Lorena Pizarro ● Profesora Asociada

Diseñar e implementar un >Laboratorio de Ecosistema de Humedales para el desarrollo y transferencia de herramientas biotecnológicas sustentables para la Regíon e O´Higgins, mediante monitoreo, extensión y educación

Las pérdidas de calidad de la fruta durante la post cosecha, es un problema global para la industria de la cereza. Estas son principalmente: perdida de firmeza, daños mecánicos, desórdenes fisiológicos, pudriciones por hongos y una mala apariencia del pedicelo. Estás pérdidas pueden ir de 15 a 30%. La deshidratación y el pardeamiento de la fruta durante el tránsito y comercialización afecta la apariencia, sobre todo la del pedicelo lo que disminuye la aceptación del consumidor. Adicionalmente, la pérdida de agua acelera la degradación de la clorofila perdiendo el pedicelo su color verde característico. Prolongar el periodo donde la fruta se encuentra en una calidad comercializable luego del tránsito a destino es muy importante para países que, como Chile, necesitan de largos períodos de tránsito para llegar a sus mercados. Estos períodos se han alargado por problemas logísticos de transporte como los asociados al COVID-19, en 2022, que en el caso Chileno pasaron de 35 a 50 días, causando pérdidas por más de USD 1.000 millones. Actualmente, la industria exportadora de la cereza utiliza una metodología estándar basada en la sanitización y aplicación de fungicida en la línea de procesamiento y en el control de la cadena de frío y humedad y de la razón CO2/O2 durante su transporte. Pese a toda la tecnología existente, aún se pierde 20 a 30% de fruta de alta calidad, estimado en unos USD 850 millones por temporada. Esta cifra aumenta al existir problemas logísticos en los puertos y aduanas de destino, arriesgando la rentabilidad anual de esta industria. Dar a la cereza una mejor vida en poscosecha, es un desafío mayor que requiere nuevas tecnologías de bajo costo. Basado en nuestra experiencia con inductores de NO para: la reducción de abscisión de frutos, el rompimiento de dormancia (1); la inducción de clorofila (2) y en resultados no publicados sobre el efecto del NO en la calidad de la cereza, se propone una formulación y un método de aplicación de inductores de NO en etapas claves del proceso y transporte de la cereza. En ensayos preliminares hemos observadoque tratamientos con el generador de NO, Sodio Nitroprusiato, se alcanza a aumentar el tiempo de la cereza de calidad hasta 40 días. Por lo que en esta propuesta nuestra hipótesis es que: La aplicación de Óxido Nítrico en la línea de procesamiento y/o transporte de la cereza de exportación a través de una formulación a base a Nitroprusiato de Sodio mejora su postcosecha prolongando el periodo de calidad comercializable de la fruta. Esperamos que cuando esta tecnología alcance un nivel de TRL9 tendrá como función crítica asegurar la calidad de las cerezas en periodos de transporte superiores a 40 días. En la 1° etapa se llegará a TRL6, optimizando dosis y formas de aplicación y comprobando resultados en destino. Esto se hará en especial durante el vaciado y desinfección de frutos en agua para que el NO difunda en la pulpa, active sus antioxidantes y permita la mantención del pedicelo verde, la reducción de pudriciones y otros parámetros como el pardeamiento en variedades bicolores.

Apoyo a la creación de centros de investigación UOH 2023.

Proyecto UOH

La política minera 2050 exige al sector el desarrollo de tecnologías sustentables y amigables con el medio ambiente para la explotación de nuevos minerales de interés comercial. En este contexto, los lineamientos nacionales apuntan a que Chile se convierta en unos de los principales exportadores de tierras raras, compuestas por elementos que se encuentran en muy baja concentración en la corteza terrestre los cuales presentan una variedad importante de usos con un alto valor comercial. Al respecto, el relave Cauquenes dentro de la región de O’Higgins, se presenta como una excelente alternativa para la extracción de tierras raras, dada la alta concentración de Cerio, Lantano, Neodimio e Itrio, elementos hasta 15 veces más caros que el cobre, necesarios para la producción de baterías, catalizadores, imanes, radares, semiconductores, entre otros. Entendiendo que, Chile cuenta a nivel nacional con más de 750 relaves, la extracción de tierras raras da cuenta de una oportunidad única para el levantamiento de proyectos interdisciplinarios con enfoque comercial en todo el país, perfectamente alineados con las políticas mineras nacionales. Al respecto, la biotecnología se ha posicionado eficientemente como una alternativa real para el desarrollo de tecnologías aplicables a la minería. Recientemente se han descrito una serie de especies bacterianas capaces de realizar el proceso de Biolixiviación de tierras raras, el cual consiste en la solubilización de minerales complejos permitiendo posteriormente la extracción de forma eficiente de los elementos de interés. Esta extracción puede llevarse a cabo a través del uso de plantas, proceso denominado Fitoextracción. Literatura reciente declara que especies de sauce (Salix spp) tienen la capacidad de extraer y acumular con gran eficiencia diferentes tierras raras, sistema que puede complementarse perfectamente con el proceso de Biolixiviación haciendo eficiente en terreno la obtención de los elementos raros de gran valor comercial. Con una fuerte colaboración con la empresa Minera Valle Central, nuestro grupo de investigación a través del financiamiento del proyecto interdisciplinario UOH versión 1, logró caracterizar parte importante de la biodiversidad de microorganismos y plantas presentes en el relave Cauquenes. Este estudio nos permitió identificar bacterias con un alto potencial para biolixiviar tierras raras, entre ellos los cuatro elementos raros altamente concentrados en el relave (trabajo publicado). Adicionalmente, logramos determinar la capacidad inicial de especies de sauce para extraer y acumular Neodimio y Lantano (trabajo en preparación). Todos estos resultados abren una oportunidad única de colaboración interdisciplinaria enfocada al desarrollo de un sistema biotecnológico combinado entre bacterias y plantas para la extracción y acumulación eficiente de tierras raras, objetivo central de la presente propuesta de investigación. Dentro de un período de dos años, a través de diferentes ensayos microbiológicos caracterizaremos al menos cinco especies bacterianas capaces biolixiviar Cerio, Lantano, Neodimio e Itrio. En paralelo, se cultivarán en el laboratorio plantas de sauce provenientes del relave Cauquenes, las cuales se seleccionarán en base a su tasa de crecimiento y capacidad de extraer y acumular estos elementos. El siguiente paso consiste a nivel piloto de laboratorio, ajustar la combinación de bacterias y plantas con el mejor rendimiento de extracción, para finalmente realizar pruebas en terreno directamente en el relave Cauquenes. En esta nueva etapa, nuevamente contamos con el apoyo de Minera Valle Central, el centro Basal CMM, el Instituto Milenio CRG, sumado a la colaboración activa de otros laboratorios e institutos internacionales. Adicionalmente, participarán de esta propuesta nuevos académicos de la UOH, del ICA3 la Dra. Carolina Álvarez y del ICI el Dr. Domingo Jullian, quienes llevarán a cabo parte importante de la investigación aportando con sus conocimientos y capacidades de laboratorio, aumentando el grupo de investigadores con vistas de postulaciones futuras a proyectos de mayor envergadura, desarrollo de artículos y realización de tesis conjuntas. En resumen, pretendemos consolidar la línea de investigación interdisciplinaria previamente apoyada en el concurso anterior, proyectando en esta nueva etapa lineamientos hacia un foco comercial, generando resultados y datos necesarios para el levantamiento de postulaciones a concursos de innovación y desarrollo, tales como FIC, CORFO y FONDEF. Finalmente, comprometemos mantener la tasa de publicaciones, actividades de difusión, formación de capital humano y fortalecimiento de puentes de colaboración con otras universidades nacionales e internacionales, sumado al fuerte compromiso regional y principalmente, consolidar el vínculo con empresas del rubro minero.

Con la apertura de la mina El Teniente en 1905, Chile promovió la explotación a gran escala del cobre llamado "Gran Minería del Cobre". De ese momento a la fecha, se registran un total de 757 relaves minero, dentro de los cuales un 85% de ellos están abandonados o inactivos. Estos números posicionan a los relaves como un problema importante, siendo actualmente el pasivo ambiental de mayor impacto en nuestro país. En particular, el relave Cauquenes ubicado en la Región de O Higgins, es el relave de cobre más antiguo y de mayor dimensión, reservorio a la fecha del material depositado por El Teniente. Considerando el número, tamaño y dimensiones, sumado a la complejidad del escenario ambiental y las variables involucradas, el estudio de las comunidades microbianas que habitan los relaves mineros debe abordarse desde diferentes disciplinas. Por estos motivos, a través de la interconexión de las diversas capacidades de investigadores nacionales e internacionales, el presente proyecto busca sentar las bases para la creación de un Centro de Biología de Sistemas para el estudio de comunidades que habitan relaves mineros. A nivel de investigación. el Centro se enfocará en: i) Caracterizar la estructura de las comunidades extremófilas de los relaves. ii) Identificar y validar de los potenciales metabólicos de las comunidades y sus miembros. iii) Generar un registro y clasificación de información - Bases de datos y colección de cepas. iv) Desarrollo de biotecnología para aplicaciones en minería. En definitiva, con un fuerte compromiso regional, el proyecto contempla abordar por primera vez desde una perspectiva multidisciplinaria e integral, el estudio de comunidades de especies extremófilas presentes en el relave Cauquenes, sentando las bases para que el Centro de Biología de Sistemas pueda en el corto plazo, proyectarse como un espacio real para al estudio de microorganismos que habitan los relaves en Chile.

Identificación de bacterias de ralves de la región de O'Higgins para el estudio de posibles funciones biotecnológicas.

Crop pests and diseases lead to massive production loss, creating a global food supply and economic loss. Modern agriculture controls diseases by extensive application of chemicals, however this strategy brings undesired effects, such as human health problems by exposure to these chemicals, environmental contamination and development of pesticide resistant pathogens. Agricultural industry is an economically important activity in Chile, compromising close to 10% of the labor force. The fruit industry (excluding table grapes) corresponds to 8.5% of the arable lands (342,654.2 hectares), where Prunus persica (peach and nectarines, called hereinafter as Peach) has an important place. Peach orchards are affected by several diseases such as, bacterial canker caused by the bacteria Pseudomonas syringae and brown rot blossom blight caused by the fungi Monilinia fructicola and M. laxa, which are controlled mainly by using pesticides. In this context, the need to better understand peach immunity has arisen for developing alternative or supplementary strategies to control crop diseases. Plant immunity relies on the capacity of each individual cell to recognize pathogen threat, through cell surface and intracellular receptors, initiating immune responses to defend themselves. Cell surface receptors are called Pattern Recognition Receptors (PRRs) by their ability of recognizing characteristic microbial-derived molecules called microbe-associated molecular patterns (MAMPs). Upon MAMP recognition Pattern Triggered Immunity (PTI) is activated, defense responses are elicited enabling the plant to ward off pathogen colonization. MAMPs are distinctive molecules present in bacteria or fungi, non-strain specific, such as bacterial flagellin and fungal endoxylanases, which are recognized by specific PRRs, forming the MAMP/PRR recognition system that triggers the defense. The presence of PRRs is tightly correlated with higher broad pathogen resistance. In fact, transgenic Citrus sinensis, Medicago truncatula, Triticum avium, Nicotiana benthamiana, and Solanum lycopersicum carrying exogenous PRR present higher pathogen resistance. Moreover, Quantitative Trait Loci (QTL) linking resistance to pathogens with PRRs in Phaseolus vulgaris and Hordeum vulgare. These evidences highlight the potential of exploiting MAMP/PRR recognition system in modern agriculture. We are focused to study in Peach two well described MAMP/PRR recognition model systems: flg22/FLS2 and xyn11/LeEIX2 recognition system. In the case of Flg22/FLS2 recognition system a conserved flagellin peptide, named flg22, is recognized by the PRR FLS2, activating oxidative burst, hormone production and transcriptional activation of Pathogen related (PR) genes. In xyn11/LeEIX2 recognition system a conserved peptide of endoxylanases type 11, named hereinafter xyn11, is recognized by the PRR EIX2, activating oxidative burst, ethylene production, expression of PR proteins and hypersensitive response. These recognition systems are agriculturally important because they can recognize the bacteria Bacillus sp, Pseudomonas sp and Xanthomonas sp and the fungi Trichoderma viridea and Botrytis cinerea. Remarkably, Bacterial Canker caused by Pseudomonas syringae is a current problem for Peach crops in Chile, as well, grey mold caused by Botrytis cinerea infection is a common post-harvesting disease for fruits. Peach immunity is poorly described, however transcriptomic analysis showed more than 20 PRR like proteins induced by Xanthomonas arboricola infection and QTL analysis have identified two RLK genes associated to peach resistance against Monilinia spp, the causal agent of brown rot blossom blight, one of the most economically important peach diseases. However, no functional analyses have described MAMP/PRR recognition systems in peach to date. We expect to generate novel and valuable information regarding Peach immunity, characterizing peach flg22/FLS2 and xyn11/LeEIX2 recognition systems, as well as the defense responses triggered by them and their involvement in resistance to Pseudomonas syringae and Botrytis ciniera. In addition, we will explore whether these recognition systems, particularly xyn11/LeEIX2 participate in Monilinia spp recognition.

Cumplo un rol de Investigador Asociado. Which are the molecular and physiological mechanisms involved in priming and defense activation in cherry plants upon Pss infection? Are these mechanisms differentially activated between susceptible and resistance cherry varieties? Do susceptible and resistance cherry varieties present a differential priming under different PRIs exposure? Even more, the increasing of aridity and drought in the North of the country, the advancing desert toward the South and a reduction in water resources in the central zone of Chile, are expected along the XXI century. In this scenario of climate change, other question arises: Which are the molecular and physiological mechanisms involved in priming and defense activation in cherry plants upon Pss infection combined with water deficit? Through this proposal, we intend to answer to these questions, in order to establish the basis for optimize the control of the bacterial canker in cherry fruit tree, by strategies that provide for the use of resistance inductors. We propose two hypotheses: a) Cherry cultivars with differential susceptibility to bacterial canker, caused by Pseudomonas syringae pv. syringae, present genetic differences in the molecular machinery of plant immunity; b) Pseudomonas syringae pv. syringae infection is enhanced by water restriction due to an alteration of the molecular machinery of plant immunity. The aims of this proposal is to obtain a better understanding of the plant-pathogen molecular interactions of sweet cherry bacterial canker in relationship with water deficit, using mainly omics strategies.

La Universidad de O’Higgins postula la incorporación como académico a la Dra. Lorena Pizarro al Instituto de Ciencias Agronómicas y Veterinarias. La Dra Pizarro es una investigadora joven, de excelencia académica, productiva y de alta competitividad, quien cumple a cabalidad con la misión de nuestra Universidad en la generación y difusión de conocimiento, para el desarrollo la Región de O’Higgins y el país. Ella es especialista en inmunidad vegetal desempeñándose actualmente como investigador post-doctoral en Israel, en los laboratorios del Dr Adi Avni (Tel-Aviv University) y la Dra Maya Bar (Volcani Center). La candidata propone el estudio de la respuesta inmune de especies de frutales del género Prunus, tales como Cerezo, Durazno y nectarines, los cuales son de gran importancia en la producción agrícola de la región de O’Higgins y el país. Particularmente, esta propuesta de investigación plantea el estudio de una novedosa y versátil estrategia para la activación de la inmunidad en frutales del género Prunus, a través de la aplicación de elicitores de origen bacteriano y fúngico. De esta forma, se espera potenciar la tolerancia a patógenos en estos frutales, y mejorar los sistemas de control de plagas usados en Chile. Se proyecta que la Dra Pizarro desarrolle esta nueva línea de investigación basada en las necesidades agrícolas de la región, fortalezca la masa crítica de la fitopatología frutícola en nuestra institución, participe de manera transversal en el distintos institutos, mantenga una estrecha colaboración con la región a través de comunicación directa con el sector agrícola y Escuelas de la región a través de nuestro programa PAR-Explora, establezca colaboraciones nacionales e internacionales, y se adjudique de proyectos de investigación extramurales, para así ser parte del desarrollo y posicionamiento a la Universidad de O’Higgins como una institución de educación superior de reconocida calidad a nivel regional, nacional e internacional.