Producción in vitro de Embriones Bovinos Transgénicos mediante Inyección Intracitoplasmática de Espermatozoides (ICSI) con Enzimas de Restricción. In vitro Production of Transgenic Bovine Embryos using Intracitoplasmic Sperm Injection (ICSI) and Restriction Enzymes

La ingeniería genética y la reprogramación de organismos vivos representan las nuevas fronteras biotecnológicas que permitirán generar animales con modificaciones precisas en sus genomas para un sinnúmero de aplicaciones biomédicas y agropecuarias. Las técnicas para inducir modificaciones génicas intencionales en animales, especialmente en especies mayores de interés agropecuario, se encuentran rezagadas si se compara con los avances significativos que se han producido en el área de la transgénesis de roedores de laboratorio, especialmente el ratón. Es así que, el presente proyecto persigue desarrollar y optimizar protocolos para generar embriones bovinos transgénicos para aplicaciones biotecnológicas. La estrategia propuesta, se basa en conseguir la presencia simultánea en el interior celular de una enzima de restricción (I-SceI) más un transgén (formado por casetes de expresión de una proteína fluorescente -ZsGreen1- y neomicina fosfotransferasa). Específicamente, proyectamos estudiar una vía alternativa para generar embriones bovinos transgénicos mediante la incorporación del transgén (casetes ZsGreen1 y neo) flanqueado por sitios I-SceI más la enzima I-SceI al interior del ovocito junto con el espermatozoide durante la técnica conocida como inyección intracitoplasmática de espermatozoides (ICSI). Los embriones así generados se cultivarán in vitro, inspeccionándolos diariamente para detectar la emisión de fluorescencia, indicativa de la expresión de la proteína ZsGreen1. Los embriones que alcancen el estado de blastocisto y expresen el transgén se transferirán quirúrgicamente al útero de ovejas sincronizadas y se mantendrán durante 7 días. Al cabo de este período, los embriones se recolectarán quirúrgicamente del útero ovino y se transportarán al laboratorio para determinar el número de sitios de integración y número de copias del transgén mediante el análisis de su ADN por Southern blot. Se prevé que los resultados de esta investigación permitirán sentar las bases para el desarrollo de métodos eficientes para obtener modificaciones precisas en el genoma de los animales domésticos para futuras aplicaciones biotecnológicas. Genetic engineering and reprogrammed organisms represent the new biotechnological frontiers which will make possible to generate animals with precise genetic modifications for agricultural and biomedical applications. Current methods used to generate genetically modified large animals, lay behind those used in laboratory animals, specially the mouse. Therefore, we seek to develop and optimize protocols to produce transgenic bovine embryos through the use of a non-viral vector. The strategy involves the simultaneous presence inside the cell of a restriction enzyme (I-SceI) and a transgene (carrying cassettes for a fluorescent protein -ZsGreen1- and neomycin phosphotransferase) flanked by restriction sites for the endonuclease. We plan to develop an alternative approach to generate transgenic bovine embryos by coinjecting the transgene flanked by I-SceI restriction sites plus the enzyme I-SceI along with the spermatozoon during the technique known as intracytoplasmic sperm injection (ICSI). Embryos will be cultured in vitro and inspected daily with a fluorescence microscope to characterize transgene expression. Embryos that reach the blastocyst stage and express the transgene will be surgically transfer to the uterus of a synchronized ewe. After 7 days, the embryos will be flushed out the ovine uterus and transported to the laboratory to determine the number of integration sites and transgene copies by Southern blot. We anticipate that results from this research will set the stage for the development of efficient strategies to achieve precise genetic modifications in large domestic animals for future biotechnological applications.

Caracterización genética de la cepa Sinorhizobium meliloti 3DOh13 y evaluación de la capacidad fijadora de nitrógeno en alfalfa. Genetic characterization of the strain Sinorhizobium meliloti 3DOh13 and assessment of the capacity to fix nitrogen in alfalfa.

La provincia de Córdoba participa con aproximadamente el 23 por ciento del área total sembrada anualmente con alfalfa en nuestro país y, en los últimos años, se ha incrementado levemente, en contraste con las provincias de Buenos Aires, Santa Fe y Entre Ríos, donde ha decrecido. La inoculación de este cultivo con cepas del género Sinorhizobium ha permitido mejorar su rendimiento en los suelos de la región semiárida. La utilización para la siembra de semillas preinoculadas con microorganismos de origen extranjero, cuya eficiencia y adaptación a las condiciones locales no siempre se conocen, y con escasa capacidad de competencia ante las cepas naturalizadas, trae como consecuencia un bajo establecimiento de la nodulación y por consiguiente una escasa reposición del nitrógeno removido del suelo. Aún cuando la inoculación está relativamente difundida, en la actualidad no se ha determinado la proporción relativa de nitrógeno fijado por las cepas introducidas respecto de las nativas o naturalizadas, ni la competencia que se genera en el suelo por la ocupación de los sitios potenciales para la formación de nódulos. Nuestra hipótesis de trabajo es: "la inoculación con cepas de Sinorhizobium meliloti debidamente caracterizadas y eficientes en la fijación del nitrógeno atmosférico mejorará el rendimiento de alfalfa en la región centro-sur de Córdoba". Los objetivos de este estudio son caracterizar fenotípica y genotípica el aislamiento Sinorhizobium meliloti 3DOh13 y evaluar su eficiencia simbiótica en el cultivo de alfalfa, mediante ensayos de infectividad, eficiencia y competencia con cepas nativas. La evaluación de la infectividad de la cepa comprende estudios de cinética de la nodulación, número total de nódulos y ubicación de los mismos en experiencias donde las plantas crecen en condiciones de invernáculo sobre un soporte de tierra:arena:perlita (2:1:1). Se realizarán ensayos de competitividad, coinoculando semillas con la cepa DOh13 y otras nativas, en bolsas plásticas con medio mineral en los que se desafiarán los distintos aislamientos. Se inoculan las plantas con sólo dos aislamientos y los nódulos de la raíz principal serán extraídos a fin de aislar los microorganismos ocupantes, los que serán diferenciados por marca de resistencia a antibioticos. La eficiencia en la fijación de nitrógeno será cuantificada por las técnicas de reducción del acetileno en el nódulo y, en caso de ser necesario, se usará el método de Kjeldahl (N total) para la raíz, tejido aéreo o planta entera. La caracterización genotípica de S. meliloti 3DOh13 incluirá métodos de fingerprint de ADN por técnicas de PCR y secuenciamiento del ADNr 16S. Esta investigación permitirá obtener información precisa sobre la respuesta de alfalfa a la inoculación con la cepa de referencia. El producto que se espera obtener es un nuevo inoculante, formulado con una cepa efectiva en la fijación de nitrógeno, debidamente caracterizada y con probada capacidad de adaptación a los suelos de la región