Doctorado en ciencias - biología
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Publicación Acceso abierto Caracterización molecular de la resistencia en yuca (manihot esculenta crantz) al ataque del ácaro verde (mononychellus tanajoa) : una aproximación proteómica(Universidad del Valle, 2015) Marín Colorado, Jaime Alberto; Montoya Lerma, James; Vanderschuren, HerveEl ácaro verde, Mononychellus tanajoa (Acari: Tetranychidae), es una de las principales plagas de la yuca, causando daños directamente al chupar la savia. Aunque tiene una amplia distribución en América Latina, África y el alto potencial de extenderse a Asia, Indonesia y Oceanía, muy poca información está disponible para establecer un plan de manejo integrado de plagas. En consecuencia, los objetivos del presente estudio fueron: (1) cuantificar los efectos de los niveles de resistencia con bioensayos a libre y no libre escogencia para la preferencia de oviposición y (2) generar un amplio mapa del proteoma del tejido fotosintético de yuca utilizando la proteómica cuantitativa de etiquetado libre en diez genotipos del banco de germoplasma de yuca.Publicación Acceso abierto Variación intraespecífica y ecología trófica de Chelonia mydas en el Parque Nacional Natural Gorgona(Universidad del Valle, 2015) Sampson Tenorio, Laura; Giraldo López, Alan; Amorocho, Diego FernandoLas tortugas verdes Chelonia mydas presentan dos morfotipos que se distinguen entre sí por su color y forma, así como por su distribución. Las tortugas negras se encuentran predominantemente en el Pacífico oriental, mientras que las amarillas tienen distribución circumglobal. El Parque Nacional Natural Gorgona (PNN Gorgona) es el único sitio conocido de forrajeo de juveniles de esta especie en el Pacífico colombiano, y es de los pocos lugares en el mundo donde coexisten los dos morfotipos. Las tortugas de morfotipo amarillo tienen mayor tamaño de madurez sexual y crecimiento somático que las de morfotipo negro, y una alimentación basada principalmente en algas en el Pacífico, mientras que las de morfotipo negro ingieren mayor cantidad de invertebrados. Se esperaría que estas diferencias se encuentren también entre los individuos de los dos morfotipos presentes en el PNN Gorgona. Para llevar a cabo esta comparación se contó con datos morfométricos de tortugas muestreadas entre octubre 2003 y diciembre 2012 por parte del personal de la Estación Científica Henry von Prahl del PNN Gorgona; con datos de arrastres de zooplancton obtenidos por el Grupo de Investigación en Ecología Animal de la Universidad del Valle entre agosto 2005 y septiembre 2006; y con datos colectados entre noviembre 2011 y diciembre 2012.Publicación Acceso abierto Diversidad y grupos funcionales de hormigas del suelo en sistemas cafeteros del Cauca, Colombia.(Universidad del Valle, 2017) García Cárdenas, Delly Rocío; Armbrecht, Inge; Montoya Lerma, JamesEl funcionamiento de los ecosistemas depende de las interacciones entre sus diferentes componentes y de la capacidad de los elementos vivos para percibir y adaptarse a los cambios del ambiente. La agricultura es una de las prácticas humanas que más ha contribuido a estos cambios y, en la medida que aumenta su intensidad, más fuerte es el impacto sobre los recursos naturales. La pérdida de la biodiversidad es uno de los efectos que más preocupación genera al involucrar no sólo la desaparición per se de las especies, sino de los servicios que brindan y favorecen no sólo a la población humana. De allí, que se busquen soluciones para mitigar los impactos relacionados con la agricultura intensiva. No obstante, se dificulta al desconocerse en profundidad los procesos e interacciones que varían con la historia de cada lugar, sus componentes y condiciones. El café es uno de los productos que más se cultiva en gran parte de la franja tropical, zona caracterizada por su alta diversidad. Colombia, es uno de los mayores productores y exportadores de este producto, beneficiando así un sector grande de la economía. Sin embargo, el costo ambiental de la intensificación en la producción del café, ha ocasionado un fuerte deterioro del paisaje andino colombiano. Aunque existen evidencias de que ciertas prácticas agrícolas favorecen la diversidad y aumentan los servicios ambientales, aún se tienen muchos vacíos sobre cómo deben establecerse estas prácticas de manera que no se afecte el componente económico y social de la cultura cafetera.Publicación Acceso abierto Análisis de la variación fenotípica de manchas costales de Anopheles (Nyssorhynchus) en Colombia.(2019-10-15) Cárdenas Henao, Heiber; Muñoz Flórez, Jaime Eduardo (Director de Tesis o Trabajo de Grado); Gonzalez Obando, Ranulfo (Director de Tesis o Trabajo de Grado)Se estudiaron los patrones de manchas costales alares y su variación métrica en poblaciones de siete especies de Anopheles (Nyssorhynchus) de importancia médica en Colombia, usando morfología tradicional. Adicionalmente, se estudió en An. benarrochi B la variación en la conformación y el tamaño del ala utilizando morfología geométrica. Con base en las progenies de hembras recolectadas en campo e isofamilias de especímenes conservados en la colección del Laboratorio de Entomología Médica-Universidad del Valle, se estimaron los componentes VG-CovG y VE de estas características, usando los modelos de Becker (1984), Kempthorne (1969) y Falconer (1989). La asignación de las manchas costales se hizo según Wilkerson y Peyton (1990). Se realizaron comparaciones entre lados del ala, sexos y localidades. Se observó dimorfismo sexual en las frecuencias de los patrones alares y en las longitudes de las manchas costales. Los componentes genéticos de VP: VG, CovG, rG, H2 y Co-H2 fueron altos y significativos en la mayoría de características. Los análisis de morfología geométrica se realizaron siguiendo a Calle et al. (2008). El tamaño y conformación del ala en An. benarrochi B, mostraron alometría residual, asimetría fluctuante, efecto del recipiente de crianza significativas y heredabilidades promedio bajas. Las bajas h2 del tamaño y conformación del ala indican que son mayormente afectadas por el ambiente, con altos niveles de estabilidad en el desarrollo expresado en el porcentaje bajo de los componentes de varianza de asimetría fluctunte y asimetría direccional. Se puede deducir que, posiblemente incluyen interacciones génicas reflejadas en las altas estimaciones de heredabilidad en sentido amplio. En esta investigación se probó la utilidad del modelo Anopheles en estudios de caracteres longitudinales asociados funcionalmente. Se evaluó que tan heredables fueron las manchas costales, la conformación del ala y el tamaño, características utiles en la identificación taxonómica de especies de este género.Publicación Acceso abierto Heredabilidad de descriptores morfológicos naturales y asociados a la producción en variedades de interés comercial de Capsicum(Universidad del Valle, 2020) Peñuela, Mauricio; Cárdenas Henao, HeiberEl ají se ha convertido en una fuente de ingresos promisoria para el sector agrícola del suroccidente colombiano, debido a la alta productividad alcanzada en la región y su elevada demanda internacional. Conocer el comportamiento fenotípico de un cultivo y la herencia de sus rasgos es objetivo prioritario para programas interesados en explorar selección direccional enfocada al incremento o disminución de un rasgo en particular, lo que podría potencialmente “mejorar” las cualidades del cultivo. En esta investigación se realizó la caracterización morfológica de rasgos vegetativos y productivos de las variedades comerciales de ají Tabasco (Capsicum frutescens), Cayena (Capsicum annuum) y Habanero (Capsicum chinense) para conocer el comportamiento fenotípico de este material vegetal extensamente cultivado en la región. También se desarrolló una caracterización molecular con el objetivo de obtener una descripción genotípica. A partir de los datos fenotípicos obtenidos para la variedad Tabasco, se calculó la heredabilidad de los diferentes rasgos a partir de la metodología regresión progenitor progenie, la cual requiere un diseño experimental basado en familias, un amplio número de familias y dos generaciones de cultivo. Posteriormente, para conocer si una metodología alternativa podría ofrecer los mismos resultados con menor número de muestra y en una sola generación, se calculó la heredabilidad de los rasgos usando parentescos estimados con marcadores moleculares para las tres variedades comerciales. Los resultados detallan parámetros fenotípicos y genotípicos del material vegetal evaluado y evidencian el poco potencial heredable de los rasgos, posiblemente debido a la reducción de la diversidad genética producto de previos programas de selección. No obstante, se confirma la fuerte incidencia del ambiente en la 11 respuesta fenotípica de estos cultivos, por lo que se recomienda a los productores la evaluación de los materiales en distintas condiciones y estimación de interacciones genotipo-ambiente para conocer qué condiciones pueden “mejorar” las cualidades de los cultivos. Finalmente, se demostró que la estimación de heredabilidad usando parentesco estimado con marcadores moleculares, ofrece resultados similares a los obtenidos con los métodos clásicos y se propone su uso extendido en diferentes tipos de cultivos para disminuir los tiempos y costos asociados a las estimaciones de heredabilidad en programas de mejoramiento genético.Publicación Acceso abierto Agroecological causes of the mass death of peach palm (Bactris gasipaes, Arecaceae) In Colombia(Universidad del Valle, 2021) Vásquez-Ordóñez, Aymer Andrés; Lohr, Bernhard Leo; Montoya-Lerma, JamesLas nuevas interacciones entre cultivos y plagas son una oportunidad para entender el origen y mecanismos de la relación planta-plaga. La reciente e inexplicable muerte masiva de palmas de chontaduro (Bactris gasipaes) en agroecosistemas tropicales colombianos permite explorar las fuerzas ecológicas y evolutivas de la interacción de esta palma y sus picudos barrenadores del tallo. Para esto, los insectos y sus daños fueron examinados en 4098 palmas de chontaduro procedentes de 36 cultivos en las regiones de la Amazonia, Andes y Pacífico en Colombia. La identificación taxonómica de estas plagas requirió una descripción morfológica de las larvas y taxonomía molecular con el gen COI de los géneros Dynamis y Rhynchophorus. De los 419 picudos recolectados en 87 palmas de chontaduro dañadas, 51 fueron D. borassi y 368 R. palmarum. D. borassi fue la plaga inicial al atacar las inflorescencias sin abrir de la palma y barrenar el peciolo hacía el tallo, lo cual facilita el daño posterior de R. palmarum. En 32 de los cultivos se determine el nivel de infestación con un transecto de área variable. Los daños visibles estuvieron entre 0 a 70% de las palmas afectadas y estuvo más alto en la costa pacífica. Se realizaron nuevos reportes en el sur de la costa pacífica, los Andes y la Amazonía. Los niveles de infestación fueron relacionados con 109 variables agroecológicas en todos estos cultivos (ej., tipo de manejo, cobertura de bosque circundante, nutrientes del suelo, clima, etc.). La infestación de los picudos se relacionó con variables de paisaje en las tres regiones, particularmente con la densidad y forma de la cobertura no bosque, el cual es un indicador de la fragmentación del bosque. Los datos soportan la idea que la deforestación y el decrecimiento de recursos (inflorescencias de la palma natural como O. bataua) ocasiona que las poblaciones de D. borassi incremente la infestación de inflorescencias de palmas de chontaduro, la cual inicia el daño y causa finalmente su muerte masiva. Se midieron 17 partes del cuerpo de 23 adultos de D. borassi de palmas de chontaduro (22) y su palma hospedero nativa Oenocarpus bataua (1), y 107 R. palmarum de palmas de chontaduro (43), caña de azúcar (59) y la palma Bismarkia nobilis (5). La caña de azúcar es un nuevo hospedero en Colombia. Los 21 D. borassi de la palma de chontaduro y 59 de R. palmarum de caña de azúcar fueron más pequeños que aquellos de las plantas hospederas nativas. Las secuencias del gen COI de ocho muestras de R. palmarum de caña de azúcar fueron genéticamente diferentes de 149 secuencias (9 de ellas de palmas de chontaduro de este estudio y 138 de Brasil y dos de Costa Rica, procedentes de las bases de datos de GenBank y Bold). Esta investigación genera nuevas preguntas sobre el rol de las especies de palmas hospederas alternativas y su interacción con el paisaje en el origen de una nueva plaga de chontaduro.Publicación Acceso abierto Identificación y análisis de regiones genómicas asociadas con susceptibilidad a enfermedad de Alzheimer(Universidad del Valle, 2023) Perdomo Díaz, Vivian Andrea; Barreto, GuillermoEl envejecimiento continuo de la población, como consecuencia del aumento en la expectativa de vida, ha sido asociado con un aumento en la incidencia de enfermedades crónicas tales como diabetes, cáncer, desórdenes cardíacos y neurológicos entre los cuales la Enfermedad de Alzheimer (EA) es el más común, representando del 50% al 70% de todos los casos de demencias. La genética de la enfermedad de Alzheimer de inicio tardío es compleja debido a la naturaleza heterogénea de este trastorno. Entre los factores de riesgo más importantes para la EA se encuentran genes que se expresan en vías metabólicas relacionadas con el sistema nervioso. Aunque el gen APOE, y, específicamente su variante APOE*4 representa el factor de riesgo genético más fuerte para la EA, los estudios genético moleculares han identificado más de 30 loci adicionales, donde cada uno aporta un efecto relativamente pequeño. Los loci conocidos asociados con EA explican solo alrededor del 30% de la variación génica, por lo tanto, gran parte de esta gama de variantes genéticas permanece sin identificación y sin explicación. Con el objetivo de caracterizar genes asociados a susceptibilidad de Enfermedad de Alzheimer (forma esporádica) y alteración metabólica, este capítulo se basó en el estudio de variantes patogénicas con carga mutacional de impacto proteico, halladas en los genes de pacientes con Alzheimer. El APOE como gen crucial fue analizado junto a otras moléculas donde fue validado su efecto como biomarcadores potenciales en el diagnóstico de Alzheimer para población colombiana. En total fueron secuenciados 14 exomas (10 de pacientes con EA y 4 controles – personas sin diagnóstico de EA). Los 10 pacientes fueron caracterizados previamente para el gen APOE a objeto de asegurar la presencia de la variante APOE4 al menos en heterocigosis. Fueron clasificados 537 genes con variación patogénica, de los cuales 150 fueron representados en los exomas de pacientes estudiados. Los diferentes métodos de enriquecimiento bioinformático como el ClinVar (Variantes Clínicamente Relevantes) y la base de datos funcional KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes), determinaron que vías o procesos importantes relacionados al desarrollo o progresión de Alzheimer, podrían estar involucrados con estos genes. Al caracterizar estas biomoléculas se obtuvo conocimiento sobre las funciones etiológicas en la enfermedad. La presencia de múltiples genes activos en cerebro, sangre y demás tejidos, puede proporcionar la explicación mediante la cual la acumulación de amiloide-β desencadena la etiología patológica. Todos estos análisis permitieron identificar regiones de susceptibilidad genética asociada a marcadores metabólicos en la población con enfermedad de Alzheimer y también, que no se halla un solo gen responsable de la aparición de Alzheimer, sino de grupos de genes que inciden en múltiples vías que al final desencadenan la patología.Publicación Acceso abierto Diversidad y especialización de las interacciones colibrí–planta en un gradiente de transformación de hábitats y del paisaje en la región cafetera de Colombia(Universidad del Valle, 2024) Carranza-Quiceno, Jaime Andrés; Armbrecht, IngeLa transformación antropogénica de los hábitats naturales en los paisajes agrícolas se considera uno de los principales impulsores de pérdida de biodiversidad y servicios ecosistémicos a escala global. Diversos factores a escala local y del paisaje determinan la respuesta de la biodiversidad a estos cambios. En las regiones cafeteras de los Andes tropicales, la biodiversidad está amenazada por la eliminación de los bosques y la intensificación agrícola del cultivo del café. No obstante, los estudios que evalúan los efectos del cambio ambiental sobre las interacciones ecológicas son aún insuficientes para construir un marco teórico coherente. El análisis de las redes ecológicas en gradientes ambientales permite describir cómo cambian los procesos que determinan a las comunidades ecológicas entre diferentes hábitats. Particularmente, las redes interacciones colibrí – planta que se presentan en los paisajes agrícolas representan un buen modelo para evaluar estos cambios. Con el propósito de evaluar la influencia de la transformación del paisaje y los cambios del hábitat sobre las redes ecológicas y la biodiversidad, se analizó como varía la diversidad y especialización de las redes de interacción colibrí-planta en gradientes ambientales a escala local y del paisaje en la región cafetera de la cordillera Central de Colombia; lo anterior con base en observaciones de campo en condiciones naturales y mediante experimentos semi-controlados de manipulación de la oferta de recursos en diferentes hábitats (bosques y cafetales). En dicho escenario buscamos respuestas a las siguientes preguntasi: 1) ¿existe alguna relación entre el grado de transformación del paisaje cafetero y la diversidad y especialización de la redes de interacción colibrí – planta?; 2) ¿cómo varían estas redes entre bosques y cafetales y cuáles son los principales promotores de estos cambios?; y 3) ¿Existe alguna estructura espacial de las interacciones en el paisaje fragmentado? Encontramos que los cambios ambientales en el paisaje agrícola estudiado, tanto a escala de paisaje como a escala de hábitat, tienen efectos sobre la diversidad y especialización de las redes. A escala de paisaje, la pérdida de bosques es un factor determinante en la composición y organización de las redes, así como en la diversidad funcional de los ensambles de colibríes; mientras que, a escala de hábitat, es el cambio en la estructura de la vegetación tal vez el principal conductor de cambios en las redes ecológicas y la diversidad colibríes. Se descubrió que, como consecuencia de la fragmentación de los bosques, la red de interacciones se ha configurado como una meta red en la que cada fragmento alberga un conjunto particular de interacciones, con un bajo recambio especie e interacciones entre fragmentos. La conservación de la biodiversidad en los paisajes agrícolas depende no solamente del diseño de agroecosistemas que promuevan biodiversidad, la conectividad, sino también de la conservación y recuperación de los fragmentos de bosque existentes en el paisaje.