones para un medio ambiente libre de contaminantes sin comprometer el desarrollo económico se ha vuelto extremadamente importante. De este modo, los estudios biotecnológicos para resolver problemas ambientales han recibido una gran atención a través del acoplamiento de procedimientos tecnológicos a sistemas biológicos como soluciones sostenibles para remediar áreas contaminadas. En este sentido, esta revisión cubre temas como el papel de la era Ómica en la biotecnología ambiental microbiana para el control de la contaminación, así como el uso de celdas de combustible microbianas en la producción de energía. Además, la fitorremediación y la perspectiva de aplicar métodos químicos se abordan como herramientas ecológicas para el control de contaminantes y mejorar los procesos de remediación.

A peep into the transcriptome studies of the industrially important brown algae with special focus on Macrocystis genus

Abstract Brown algae are a commercial source of different polysaccharides/hydrocolloids that has been used to produce food, pharmaceutical, and several other useful biotechnological stuff. Nevertheless, transcriptomics has become a tool that not only provides valuable information for the understanding of the physiological processes of a species but also allows the identification of industrially important candidate genes. This study describes the transcriptome of brown algae and their industrial application with a special focus on Macrocystis integrifolia.

Resumen Las algas pardas son una fuente comercial de diferentes polisacáridos / hidrocoloides utilizados para producir alimentos, productos farmacéuticos y otros productos biotecnológicos útiles. Por otra parte, la transcriptómica se ha convertido en una herramienta que no solo proporciona información valiosa para la comprensión de los procesos fisiológicos de una especie, sino que también permite la identificación de genes candidatos industrialmente importantes. Este estudio describe el transcriptoma de algas pardas y su aplicación industrial con un enfoque especial en Macrocystis integrifolia.

Improvement of the extraction of carotenoids and capsaicinoids of chili pepper native (Capsicum baccatum), assisted with cellulolytic enzymes

Resumen Se realizó la producción de celulasas de Aspergillus niger ATCC 10864 mediante fermentación en biopelículas (FB). Los extractos de celulasas se usaron para hidrolizar la celulosa del fruto de Capsicum baccatum “ají escabeche”, para ello los frutos de ají fueron deshidratados y molidos a un tamaño de partícula menor a 0.425 mm. Luego se mezcló ají seco: celulasas y se hidrolizó en condiciones de agitación, tiempo y temperatura controlada. Se filtró el medio y se separó el sobrenadante de la torta de ají hidrolizado, este último se secó a 10% de humedad y se lixivió con una mezcla de hexano:acetona:etanol para extraer los carotenoides y capsaicinoides, los cuales fueron cuantificados por HPLC. El rendimiento de oleorresina extraída era cinco veces mayor comparado al método convencional; así mismo en los tratamientos T2 y T5, se logró mayor extracción de carotenoides y capsaicinoides totales, respectivamente, comparado a los otros tratamientos. La acción hidrolítica de las celulasas, sobre las estructuras moleculares de la celulosa del fruto ají escabeche, favorecieron mayor liberación de los carotenoides y capsaicinoides totales comparado a los métodos convencionales.

Abstract The production of cellulases of Aspergillus niger ATCC 10864 was carried out by fermentation in biofilms (FB). The extracts of cellulases were used to hydrolyze the cellulose of Capsicum baccatum “escabeche chili” fruit, for this the chili fruits were dehydrated and ground to a particle size < 0.045 mm. Then dry chili: cellulase was mixed and hydrolyzed under conditions of agitation, controlled time and temperature. The medium was filtered and the supernatant of the hydrolyzed chili cake was separated, the latter was dried at 10% humidity and leached with a mixture of hexane:acetone:ethanol to extract the carotenoids and capsaicinoids, which were quantified by HPLC. The extraction yield of oleoresin was five times higher compared to the conventional method; likewise in the T8 and T5 treatments, greater extraction of carotenoids and total capsaicinoids was achieved compared to the other treatments. The hydrolytic action of the cellulases, on the molecular structures of the cellulose of the red drop chili fruit, favored greater release of the carotenoids and total capsaicinoids compared to conventional methods.

Antioxidant activity and total phenolic content in Caulerpa filiformis (Chlorophyta) from Sechura Bay and Paracas Bay, Peru

Abstract In Peru, Caulerpa filiformis is a marine algae listed as an invasive species. For years, its distribution has been considered to be in the north coast (Isla Lobos de Afuera and Piura) until a recent report of its distribution in the central coast (Ancash, Lima, and Ica). The present investigation aims to determine the main groups of secondary metabolites, total phenol content, and antioxidant activity of the methanolic extract of C. filiformis from Sechura Bay (Piura) and Paracas Bay (Ica). The main chemical groups were determined through phytochemical screening, the content of phenols by the Folin-Ciocalteu method, and antioxidant activity by the ABTS method (2,2-azinobis-[3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid]) and 2,2′-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH). The phytochemical screening of the methanolic extract of C. filiformis from Sechura Bay and Paracas Bay revealed the presence of carbohydrates, polyphenols, tannins, flavonoids, lipids, alkaloids, steroids, and triterpenes for both extracts. The total phenol content of the extract of C. filiformis from Sechura Bay (39.31 ± 0.39 mg of AGE/g extract) was significantly higher (p < 0.05) than that from Paracas Bay (18.78 ± 0.31 mg of AGE/g extract). In the ABTS and DPPH assays, the antioxidant capacity of the Sechura C. filiformis extract (IC50 = 3.49 ± 0.01 and 2.18 ± 0.02 mg/mL) was significantly higher (p < 0.05) than that of the Paracas C. filiformis extract (IC50 = 6.41 ± 0.02 and 2.42 ± 0.04 mg /mL). These findings suggest that the methanolic extract of C. filiformis is a source of secondary metabolites with an antioxidant potential.

Resumen En Perú, Caulerpa filiformis es una macroalga catalogada como especie invasora. Durante años, su distribución fue considerada en la costa norte (Isla Lobos de Afuera y Piura) hasta un informe reciente de su distribución en la costa central (Ancash, Lima e Ica). El objetivo de esta investigación es determinar los principales grupos de metabolitos secundarios, contenido total de fenol y actividad antioxidante del extracto metanólico de C. filiformis de Bahía de Sechura (Piura) y Bahía de Paracas (Ica). Los principales grupos químicos se determinaron mediante análisis fitoquímico, el contenido de fenoles mediante el método Folin-Ciocalteu y la actividad antioxidante mediante el método ABTS (ácido 2,2-azinobis- [3-etilbenzotiazolina-6-sulfónico]) y 2, 2′-difenil-1-picrylhydrazyl (DPPH). El examen fitoquímico del extracto metanólico de C. filiformis de ambas bahías revelaron la presencia de carbohidratos, polifenoles, taninos, flavonoides, lípidos, alcaloides, esteroides y triterpenos. El contenido total de fenol del extracto de C. filiformis de Bahía de Sechura (39.31 ± 0.39 mg de extracto de AGE / g) fue significativamente mayor (p <0.05) que el de Bahía de Paracas (18.78 ± 0.31 mg de extracto de AGE / g). En los ensayos ABTS y DPPH, la capacidad antioxidante del extracto de Sechura (IC50 = 3.49 ± 0.01 y 2.18 ± 0.02 mg / mL) fue significativamente mayor (p <0.05) que la del extracto de Paracas C. filiformis (IC50 = 6.41 ± 0.02 y 2.42 ± 0.04 mg / mL). Estos hallazgos sugieren que el extracto metanólico de C. filiformis es una fuente de metabolitos secundarios con potencial antioxidante.

Isolation of thermotolerant Bacillus subtilis DCH4 from Chancos hot spring (Carhuaz, Peru) with potential to degrade lignocellulosic agriculture wastes

Abstract It was isolated bacteria strains from three different types of samples: fresh water, in situ baits and ex situ enrichment. Serial dilutions were prepared and culture was carried at 50 °C using a Basal-Saline medium. Isolated strains were screened for endoglucanase and xylanase activities with qualitative (Congo Red) and quantitative (DNS) methods. Molecular 16S rDNA sequencing analysis was performed for taxonomic identification. It was isolated 31 strains of which 14 showed hydrolytic activities and belonged to Bacillus subtilis and Bacillus licheniformis species. Moreover, the strain B. subtilis DCH4 showed the highest endoglucanase activity at 45°C and pH 5, and xylanase activity at 55°C and pH 6. Then, DCH4 was cultivated by submerged fermentation with two different media supplemented with sugar cane bagasse, wheat straw, or quinoa stalk to evaluate its saccharification capability. Likewise, it was screening its xylanase and cellulase genes employing specific primers; the amplicons obtained were sequenced, and analyzed. It was found that, enzymatic extracts of DCH4 prepared with cane bagasse or quinoa stalk media achieved the highest endoglucanase and xylanase activities. According to molecular analysis of genes involved in the hydrolytic process, the endoglucanase and xylanase activities exhibited by DCH4 could be attributed to a bifunctional cellulase conformed by endo-beta-1,4-glucanase (GH5) joined to cellulose binding domain 3 (CBM3), and an endo-1,4-beta-xylanase (GH11), respectively. Further transcriptomic experiments would be considered to accomplish optimization strategies for biofuel production from lignocellulosic biomass.

Resumen Se aislaron cepas de bacterias provenientes de tres tipos de muestras: agua fresca, cebos enriquecidos in situ y ex situ. Se prepararon diluciones seriadas y el cultivo fue a 50 °C usando un medio Salino-Basal. Las cepas aisladas fueron tamizadas para las actividades endoglucanasa y xilanasa con métodos cualitativos (Rojo Congo) y cuantitativos (DNS). Se usó el análisis molecular 16S rDNA para la identificación taxonómica. Se aislaron 31 cepas, de las cuales 14 mostraron actividades hidrolíticas y pertenecían a Bacillus subtilis y Bacillus licheniformis. Además, B. subtilis DCH4 mostró la mayor actividad endoglucanasa a 45 °C y pH 5, y xilanasa a 55 °C y pH 6. Entonces, DCH4 se cultivó por fermentación sumergida con dos medios diferentes suplementado con bagazo de caña de azúcar, paja de trigo o tallo de quinua para evaluar su capacidad de sacarificación. También, se exploraron los genes de xilanasa y celulasa mediante cebadores específicos; los amplicones obtenidos fueron secuenciados y analizados. Se encontró que los extractos enzimáticos de DCH4 preparados con bagazo de caña o tallos de quinua mostraron las actividades endoglucanasa y xilanasa más elevadas. De acuerdo a los análisis moleculares de los genes involucrados en el proceso hidrolítico, las actividades de endoglunacasa y xilanasa exhibidas por DCH4 podrían atribuirse a una celulasa bifuncional conformada por una endo-beta-1,4-glucanasa (GH5) unida al dominio celulosa 3 (CBM3), y una endo-1,4-beta-xilanasa (GH11), respectivamente. Posteriores experimentos transcriptómicos podrían ser considerados para lograr estrategias de optimización para la producción de biocombustibles a partir de biomasa lignocelulósica.

Artículo de congreso

Abstract Population growth, climate change and global warming are the great challenges facing agriculture in the 21st century. Therefore, it is necessary to increase the efficiency of selection of new varieties in plant breeding programs. In this regard, flow cytometry has proven to be a very powerful tool to speed-up selection processes in plant breeding because of its versatility and capacity to evaluate large populations.

Resumen El crecimiento de la población mundial, el cambio climático y el calentamiento global son los grandes desafíos que enfrenta la agricultura en el siglo XXI para lograr un mundo sin hambre. Para lograr la seguridad alimentaria a través del fitomejoramiento es crucial desarrollar germoplasma en menos tiempo que esté bien adaptado. Por lo tanto, es necesario aumentar la eficiencia en las técnicas de fitomejoramiento. En este sentido, la citometría de flujo ha demostrado ser una herramienta muy poderosa para acelerar el mejoramiento genético de las plantas debido a su versatilidad y capacidad para evaluar grandes poblaciones.

A simple and accurate method for specific quantification of biomass in mixed cultures of filamentous fungi by quantitative PCR

Abstract Production of lignocellulolytic enzymes by filamentous fungi have a great potential at industrial level due to their widespread applications. Mixed fungal cultures and particularly mixed fungal biofilms constitute a promising fermentation system for an enhanced enzyme production. However, it has not been addressed how much of this enhancement depends on the mixed biomass proportion. In this sense, the aim of this study was to develop a method to specifically and accurately quantify mixed fungal biomass. For this purpose, mixed biofilm cultures composed of Aspergillus niger and Trichoderma reesei, two filamentous fungi used industrially for cellulase production, were collected from 48 to 120 h of growth; mycelia were pulverized, and DNA was extracted for qPCR assays with specific primers for each fungus. Primers were designed from non-conserved regions of sequences of actin and β-tubulin genes of both A. niger and T. reesei. Specificity of these primers was tested in silico and experimentally. A statistically significant correlation was obtained between qPCR-calculated biomass and dry weight biomass data. By this method, it was possible to detect changes on mycelia proportions in biofilms over time, suggesting a competitive interaction between these two fungi. In conclusion, this method allows a specific and accurate quantification of mixed fungal biomass and could be also applied to different mixed culture systems for studying microbial interactions.

Resumen La producción de enzimas lignocelulolíticas por hongos filamentosos tiene un gran potencial a nivel industrial debido a sus diversas aplicaciones. Los cultivos fúngicos mixtos y particularmente las biopelículas fúngicas mixtas constituyen un sistema de fermentación prometedor para una mayor producción enzimática. Sin embargo, no se ha abordado cuánto de esta mejora depende de la proporción de biomasa mixta. En este sentido, el objetivo de este estudio fue desarrollar un método para cuantificar de forma específica y precisa la biomasa fúngica mixta. Para este propósito, se recolectaron cultivos mixtos de biopelículas de 48 a 120 h de crecimiento compuestos por Aspergillus niger y Trichoderma reesei, dos hongos filamentosos utilizados industrialmente para la producción de celulasas; el micelio se pulverizó y el ADN se extrajo para ensayos de qPCR con cebadores específicos para cada hongo. Los cebadores se diseñaron a partir de regiones no conservadas de las secuencias de los genes de actina y β-tubulina de A. niger y T. reesei. La especificidad de estos cebadores se probó in silico y experimentalmente. Se obtuvo una correlación estadísticamente significativa entre la biomasa calculada mediante qPCR y los datos de biomasa en peso seco. Mediante este método, fue posible detectar cambios en las proporciones de los micelios en las biopelículas a lo largo del tiempo, lo que sugiere una interacción competitiva entre estos dos hongos. En conclusión, este método permite una cuantificación específica y precisa de la biomasa fúngica mixta y también podría aplicarse a diferentes sistemas de cultivo mixto para estudiar interacciones microbianas.

Single molecule sequencing of nucleic acids in real time (SMRT) to characterize transcriptomes and mRNA isoforms

Abstract Our efforts are oriented to assess bovine Y-chromosome gene expression patterns. One set of genes that are of interest are the so-called X-degenerate Y-chromosome genes that are located in the male-specific region of the Y-chromosome (MSY). This region contains 95% of the DNA of the Y chromosome. These genes are single copy and have an X-chromosome homolog. Both, the Y-encoded and X-encoded homologs have ubiquitous expression profiles. However, some genes, like SRY that regulates male sex determination, have functions that are more specific. Identifying DNA sequence differences between these homologs will allow evaluation of their spatial and temporal expression patterns. Identification of the Y-encoded mRNAs and their isoforms will allow our understanding of tissue specific expression of isoforms in male tissues. The latter will facilitate our evaluation of gene function in male sex differentiation and fertility. Hence, we hypothesized that each of these X-degenerate gene homologs generate isoforms and that differential expression patterns exist between sexes and across tissues. To investigate the latter we used a new generation sequencing (NGS) technology that generates long sequencing reads with a range between 1000 to 10,000 base pairs in length. Single molecule real time (SMRT) isoform sequencing (IsoSeq) of several tissues (liver, lung, adipose, muscle, hypothalamus and testis) was carried out. Transcript sequences were used for bioinformatics analysis and isoform characterization. Given the focus of this manuscript the SMRT technology we are only presenting results obtained with the analysis of the bUTY and bUTX genes.

Resumen Nuestros esfuerzos están orientados a evaluar patrones de expresión génica del cromosoma Y bovino. Los genes de interés son los denominados genes X-degenerados que se encuentran en la región específica masculina del cromosoma Y (MSY). Esta región contiene el 95% del ADN del cromosoma Y. Estos genes son de copia única y tienen un homólogo en el cromosoma X. Ambos homólogos tienen perfiles amplios de expresión. Sin embargo, algunos genes, como el SRY que regula la determinación del sexo masculino, tienen funciones más específicas. La identificación de las diferencias de secuencia de ADN entre estos homólogos permitirá evaluar sus patrones de expresión espacial y temporal. La identificación de los ARNm codificados en el cromosoma Y y de sus isoformas permitirán analizar la expresión específica de sus isoformas en tejidos masculinos. Esto último facilitará nuestra evaluación de función génica en la diferenciación sexual masculina y la fertilidad. Por lo tanto, planteamos la hipótesis de que cada uno de estos genes homólogos degenerados del X genera isoformas y que existen patrones de expresión diferencial entre sexos y tejidos. Para investigar esto último, utilizamos una tecnología de secuenciación de nueva generación (NGS) que genera lecturas de secuenciación largas con un rango de longitud de 1000 a 10,000 pares de bases. Se secuenciaron los transcriptomas en varios tejidos (hígado, pulmón, adiposo, muscular, hipotálamo y testículo). Se utilizaron las secuencias generadas para el análisis bioinformático y la caracterización de isoformas. Siendo el foco de este manuscrito la tecnología SMRT, solo presentamos los resultados obtenidos con el análisis de los genes bUTY y bUTX.

Biotechnological recovery of chitin from crustacean waste

Abstract Reviews on biotechnological recovery of chitin from crustacean waste and other sources are acknowledged in the present review. Most of the reviews conclude that although important results on chitin recovery have been achieved, there is still a need for better approaches to improve operational conditions of deproteinization and demineralization processes, such as time, carbon source, pH (initial and during fermentation), volume of inoculum, temperature, among others, in order to apply at industrial level, a bioprocess commercially and environmentally cost/effective viable. The present review aims to gather the most updated available information about research on biotechnological methods to recover chitin from crustacean waste, studied during the past 10 years, focussing on conditions applied to deproteinization (DP) and demineralization (DM), particularly on bioprocessing times and microbial species.

Resumen Revisiones sobre recuperación de quitina a partir de residuos de crustáceos y otras fuentes usando biotecnología son reconocidas en el presente artículo. La mayoría de las revisiones concluyen que aunque se han logrado resultados importantes en la recuperación de quitina, todavía existe la necesidad de mejorar las condiciones operativas de los procesos de desproteinización y desmineralización, tales como el tiempo, la fuente de carbono, el pH (inicial y durante la fermentación), el volumen de inóculo y la temperatura, entre otros, para aplicar a nivel industrial un bioproceso que sea comercial y ambientalmente costo-beneficio viable. La presente revisión tiene como objetivo reunir la información más actualizada disponible sobre la investigación en métodos biotecnológicos para recuperar la quitina de los residuos de crustáceos, estudiada durante los últimos 10 años, centrándose en las condiciones aplicadas a la desproteinización (DP) y la desmineralización (DM), particularmente en los tiempos de bioprocesamiento y las especies microbianas involucradas.

Intellectual property in the bio-sector research: Applying patenting rules in a field with no definition of life

Abstract Intellectual Property is a powerful legal and economic instrument. In our “knowledge economy”, patents are the preferred IP tool with special emphasis in the pharma - agro biotech industry. However, the growth of patents in the bio sector such as the pharma and agro fields, encounters many challenges. Life itself has not been defined yet. So, how can it be determined exactly when a living being, or a biological entity has been modified by itself or by human intervention, and thus address issues of patentability? Therefore, a researcher in the bio field cannot be alien to Intellectual Property, being the main actor in the revolution of the bio-pharma-agro sectors.

Resumen La propiedad intelectual es un poderoso instrumento legal y económico. En nuestra "economía del conocimiento", las patentes son la herramienta de propiedad intelectual preferida, con mayor énfasis en la industria farmacéutica - agrícola - biotecnológica. Sin embargo, el crecimiento de patentes en el sector biológico, tales como el campo farmacéutico y el agro, encuentra muchos desafíos. La vida misma aún no ha sido definida. Entonces, ¿cómo podría determinarse exactamente cuándo un ser vivo o una entidad biológica ha sido modificado por sí mismo o por la intervención humana? Por lo tanto, un investigador del sector bio, no puede ser ajeno a la Propiedad Intelectual, siendo el actor principal en la revolución del sector biofarmacéutico y agrario.