Maestría en Biotecnología

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  • PublicaciónRestringido
    Evaluación del potencial genético para la biodegradación de compuestos organofosforados y organoclorados en el agua del rio Cauca en su cuenca alta
    (Universidad del Valle, 2025) Laura Marcela Perez Castro; Madera-Parra, Carlos Arturo; Castaño-Henao, Lucía; GRUPO DE SANEAMIENTO AMBIENTAL
    Los compuestos organofosforados y organoclorados, usados como insecticidas en la agricultura y el hogar, representan una fuente persistente de contaminación en los sistemas acuáticos y terrestres del Valle del Cauca, pese a las restricciones vigentes. Su elevada toxicidad ha impulsado la búsqueda de mecanismos físicos, químicos y biológicos para su remoción. En este contexto, las Soluciones Basadas en la Naturaleza (SbN) surgen como alternativas sostenibles al aprovechar procesos como la biodegradación microbiana. El presente estudio evaluó el microbioma de aguas superficiales de la cuenca alta del río Cauca mediante un enfoque de metagenómica shotgun, a partir de datos generados en el macroproyecto Contribución en la recuperación de la cuenca alta del río Cauca como sistema socio-ecológico mediante la mitigación de la contaminación puntual y difusa a través de soluciones basadas en la naturaleza en el Valle del Cauca (BPIN: 2021000100492), mediante análisis in silico de los perfiles taxonómicos y funcionales. Se identificaron géneros relevantes como Acidovorax, Acinetobacter, Aeromonas, Comamonas y Pseudomonas, junto con genes asociados a la degradación de organofosforados (mpdB, phnA/C/D/G/I/J/K/L/M/O/X, pnpA) y organoclorados (dhmA, dhaA, linC/E/F, tfdA/D/F), lo que evidencia un notable potencial metabólico para la degradación de estos compuestos. El ensamblaje de 50 genomas metagenómicos (MAGs) permitió identificar 28 con funciones degradativas y afiliaciones taxonómicas relevantes. En conjunto, este estudio constituye una primera aproximación al potencial microbiano de la cuenca para enfrentar contaminantes recalcitrantes, destacando el valor de las SbN en la gestión sostenible de ecosistemas acuáticos.
  • PublicaciónRestringido
    Genome assembly, structural and functional annotation of orange rust (Puccinia kuehnii) and brown rust (Puccinia melanocephala), phytopathogens of sugarcane
    (Universidad del Valle, 2026) Quiñones Olaya, Angie Valeria; Trujillo Montenegro, Jhon Henry; Rodriguez Castillo, Nohra; BIOINFORMÁTICA Y BIOCOMPUTACIÓN
    BACKGROUND Puccinia melanocephala (brown rust) and Puccinia kuehnii (orange rust) are major biotrophic pathogens severely affecting sugarcane production worldwide. Despite their economic impact, genomic resources for these species remain limited due to challenges inherent to obligate biotrophy, contamination during field sampling, and highly repetitive, dikaryotic genomes. This study aimed to generate high-quality phased genome assemblies for Colombian isolates of both pathogens and to perform structural, functional, and repeat-content analyses to provide foundational genomic resources for comparative genomics and sugarcane breeding programs. RESULTS : PacBio HiFi sequencing combined with LongPlex library preparation and phased assembly using Hifiasm enabled the generation of high-quality haplotype-resolved assemblies for both species. GenomeScope profiles indicated complex dikaryotic architectures, while BlobToolKit analyses identified and removed environmental contaminants, resulting in curated assemblies of 322.68 Mb (P. melanocephala) and 267.89 Mb (P. kuehnii). Compleasm completeness values exceeded 86% in both genomes. Transposable elements dominated both genomes, accounting for 73.7% of P. melanocephala and 68.7% of P. kuehnii, with LTR retrotransposons (Gypsy, Copia) and TIR transposons (Mutator, CACTA) being the most abundant. BRAKER predicted 32,412 and 15,690 protein-coding genes in P. melanocephala and P. kuehnii, respectively, with BUSCO completeness above 80%. Functional annotation with EggNOGmapper identified over 9,000 unique GO terms per species, and enrichment analysis of 1,849 shared genes revealed significant overrepresentation of biological processes and cellular components related to nuclear organization, intracellular signaling, protein transport, and fungal-type cell wall organization. CONCLUSIONS : These genomic assemblies represent the first genomic resources for Colombian isolates of P. melanocephala and P. kuehnii. The strong TE-driven genome expansion, diverse gene repertoires, and enriched functional categories highlight the evolutionary dynamics underlying pathotype diversification and host adaptation. These genomic resources provide a foundation for effector discovery, comparative genomics, and molecular surveillance, and offer valuable tools for sugarcane breeding programs aimed at developing durable resistance against rust pathogens.
  • PublicaciónAcceso abierto
    El microbioma de la planta y su impacto sobre el metaboloma de hojas, frutas y semillas fermentadas
    (Universidad del Valle, 2026) Vergara Lopez, Laura Isabella; Johnston-Monje, David Morris; LOPEZ PARRA, LIZBETH LORENA; BIOLOGÍA DE PLANTAS Y MICROOORGANISMOS (BPM)
    La acumulación de metabolitos primarios y secundarios determina en gran medida la calidad química, nutricional y sensorial de los productos agrícolas. Además de los factores genéticos y ambientales, las interacciones con el microbioma vegetal pueden modular estos perfiles químicos, lo que da lugar al concepto de terruño microbiano. Sin embargo, la evidencia experimental que respalde este concepto fuera del sistema vitivinícola sigue siendo limitada. Este estudio evaluó la existencia de asociaciones entre la composición del microbioma presente en raíces, rizosferas y fermentaciones de semilla y los perfiles metabolómicos de frutos de tomate (Solanum lycopersicum), hojas de albahaca (Ocimum basilicum) y semillas fermentadas de café (Coffea arabica). Se realizaron experimentos controlados en los que microbioma derivados de suelos agrícolas contrastantes fueron inoculados en plantas cultivadas en condiciones estériles y en sistemas de fermentación de café, y se compararon con controles sin inoculación. La caracterización microbiana se realizó mediante secuenciación de las regiones 16S rRNA de bacterias e ITS de hongos, y se comparó con el metaboloma analizado mediante LC-MS no dirigida. Los datos se integraron mediante análisis multivariados de PCoA, agrupamiento jerárquico aglomerativo, plots de volcán, Variable Importance in Projection (VIP) derivados de los modelos supervisados PLS-DA, mapas de calor de correlación agrupados, mapas de calor construidos a partir de abundancias relativas, redes de correlación y tanglegramas. Los microorganismos inoculados provocaron cambios significativos en la estructura comunitaria en los tres sistemas. En el café no se observó un acoplamiento entre el microbioma de fermentación y el metaboloma de las semillas, probablemente porque el lavado con agua elimina los compuestos bioquímicos de la superficie. En albahaca, tres de los cuatro suelos modificaron el microbioma de la rizosfera tras la inoculación, lo que se reflejó en cambios en el metaboloma foliar. En tomate cultivado en arena estéril, tres de los cuatro suelos modificaron el microbioma de las raíces tras la inoculación, lo que se tradujo en cambios significativos en algunos metabolitos de los frutos. Las asociaciones específicas entre bacterias, hongos y metabolitos se exploraron con mayor detalle en la sección de resultados. Experimentos futuros deberían tratar de aislar algunas de las cepas identificadas por secuenciación y repetir experimentos de inoculación con ellas, para validar su rol en la modulación del metaboloma de las plantas. Se observó que los cambios en el microbioma de la fermentación de café bajo condiciones de laboratorio no influyen en su bioquímica, pero, a nivel industrial, la fermentación, el lavado y el secado de las semillas se llevan a cabo en fincas con mucho menos control y variabilidad.