Ganadería de precisión 1. Desarrollo de un sistema electrónico para construir matrices genealógicas aplicables al mejoramiento animal en diversas especies (Programa: sustentabilidad productiva de pequeños rumiantes en áreas desfavorables - supprad).

El mejoramiento animal tiene como función modificar genéticamente una población animal con un fin económico determinado. Las herramientas que se utilizan son: evaluación genética, selección y/o esquemas de apareamiento. La evaluación genética se realiza obteniendo información (marcadores) que predice el genotipo del animal que no es registrable directamente. Estos marcadores son el fenotipo o información física del animal y algún predictor del genotipo que puede ser un marcador químico o la relación de parentesco con otro animal (padre-madre, hermanos, progenie). El uso de los marcadores genéticos para determinar la genealogía está en desarrollo actualmente pero resulta extremadamente costoso para ciertos niveles de producción. Por otra parte, los dispositivos electrónicos ensayados hasta el momento no han resultado muy eficientes, por lo tanto se propone para este proyecto desarrollar un sistema electrónico de identificación animal que permita construir matrices de genealogía para la evaluación genética de reproductores de las diferentes especies en condiciones de producción extensivas. El proyecto se desarrollará entre especialistas en Mejoramiento Animal e Ingenieros Electrónicos, en un aporte multidisciplinario a la solución del problema de establecer la filiación a través del armado del par macho-hembra durante el servicio natural de las distintas especies y el par madre-cría en algún momento luego del parto. La solución propuesta consiste en la implementación de dispositivos electrónicos activos (microcontrolador y tranceptor de radiofrecuencia alimentados a batería) dispuestos como nodos de una red de sensores inalambricos. Estos dispositivos serán colocados a través de collares en los animales tomados como objeto de estudio y mediante el continuo intercambio de informacion entre ellos se generará una matriz de datos que permita a posterior establecer la relación que existe entre ellos a traves de la determinacion de la periodicidad de sus cercanías relativas.

Resistencia a los antihelminticos. La necesidad de desarrollar tecnologías innovativas y sustentables para limitar su expansión y mantener la productividad, la salud y el bienestar animal.

Durante las últimas cuatro décadas la disponibilidad de drogas económicas y muy eficientes llevaron a un uso exclusivo de alternativas químicas para el control de los parásitos en los animales domésticos. En los rumiantes, los antihelmínticos por ejemplo, se constituyeron en insumos de producción indispensables para mantener los altos niveles de eficiencia en la productividad animal. Sin embargo, actualmente la presencia y desarrollo en aumento de poblaciones parasitarias resistentes esta comprometiendo seriamente la sustentabilidad de estas alternativas de control. La resistencia a los antiparasitarios es ahora reconocida globalmente como una de las mayores amenazas para la salud de los animales domésticos basados en sistemas pastoriles. Debido a que actualmente el control químico permanece irremplazable en términos de eficacia y practicidad, el presente proyecto montará un sistema de investigación diagnóstica temprana de estos fenómenos de resistencia para limitar el impacto negativo sobre la productividad, salud y bienestar animal. Así mismo nosotros esperamos cambiar las actuales prácticas de tratamientos masivos por tratamientos selectivos que reduzcan (al menos en un 50 %) el uso de drogas antiparasitarias manteniendo la eficacia de las mismas y la sustentabilidad del control sin afectar la performance animal.

PRODUCCIÓN DE BIOMASA FORESTAL, FORRAJERA Y CAPACIDAD SUSTENDORA ANIMAL EN SISTEMAS SILVOPASTORILES DE LA LLANURA ONDULADA Y SIERRA DE COMECHINGONES EN EL CENTRO DE ARGENTINA.

Identificación y caracterización del problema: En Córdoba la llanura ondulada y la sierra de comechingones los problemas ambientales y productivos han comenzado manifestarse. En la llanura ondulada, 700.000 has de tierras se encuentran sujetas a severos procesos de erosión hídrica, generando perdida de suelos y disminución de la producción en los sistemas agrícolo-ganaderos. En la Sierra de Comechingones (300.000 ha), las plantaciones de pinos sobre pastizales naturales presentan escaso o nulo manejo silvicultural con lo que se obtiene madera de baja calidad y baja capacidad sustentadora animal cuando el pastoreo se practica en estas plantaciones. Objetivos generales: Validar funciones de crecimiento para la especie forestal Pinus elliottii y especies forrajeras en sistemas silvopastoriles con diferentes tratamientos siviculturales ((densidad de plantación, podas y raleos) destinados a obtener alta calidad de madera y capacidad sustentadora animal en la llanura ondulada y sierra de comechingones del centro de Argentina. Materiales y métodos: Para el desarrollo del trabajo se utilizaran dos módulos, uno situado en la llanura ondulada y otro en la sierra de Comechingones. El módulo silvopastoril de la llanura ondulada se encuentra en el campo de docencia y experimentación Pozo del Carril, ubicado a los 32° 58’ LS y 64° 40’ LO, a 550 m.s.n.m, Las situaciones que se evaluaran en este modulo serán: Pastoreo en callejones de 21 m, Pastoreo en callejones de 12m y un testigo sin árboles. Se aplicaran tratamientos de poda y raleo con la intensidad que corresponda a cada caso. El modulo silvopastoril en el ambiente sierra de comechingones se encuentra en el campo de experimentación y docencia “Las Guindas” ubicado a los 32° 35´ 9.64” S y 64° 43´ 66” O, a 1063 msnm. Las situaciones que se evaluaran en este modulo serán: Pastoreo en plantaciones (3x3 m), Pastoreo en plantaciones (3x4 m) y un testigo de pastizal serrano sin árboles. Se aplicaran tratamientos de poda y raleo con la intensidad que corresponda a cada caso. Para el cumplimiento de los objetivos propuestos un conjunto de determinaciones se realizaran en cada uno de los módulos propuestos: a)Determinación de volumen anual (m3/ha) de la especie leñosa Pinus elliottii . b) Parametrización y validación de una función de crecimiento de la biomasa forestal (m3/ha).. C) Estimación de la dinámica de crecimiento de copa de Pinus elliottii d) Determinación del grado de sombreamiento de Pinus elliottii para cada año del crecimiento e) Determinación de la producción de biomasa forrajera para diferentes posiciones del sistema silvopastoril g) Parametrización y validación de una función de producción de biomasa forrajera según grado de sombreamiento. h)Estimación de la capacidad sustentadora animal para los sistemas silvopastoriles bajo estudio. Resultados esperados: Sobre la base información secundaria y de los datos que se obtengan durante los dos años del estudio permitiran modelar la dinamica de la produccion de madera de calidad, cantidad y calidad de forraje y la capacidad sustentadora animal en silvopastoriles adaptados a la región de llanura ondulada y sierras de Córdoba, los que podrán ser utilizados para la definición de la tecnología de implantación y manejo silvícola de sistemas silvopastoriles para las condiciones ambientales semejantes a las del ensayo. Importancia del proyecto: Los resultados del proyecto permitirán enriquecer el conocimiento de los profesionales dedicados al asesoramiento tecnico y productores que buscan alternativas técnicas amigables con el ambiente como asi tambien el enriquecimiento de las bases teoricas que reciben alumnosde de grado y posgrado en asignaturas que abordan esta temática.

Biorremediación de cromo y fenol mediante la aplicación de microorganismos nativos de la Provincia de Córdoba Bioremediation of chromium and phenol by the application of native microorganisms from Córdoba Province

La contaminación ambiental por metales pesados como el cromo y por compuestos orgánicos como los fenoles es un grave problema a nivel mundial debido a su toxicidad y a sus efectos adversos sobre los seres humanos, la flora y la fauna, tanto por su acumulación en la cadena alimentaria como por su continua persistencia en el medio ambiente. En un estudio preliminar, efectuado por nuestro laboratorio, se han detectado elevados niveles de estos contaminantes en sedimentos y efluentes en zonas industriales del sur de la provincia de Córdoba, lo cual plantea la necesidad de removerlos. Entre las tecnologías disponibles, la biorremediación, que se basa en el uso de sistemas biológicos, como los microorganismos, para la detoxificación y la degradación de contaminantes, se presenta como una alternativa probablemente más efectiva y de menor costo que las técnicas convencionales. Sin embargo, la aplicación de esta tecnología depende en gran parte de la influencia de las características particulares y específicas de la zona a remediar. En consecuencia, en primer lugar se caracterizará la zona de muestreo y se aislarán e identificarán microorganismos nativos de la región, tolerantes a cromo y fenol, a partir de muestras de suelo, agua y sedimentos, ya que podrían constituir una adecuada herramienta biotecnológica, mejor adaptada al sitio a tratar. Posteriormente se estudiará la biorremediación de Cr y fenol utilizando dichos microorganismos, analizando su capacidad para biotransformar, bioacumular o bioadsorber a estos contaminantes, y se determinarán las condiciones óptimas para el tratamiento. Se analizarán los posibles mecanismos fisiológicos, bioquímicos y moleculares involucrados en la remediación, que constituye una etapa crucial para el diseño de una estrategia adecuada y eficiente. Finalmente, se aplicará esta tecnología a escala reactor, como una primera aproximación al tratamiento a mayor escala. De esta manera se espera reducir los niveles de estos contaminantes y así minimizar el impacto ambiental que ellos producen en suelos y acuíferos. A futuro, la utilización de los microorganismos seleccionados, de manera individual o formando consorcios, para el tratamiento de efluentes industriales previa liberación al medio ambiente, o su uso en bioaumento, constituirían posibles alternativas de aplicación. Los principales impactos científico-tecnológicos del proyecto serán: (a) la generación de una nueva tecnología biológica de decontaminación de cromo y fenol, intentando presentar soluciones frente a una problemática ambiental que afecta a nuestra región, pero que además es común a la mayoría de los países, (b) la formación de nuevos recursos humanos en el área y (c) el trabajo en colaboración con otros grupos de investigación que se destacan en el área de biotecnología ambiental. Environmental pollution produced by heavy metals, such as chromium and organic compounds like phenolics is a serious global problem due to their toxicity, their adverse effects on human life, plants and animals, their accumulation in the food chains and also by their persistance in the environment. In a previous study performed in our laboratory, high levels of these pollutants were detected in sediments and effluents from industrial zones of the south of Cordoba Province, which determine the need to remove them. Among various technologies, bioremediation which is based on the use of biological systems, such as microorganisms, to detoxify and to degrade contaminants, is probably the most effective alternative, and it is less expensive than other conventional technologies. However, the application of this technology depends on the influence of the particular and specific characteristics of the zone to be remediate. As a consecuence, at the first time, the zone of sampling will be characterized and then, native microorganisms, tolerant to chromium and phenol, will be isolated from soils, water and sediments and identificated. These microorganisms would be an adequate biotechnological tool, more adapted to the conditions of the site to be remediate than other ones. Then, the ability of these selected microorganisms to biotransform, bioaccumulate or biosorbe chromium and phenol will be studied and the optimal conditions for the treatment will be determined. The possible physiological, biochemical and molecular mechanisms involved in bioremediation will be also analized, because this is a crucial step in the design of an adequate and efficient remediation strategy. Finally, this technology will be applied in a reactor, as an approximation to the treatment at a major scale. A reduction in the levels of these pollutants will be expected, to minimize their environmental impact on soils and aquifers.

Electroquímica de sustancias de interés en los sistemas agroalimentario y de sanidad animal. Desarrollo de biosensores electroquímicos. Aplicaciones analíticas.Electrochemistry of substances of interest in agroalimentary and animal health systems. Development of electrochemical biosensors. Analytical applications.

Se estudiarán los mecanismos de reacción electroquímica de las micotoxinas (metabolitos tóxicos generados por hongos) citrinina (CIT), patulina (PAT) y moniliformina (MON), de los antioxidantes naturales alfa, beta, gama y delta tocoferoles, de los flavonoides fisetina (FIS), morina (MOR), luteolina (LUT), rutina (RUT), buteina (BUT), naringenina (NAR) y miricetina (MIR) y de las hormonas esteroides estradiol (EDIOL), estrona (EONA) y estriol (ETRIOL). Por otra parte, se implementarán técnicas electroanalíticas para la detección y cuantificación de estos sustratos en muestras de matrices naturales que los contengan. Se realizará el diseño y caracterización de biosensores enzimáticos a partir de peroxidasas y/o fosfatasa alcalina para la determinación de la micotoxina CIT y de los flavonoides y, por otro, de inmunosensores para las micotoxinas ocratoxina A (OTA) y PAT y hormonas. Para el anclaje de enzimas y/o anticuerpos, se estudiarán las propiedades de electrodos modificados por monocapas autoensambladas, nanotubos de carbono y partículas magnéticas. Se usarán las técnicas de voltamperometría cíclica, de onda cuadrada y de redisolución con acumulación adsortiva, espectroscopías de impedancia electroquímica, electrólisis a potencial controlado, uv-vis e IR, microbalanza de cristal de cuarzo y microscopías de alta resolución (SEM, TEM, AFM). La importancia de este proyecto apunta a la obtención de nuevos datos electroquímicos de los sustratos indicados y conocimientos relacionados con la aplicación de electrodos modificados en la preparación de biosensores y en el desarrollo de técnicas alternativas para la determinación de los analitos mencionados precedentemente. Electrochemical reaction mechanisms of mycotoxins (toxic metabolites generated by fungi) citrinin (CIT), Patulin (PAT) and moniliformin (MON), natural antioxidants alpha, beta, gamma and delta tocopherols, flavonoids fisetin (FIS), morin (MOR), luteolin (LUT), rutin (RUT), butein (BUT), naringenin (NAR), miricetin (MIR) and steroid hormones estradiol (EDIOL), estrone (EONA) and estriole (ETRIOL) will be explored. On the other hand, electroanalytical techniques for the detection and quantification of these substrates in samples of natural matrices will be implemented. The design and characterization of enzymatic biosensors from peroxidases and/or from alkaline phosphatase for the determination of CIT and flavonoids, and also of inmunosensors for ochratoxin A (OTA) and PAT and hormones will be performed. For the anchor of enzymes and/or antibody, properties of electrodes modified by self assembled monolayers, carbon nanotubes and magnetic particles will be explored. Cyclic, square wave and adsorptive stripping voltammetries, electrochemical impedance spectroscopy, controlled potential electrolysis, uv-vis and IR, quartz crystal microbalance and high-resolution microcopies (SEM, TEM, AFM) will be used. The importance of this project is aimed at obtaining new electrochemical data for the indicated substrates and knowledge on the application of modified electrodes in preparation of biosensors and in the development of alternative techniques for the determination of the above-mentioned analytes.

GANADERÍA DE PRECISIÓN. DESARROLLO DE UN SISTEMA ELECTRÓNICO PARA CONSTRUIR MATRICES GENEALÓGICAS APLICABLES AL MEJORAMIENTO ANIMAL EN DIVERSAS ESPECIES.

El mejoramiento animal tiene como función modificar genéticamente una población animal con un fin económico determinado. Las herramientas que se utilizan son: evaluación genética, selección y/o esquemas de apareamiento. La evaluación genética se realiza obteniendo información (marcadores) que predice el genotipo del animal que no es registrable directamente. Estos marcadores son el fenotipo o información física del animal y algún predictor del genotipo que puede ser un marcador químico o la relación de parentesco con otro animal. El uso de los marcadores genéticos para determinar la genealogía está en desarrollo actualmente pero resulta extremadamente costoso para ciertos niveles de producción. Los dispositivos electrónicos ensayados hasta el momento no han resultado muy eficientes, por lo tanto se propone para este proyecto desarrollar un sistema electrónico de identificación animal que permita construir matrices de genealogía para la evaluación genética de reproductores de las diferentes especies en condiciones de producción extensivas. El proyecto se desarrollará entre especialistas en mejoramiento animal e ingenieros electrónicos, en un aporte multidisciplinario a la solución del problema de establecer la filiación a través del armado del para macho-hembra durante el servicio natural de las distintas especies y el par madre-cría en algún momento luego del parto. La solución propuesta consiste en la implementación de dispositivos electrónicos activos (microcontrolador y tranceptor de radiofrecuencia alimentados a batería) dispuestos como nodos de una red de sensores inalambricos. Estos dispositivos serán colocados en los animales tomados como objeto de estudio, y mediante el continuo intercambio de informacion entre ellos se genera una matriz de datos que permita a posterior establecer la relación que existe entre ellos a traves de la determinacion de la periodicidad de sus cercanias relativas.

Resistencia a los antihelminticos. La necesidad de desarrollar tecnologías innovativas y sustentables para limitar su expansión y mantener la productividad, la salud y el bienestar animal.

Durante las últimas cuatro décadas la disponibilidad de drogas económicas y muy eficientes llevaron a un uso exclusivo de alternativas químicas para el control de los parásitos en los animales domésticos. La incuestionable ventajosa relación costo/beneficio en el uso de drogas antiparasitarias en los animales domésticos ha resultado en el uso masivo de las mismas. En los rumiantes, los antihelmínticos por ejemplo, se constituyeron en insumos de producción indispensables para mantener altos niveles de eficiencia en la productividad animal. Sin embargo, actualmente la presencia y desarrollo en aumento de poblaciones parasitarias resistentes a estas drogas está comprometiendo seriamente la sustentabilidad de estas alternativas de control. La resistencia a los antiparasitarios es ahora reconocida globalmente como una de las mayores amenazas para la salud y productividad de los animales domésticos basados en sistemas pastoriles. Debido a que actualmente el control químico permanece irremplazable en términos de eficacia y practicidad, el presente proyecto montará un sistema de investigación diagnóstica temprana de estos fenómenos de resistencia para limitar el impacto negativo sobre la productividad, salud y bienestar animal y para mejorar la eficiencia de los antiparasitarios actualmente disponibles. Así mismo, nosotros esperamos cambiar las actuales prácticas de tratamientos masivos por tratamientos selectivos que reduzcan (al menos en un 50 %) el uso de drogas antiparasitarias manteniendo la eficacia de las mismas y la sustentabilidad del control sin afectar la performance animal. La mayoría de las actividades del proyecto se focalizan en los herbívoros pero en forma adicional el mismo contempla actividades eventuales de investigación diagnóstica y determinaciones de susceptibilidad o resistencia a los antihelmínticos en pequeños animales.