PROYECTO:
“Biotecnología azul para el fortalecimiento de la industria acuícola ecuatoriana controlando Vibrios patógenos”
Código: PIC-21-INE-ESPOL-004
Financiamiento: SENESCYT
Periodo: Enero 2021 - Diciembre 2022
Liderado por: Bonny Bayot Arroyo, Ph.D.
INTRODUCCIÓN
El cultivo de camarón es el primer producto no petrolero de exportación en Ecuador. Sin embargo, las enfermedades son la principal limitante para la producción. A nivel mundial, la enfermedad más emergente es la necrosis aguda hepatopancreática (AHPND) causada por bacterias del género Vibrio que poseen plásmidos portadores de genes codificantes para las toxinas insecticidas PirA y PirB.
Un estudio realizado por los autores de esta propuesta mostró que la mayoría de los productos comerciales que circulan en el mercado no son efectivos, revelando la necesidad de diseñar estrategias específicas para el problema. La biotecnología azul brinda aplicaciones prometedoras para la acuacultura y específicamente para la problemática actual debido a que son productos naturales y aprovecha la capacidad de bioactividad de microorganismos acuáticos y productos derivados para combatir infecciones bacterianas. El objetivo de la presente propuesta consiste en desarrollar protocolos de control de Vibrios patógenos en cultivos de camarón, basado en la adición funcional singular o combinada de microalgas, macroalgas, bacterias probióticas y/o productos extracelulares. Los resultados del proyecto serán una contribución al control de la principal amenaza actual al primer producto ecuatoriano no petrolero de exportación y al conocimiento generado por la combinación de siguientes líneas de investigación y desarrollo: Pesca y Acuacultura, Potencial Biotecnológico, Bioinformación y Sistemas Bioinformáticos y Procesos y Servicios Productivos.
Objetivos:
General
Desarrollar protocolos de control de Vibrios patógenos en cultivos de camarón, basado en la adición funcional singular o combinada de microalgas, macroalgas bacterias probióticas y/o productos extracelulares
Específicos
- Identificar especies de microalgas y macroalgas con capacidades antagónicas a Vibrios y/o inmunoestimulantes en larvas Penaeus vannamei infectadas, mediante evaluaciones de antibiogramas, pruebas de desafío y caracterización de la expresión de genes asociados a la respuesta inmune del camarón
- Identificar bacterias probióticas y/o productos extracelulares (EPS) mediante metagenómica de las regiones hipervariables del gen 16S rARN del microbioma de sobrevivientes de camarones a pruebas de desafío, comparada con la de animales moribundos, y posterior comprobación con antibiogramas y pruebas de desafío
- Desarrollar protocolos de productos procesados de microalgas, macroalgas, bacterias y/o productos extracelulares de bacterias, basados en microencapsulación y/o bioencapsulación, para el control de Vibrios y futura comercialización al mercado
- Desarrollar protocolos de control de Vibrios basado en la adición funcional singular o combinada de los productos procesados mediante experimentos de desafío y pruebas en larviculturas comerciales
Recursos humanos
-Personal CENAIM:
- Bonny Bayot Arroyo (Directora)
- Martha Borbor Suárez (Director Subrogante)
- Irma Betancourt Villa
- Cristhian Preciado
- Guillermo Reyes Román
- Betsy Andrade Eugenio
- Fanny Panchana González
- Jessica Reyes Delgado
- Ramiro Solorzano Plaza
- Rosa Malavé Orrala
- Juan Muñoz Reyes
- Rubén Román Laínez
-Personal Proyecto:
- Francisco Pozo Miranda
-Colaboradores externos:
- Walter Intriago Díaz (Productor-BIOGEMAR)
- Alejandro Reyes Muñoz (Laboratorio de Biología Computacional y Ecología Microbiana, Universidad de los Andes, Colombia)
Ejes de investigación
- Eje 1: Identificar especies de microalgas y macroalgas para manejo de Vibrios
- Eje 2: Identificar bacterias probióticas y/o productos extracelulares mediante análisis metagenómico
- Eje 3: Desarrollo de protocolos de control de AHPND basado en la adición funcional singular o combinada de los productos procesados
Aporte del proyecto
En el aspecto técnico, se obtuvo un número importante de extractos de algas marinas con bioactividad y con capacidad de disminuir significativamente la virulencia de bacterias causantes de vibriosis en camarón e incrementar la supervivencia de larvas de camarón. Un grupo de estos extractos se estudiaron en profundidad, para la obtención de 4 productos procesados y funcionales contra Vibrios patógenos para futura comercialización. Se realizó el biodescubrimiento de bacterias con potencial probiótico utilizando herramientas bioinformáticas, y al momento se cuenta con una bacteria potencialmente probiótica para camarón. En el aspecto de recursos humanos, un total de 8 estudiantes de pregrado obtuvieron su título profesional al haber realizado sus proyectos de grado financiados con el proyecto, mientras que 1 estudiante de doctorado está cerca de finalizar su tesis; además un total de 12 técnicos e investigadores del proyecto y 15 pasantes de varias universidades del país han sido capacitados en distintos aspectos técnicos del proyecto. Se destaca la adquisición de formación exhaustiva en herramientas ómicas, tales como la genómica y metagenómica y el análisis bioinformático. En el aspecto científico, se han sometido 2 manuscritos en revistas científicas de alto impacto y se continúa generando información científica relevante para la producción de manuscritos. En el aspecto social los productos generados serán implementados para el control de Vibrios patógenos en los cultivos de camarón, lo que posibilitará una mayor producción acuícola e incrementará la ganancia económica favoreciendo a los productores y a la generación de empleo. En el aspecto institucional, la capacitación al personal técnico y el financiamiento para la compra de materiales y equipos contribuye a la sostenibilidad de la línea de investigación de salud animal.
Resultados alcanzados
- 3 pruebas in vitro estandarizadas para evaluar virulencia de bacterias
- 1 prueba in vivo estandarizada de larvas de camarón desafiadas con bacterias Vibrio
- 8 tesistas de pregrado graduados
- 1 tesista de doctorado por obtener el título
- 2 manuscritos sometidos en revistas de alto impacto
- 1 manuscrito en preparación
- 2 conferencias orales
- 15 extractos de algas marinas disminuyen la virulencia de Vibrio patógenos para camarón
- 4 productos procesados y funcionales contra Vibrios patógenos
- 1 bacteria potencialmente probiótica para camarón
- 4 extractos de algas marinas semi-purificados y fraccionados
- Resultados de cromatografía de masas para identificación de compuestos potencialmente bioactivos
PRODUCTOS: TESIS, SUBPROYECTOS Y ARTÍCULOS
- F. Pozo, M. Borbor, R. Solórzano, K. Reyes, I. Betancourt, J. Muñoz, R. Román, S. Van Den Hende, T. Defoirdt & B. Bayot. Uso potencial de macroalgas como control terapéutico contra AHPND. Conferencia oral. XX. Octubre 2019. Congreso Ecuatoriano de Acuicultura CEA2019.
- Jorge Gary Coque Indacochea. 2019. Carrera de Ingeniería en acuacultura, ESPOL. Diseño de un protocolo de obtención de liposomas con compuestos bioactivos contra bacterias patógenas de camarón. https://www.dspace.espol.edu.ec/xmlui/handle/123456789/48146
- Johnny Vicente Nuñez Mendoza. 2020. Evaluación del efecto anti-virulento de compuestos sintéticos presentes en macroalgas en larvas de camarón infectadas con Vibrio parahaemolyticus.
- María Emilia Mora Alvarado. 2020. Efecto de extractos de microalgas sobre los factores de virulencia de Vibrio parahaemolyticus.
- Johnny Vicente Nuñez Mendoza & María Emilia Mora Alvarado. 2020. Diseño de un protocolo de evaluación de probióticos para camarón Penaeus vannamei basado en criterios de calidad. https://www.dspace.espol.edu.ec/xmlui/handle/123456789/50605
- Josselyn Margoth Pizarro Echeverría. 2021. Diseño de un protocolo para la identificación de probióticos en camarones peneidos utilizando la Artemia franciscana como organismo modelo. https://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/51437
- Juan Carlos Muñoz Reyes. 2021 Tecnólogo Acuicultor. Instituto Superior Tecnológico Luis Arboleda Martínez (ISTLAM). Estandarización de la Prueba de Desafío de Post-larvas de Camarón Penaeus (Litopenaeus) vannamei con Bacterias Patógenas Vibrio parahaemolyticus.
- María Victoria Vera Santana. 2022. Uso de Artemia franciscana enriquecida con extractos de algas marinas para el control de Vibrio parahaemolyticus en larvas Penaeus vannamei. https://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/55870
- Kleber David Arcentales Huayamabe & Erick Leonel Peña Mosquera. 2023. Efectividad de bacterias aisladas de cultivos de camarón Penaeus vannamei mediante pruebas in vitro con Vibrio parahaemolyticus. https://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/58155
Fotos
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