LÍnea de sanidad animal y vegetal




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títuloLÍnea de sanidad animal y vegetal
fecha de publicación26.10.2015
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INSTITUTO DE AGROBIOTECNOLOGIA

Consejo Superior de Investigaciones Científicas

Universidad Pública de Navarra - Nafarroako Unibertsitate Publikoa






PLAN DE ACTUACIÓN 2014-2017
LÍNEA DE SANIDAD ANIMAL Y VEGETAL

BIOFILMS MICROBIANOS
Descripción
Los biofilms microbianos se definen como comunidades de microorganismos que crecen adheridos a una superficie inerte o un tejido vivo y embebidos en una matriz extracelular que ellos mismos han sintetizado.

Los biofilms representan la forma habitual de crecimiento de las bacterias en la naturaleza y su presencia ejerce un enorme impacto en diversos aspectos de nuestra vida, como son, el tratamiento de aguas residuales, la corrosión de materiales, la contaminación de alimentos durante su procesamiento en la industria alimentaria, el colapso de tuberías, las interacciones planta-microorganismo en la rizosfera, la formación de la placa dental, el desarrollo de infecciones crónicas sobre tejido vivo (mastitis, otitis, neumonía, infecciones urinarias, osteomielitis) o asociadas a implantes médicos, entre otros.

En el laboratorio de Biofilms microbianos estamos estudiando a nivel molecular los mecanismos utilizados por las bacterias para formar y mantener estas comunidades multicelulares.

Objetivos PA 2014-2017


  • Estudiar la regulación del proceso de formación del biofilm en bacterias

  • Conocer los mecanismos de transducción de señal que conectan las condiciones ambientales con la regulación del proceso de formación del biofilm

  • Determinar las propiedades que la vida en biofilm confiere a las bacterias

  • Desarrollar circuitos de regulación que permitan controlar la formación de biofilms bacterianos

  • Desarrollar aplicaciones y soluciones biotecnológicas relacionados con biofilms bacterianos



BIOINSECTICIDAS MICROBIANOS
Descripción
El uso indiscriminado de insecticidas en Agricultura ha provocado el desarrollo de resistencias en los insectos plagas y la acumulación de residuos tóxicos en el medio natural y los productos agroalimentarios. Todo ello, causa una enorme preocupación pública por el impacto que tiene sobre la salud humana y animal, la seguridad agroalimentaria y la calidad medio-ambiental. Urge implementar medidas de control para el desarrollo de una agricultura sostenible, preservando el medio natural. Hoy, la alternativa más realista son los bioinsecticidas basados en microorganismos entomopatógenos. Nuestro grupo realiza investigación básica y aplicada sobre los dos tipos de agentes entomopatógenos más utilizados a nivel mundial: la bacteria esporígena Bacillus thuringiensis (Bt) y los baculovirus (Bv). Tenemos varias patentes, algunas de ellas explotadas industrialmente, y contamos con dos de las colecciones de Bt y Bv que albergan una mayor diversidad y potencial genético a nivel mundial.
Objetivos PA 2014-2017
Nuestro objetivo es contribuir al desarrollo tecnológico de nuevos bioinsecticidas microbianos para reducir la actual dependencia de los insecticidas químicos, que han sido drásticamente limitados por recientes directrices de la UE. Con este fin, los objetivos concretos son:

  • Identificar nuevos genes insecticidas en Bt y caracterizar sus propiedades para el desarrollo de nuevos bioinsecticidas y la construcción de plantas transgénicas

  • Identificar, clonar, y caracterizar nuevos genotipos de baculovirus con mayor espectro de huéspedes o mayor potencia insecticida contra plagas claves de interés agroforestal o médico-veterinario


SANIDAD ANIMAL
Descripción
Un reto de nuestra sociedad actual es lograr una producción animal sostenible, preservando a su vez el bienestar y la salud animal, con el fin de obtener alimentos saludables. Así, es preciso minimizar en los animales la prevalencia de patógenos y los tratamientos antibióticos, que conducen a la emergencia y diseminación de genes de resistencia antimicrobiana dentro de y entre especies.

La investigación del grupo de Sanidad Animal se centra en el estudio de las enfermedades infecciosas desde diferentes ángulos: respuesta inmune frente al patógeno, caracterización genética y antigénica del patógeno y estudio de sus interacciones con el hospedador a distintos niveles. El grupo diseña y emplea distintos modelos animales y celulares para estudiar enfermedades infecciosas y combina conocimientos y nuevas tecnologías en las áreas de biotecnología, genética, inmunología, microbiología y patología, generando resultados y tecnología transferibles para contribuir al desarrollo competitivo del sector productivo.
Objetivos PA 2014-2017
Los objetivos científicos del grupo abordan cuestiones de investigación, tanto fundamental como aplicada, en temas de Sanidad Animal de especies productivas:

  • Modulación de la respuesta inmune frente al microorganismo

  • Desarrollo de vacunas y tests de diagnóstico

  • Desarrollo de modelos animales y celulares para el estudio de la interacción patógeno-hospedador

  • Diseño de programas de control y erradicación de enfermedades infecciosas

  • Estudio de los mecanismos de tropismo, virulencia y patogenicidad de los microorganismos

  • Caracterización genética y fenotípica de los microorganismos; filogenia y epidemiología molecular


LÍNEA DE BIOTECNOLOGIA VEGETAL
METABOLISMO DE CARBOHIDRATOS
Descripción
Nuestro grupo tiene mucha experiencia en bioquímica, biología molecular y biología celular del almidón y del glucógeno en plantas y bacterias, respectivamente. El papel del glucógeno en bacterias no está claro, pero algunos estudios lo han relacionado con una mayor supervivencia en el medio ambiente, así como con la capacidad colonizadora y la virulencia de las bacterias. Nuestro grupo ha contribuido a avanzar en el conocimiento del metabolismo del glucógeno y su conexión con otros procesos biológicos.
Hemos descubierto que las plantas y las bacterias poseen diversas fuentes productoras de ADP-glucosa ligadas a la biosíntesis del almidón y del glucógeno. Además, hemos demostrado la existencia en plantas de un novedoso mecanismo inducido por sacarosa de captación endocítica de sacarosa ligado a la biosíntesis del almidón. Por otra parte, hemos demostrado que los compuestos volátiles emitidos por los microorganismos promueven la acumulación de grandes cantidades de almidón en plantas.
Objetivos PA 2014-2017


  • Entender los mecanismos implicados en el metabolismo del almidón para el diseño racional de experimentos que nos permitan mejorar los rendimientos en la agricultura, y la producción de más y mejores polímeros que se ajusten a las necesidades industriales y a las demandas sociales

  • Estudiar el metabolismo del glucógeno en bacterias, haciendo especial hincapié en los aspectos relacionados con su regulación genética y su relación con otros procesos biológicos

  • Investigar los mecanismos bioquímicos y moleculares inducidos por volátiles microbianos que promueven el crecimiento de la planta y la sobre-acumulación de almidón


AGROBIOTECNOLOGIA VEGETAL
Descripción
La biotecnología ha abierto enormes posibilidades a la industria farmacéutica al permitir la obtención de diversos productos biofarmacéuticos como proteínas recombinantes. Los sistemas de producción en plantas transgénicas (y en particular por transformación cloroplástica) presentan ventajas frente a los métodos convencionales en aspectos como eficiencia, facilidad de escalado, costes de producción y seguridad biológica del producto.

En nuestro laboratorio se está trabajando en la producción de proteínas de interés terapéutico (albúmina y cardiotrofina), antígenos vacunales (frente a parvovirus canino y papilomavirus humano) y adyuvantes proteicos para vacunación (EDA). Por otro lado, estamos trabajando en la caracterización molecular y funcional de las tiorredoxinas plastidiales f y m. Plantas de tabaco con sobreexpresión de la Trx f están siendo evaluadas como cultivo energético alternativo para la producción de bioetanol.
Objetivos PA 2014-2017


  • Producción de compuestos de interés terapéutico en plantas por transformación cloroplástica

  • Producción de vacunas orales en plantas por transformación cloroplástica

  • Caracterización molecular y funcional de las tiorredoxinas plastidiales f y m

  • Utilización de las plantas de tabaco como fuente de biomasa para la producción de bioetanol



FISIOLOGIA VEGETAL Y AGROBIOLOGÍA
Descripción
El interés principal del grupo es el estudio de los mecanismos de respuesta de las plantas al medio durante su crecimiento y desarrollo. Dado que las plantas no pueden escapar del estrés que limita su crecimiento, han desarrollado originales sistemas defensivos, físicos y químicos, y una gran plasticidad. El estudio de la respuesta vegetal al estrés nos permite buscar las mejores condiciones y las mejores especies para un óptimo crecimiento en diferentes situaciones agronómicas. Asimismo, el conocimiento de los mecanismos de nutrición en las plantas nos permite identificar las condiciones más eficientes de crecimiento. Las tecnologías de bioquímica, biología molecular y celular son útiles herramientas que nos ayudan a desentrañar los correspondientes procesos e identificar componentes esenciales de las plantas.
Objetivos PA 2014-2017


  • Desarrollar herramientas para optimizar la nutrición nitrogenada en plantas, que incluye nutrición nítrica, amoniacal, ureica y fijación de nitrógeno atmosférico por leguminosas

  • Conocer la respuesta al estrés abiótico como limitante de la producción y de los mecanismos fisiológicos de defensa antioxidante en plantas

  • Extender la aplicación biotecnológica y nanotecnológica de los Sistemas Antioxidantes de Plantas a otras áreas

  • Mejorar la respuesta vegetal al estrés por amonio empleando plantas de interés agronómico y en plantas modelo

  • Conocer el metabolismo del C y del N y su implicación en la capacidad de respuesta de las plantas al cambio climático


ACTION PLAN 2014-2017
LINE OF ANIMAL AND PLANT HEALTH

MICROBIAL BIOFILMS
Description
Microbial biofilms can be defined as communities of microorganisms that grow adhered to an inert surface or live tissue and are embedded in an extracellular matrix that the microorganisms themselves synthesize. Biofilms are a common mode of bacterial growth in nature and their presence has an enormous impact on many aspects of our lives, such as sewage treatment, corrosion of materials, food contamination during processing, pipe collapse, plant-microorganism interaction in the rizosphere, formation of dental plaque, development of chronic infections in live tissues (mastitis, otitis, pneumonia, urinary infections, osteomielitis) or problems related to medical implants, among others. Research is being performed in our microbial biofilm laboratory at a molecular level to study the mechanisms employed by bacteria to form and maintain these multicellular communities, as well as the influence of the biofilm lifestyle on the bacterial infectious process.
Objectives AP 2014-2017


  • To investigate the regulation of biofilm development in bacteria

  • To understand signal transduction mechanisms responsible for connecting environmental conditions with biofilm development

  • To determine the properties that the biofilm lifestyle confer to bacteria

  • To develop regulatory circuits to regulate bacterial biofilm development

  • To develop biotechnological applications and solutions related with bacterial biofilms



MICROBIAL BIOINSECTICIDES
Description
Development of insect resistant biotypes, and accumulation of toxic residues in the environment and harvested products are well-recognized effects of the indiscriminate use of chemical insecticides in agriculture, and cause great public concern for their impact in human and animal health, agri-food security and environmental quality. It is thus critical to develop alternative pest control methods for a sustainable agriculture and a preserved environment. Currently, the most realistic alternative relies on bioinsecticides based on microorganisms and entomopathogenic viruses. Our research group carries on basic and applied research on the spore-forming bacterium, Bacillus thuringiensis (Bt), the most broadly used organism as a bioinsecticide worldwide, and on baculoviruses (Bv), which regulate insect populations naturally. We have obtained several patents, some of which are currently under industrial exploitation, and possesses two of the most diverse and with greater genetic potential Bt and Bv collections in the world.
Objectives AP 2014-2017
We aim at contributing to new technological developments in the microbial bioinsecticide world to reducing human dependence on chemicals in pest control, which will be particularly limited by the new UE directives on phytosanitary products. With that aim, our specific objectives are:

  • To identify new insecticidal genes in Bt strains and to characterize their insecticidal properties for bioinsecticide development and construction of transgenic plants

  • To identify, clone and characterize novel baculovirus genotypes with a greater host range or higher insecticidal potential for key pests on agriculture, forestry, and veterinary and human health



ANIMAL HEALTH
Description
One of the current challenges faced by our society is to attain a sustainable animal production, while preserving the animal health and welfare, in order to obtain healthy food. Thus, it is necessary to minimize in the animals the prevalence of pathogens and antibiotic treatments, which lead to the emergence and spread of antimicrobial resistance genes within and across species.

Research in our group focuses on the study of infectious diseases from different angles: immune response to pathogens, genetic and antigenic characterization of the pathogen and study of their interactions with the host at different levels. The team designs and uses different animal and cell models for the study of infectious diseases and combines knowledge and new technologies in the areas of biotechnology, genetics, immunology, microbiology and pathology, to carry out research and generate results and transferable technology, contributing to the competitive development of the productive sector.
Objectives AP 2014-2017
The scientific objectives of the group are addressed to both, fundamental and applied research, in the area of Animal Health of livestock species:


  • Modulation of the immune response against the microorganism

  • Development of vaccines and diagnostic tests

  • Development of animal and cellular models for studying host-pathogen interaction

  • Design of programs to control and eradicate infectious diseases

  • Study of the mechanisms of tropism, virulence and pathogenicity of microorganisms

  • Genetic and phenotypic characterization of microorganisms; study of their phylogeny and molecular epidemiology implications



LINE OF PLANT BIOTECHNOLOGY
CARBOHYDRATE METABOLISM
Description
The Carbohydrate Metabolism group has much experience in biochemistry, molecular biology and cell biology of starch and glycogen in plants and bacteria, respectively.

The exact role of glycogen in bacteria is not as clear-cut as in animals, but some studies have linked glycogen to extended bacterial survival, symbiotic performance, colonization and virulence. Our group has substantially contributed to gain knowledge on bacterial glycogen metabolism and its connection with other biological processes.
Objectives AP 2014-2017


  • To understand the mechanisms involved in starch metabolism for the rational design of experimental traits aimed at improving yields in agriculture, and producing more and better polymers that fit both industrial needs and social demands

  • To study the glycogen metabolism in bacteria, with special emphasis on aspects related to its genetic regulation and its connection with other biological processes

  • To investigate the biochemical, signaling and molecular mechanisms promoting plant growth and starch accumulation triggered by volatile compounds emitted by microbes


PLANT BIOTECHNOLOGY
Description
Biotechnology has opened up enormous possibilities for the pharmaceutical industry to enable the production of various recombinant protein biopharmaceuticals. Production systems in transgenic plants (particularly transgenic chloroplast) have advantages over conventional methods such as efficiency, ease of scale-up, production costs and biological safety of the product.

Our laboratory is working on the production of therapeutic proteins (albumin and cardiotrophin), vaccine antigens (against canine parvovirus and human papillomavirus) and vaccine adjuvants (EDA). In addition, we are working on the molecular and functional characterization of plastid thioredoxins f and m. Tobacco plants overexpressing Trx f from the chloroplast genome are assessed as an alternative energy crop for bioethanol production.
Objectives AP 2014-2017


  • Production of compounds of therapeutic interest in plants by chloroplast transformation

  • Production of oral vaccines through chloroplast transformation in plants

  • Molecular and functional characterization of plastid thioredoxins f and m

  • Transplastomic tobacco plants as a source of biomass for bioethanol production


PLANT PYSIOLOGHY AND AGROBIOLOGY
Description
The group's main interest is the study of the mechanisms of plant responses to the environment during growth and development. Since plants cannot escape from the stress that limits growth, they have developed original defensive systems that are either physical or chemical, showing a high plasticity. The study of plant stress response allows us to find the best conditions and the best species for optimal growth in different agronomic situations. Moreover, knowledge on the mechanisms of plant nutrition allows us to identify the most efficient conditions for growth. The technologies of biochemistry, molecular and cellular biology are useful tools that help us to unravel the related processes and to identify the essential compounds of plants.
Objectives PA 2014-2017


  • To develop tools that help to optimize plant nitrogen nutrition (nitric, ammonium, ureic) and nitrogen fixation by legumes

  • To gain knowledge on response to abiotic stress as a limiting production factor and to investigate physiological antioxidant defense in plants

  • To extend the application of Plant antioxidant systems to other areas, using biotechnology and nanotechnology

  • To improve plant response to ammonium-induced stress by using plants of agronomic interest and model plants

  • To contribute to knowledge on the metabolism of C and N and their involvement in the capacity of plant response to climate change





Avda de Pamplona, 123. 31192 Mutilva. Navarra. EspañaTel. 948 168003 www.agrobiotecnologia.es | 9/24/2013



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