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.

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.

Fondo de Innovación para la Competitividad – FIC2023- 6ta región.

La propuesta de trabajo se enfoca en abordar dos problemáticas
cruciales que afectan a Chile y México: la parasitosis en ovinos y la
enfermedad de Chagas. El objetivo es desarrollar estrategias conjuntas
para hacer frente a estos desafíos.

En el ámbito de la parasitosis en ovinos, se observa que esta
problemática afecta tanto a la producción ovina como a la salud de los
rumiantes en México, generando pérdidas económicas importantes.
Además, la resistencia antihelmíntica en los parásitos es un problema
que requiere una solución sostenible.

Por otro lado, la enfermedad de Chagas está en aumento en ambos
países, representando una amenaza significativa para la salud pública.
La falta de métodos eficientes para controlar la infección ha llevado
a la necesidad de medidas preventivas para evitar el contacto de las
chinches/vinchucas infectadas con humanos y mamíferos domésticos.

En este contexto, se busca promover la colaboración institucional
entre México y Chile para abordar estas problemáticas de manera
efectiva. Se propone desarrollar un producto nutracéutico basado en el
hongo comestible P. ostreatus para controlar los nematodos
gastrointestinales en ovinos, con un enfoque en la economía circular y
la autosuficiencia agropecuaria.

Además, se planea implementar una metodología de uso de volátiles de
atracción de chinches/vinchucas en poblaciones específicas en México y Chile,
con la colaboración de instituciones gubernamentales. Esta estrategia
no solo busca proteger a la población en riesgo, sino también promover
la igualdad de género y atender las necesidades de las comunidades
rurales y urbanas.

En resumen, este proyecto aborda desafíos significativos en la
producción ovina y la salud pública en Chile y México, promoviendo la
colaboración entre ambos países y teniendo en cuenta la igualdad de
género y las necesidades de las comunidades afectadas.

Anthropogenic land use change is a major driver of transmission and emergence of zoonotic diseases in
humans. Land use change can also favor invasive species such as rats (Rattus norvegicus and R. rattus).
These rats are known as reservoir of zoonotic pathogens and have invaded a vast number of regions in the
world, impacting biodiversity, economy, and human health. Both rat species have colonized a wide range
of natural areas in Chile, particularly in the Mediterranean region of Central Chile, which is a highly
vulnerable region that has suffered profound land use transformation. Despite this, ecological and
epidemiological studies on invasive rats in the Mediterranean central Chile are scarce. In this project, we
will assess Rattus spp. infestation (presence and abundance of rats) and pathogen infection along
anthropogenic gradients (periurban-rural-natural gradients) in central Chile, with the aim to understand
what environmental factors are associated with rat infestation and pathogen infections in different land use
and landscapes. Furthermore, we will forecast and map the presence of Rattus spp. under future land use
scenarios in central Chile.
A complete understanding of the distribution and abundance of hosts and pathogens and their relationship
with the environment requires studies to be conducted at multiple spatial scales. Therefore, in this project,
we will use a multi-scale spatial approach to address environmental drivers of rat infestation and pathogen
infection. These gradients will allow us to assess the dynamic of pathogens at transition zones between
different land use, which is considered a research priority in the study of infectious pathogens in wildlife.
Among a variety of pathogens associated with rats, in this project we will focus in three different
pathogens: Bartonella spp., Leptospira spp., and Trypanosoma cruzi. These pathogens are of public health
concern and represent different types of pathogens (bacteria and protozoa), with different mode of
transmissions. These different characteristics may cause these pathogens to respond in different ways to
transformation of land.
The study will be conducted at 45 sites located in five large areas within three administrative regions
(Valparaíso Region, Metropolitan Region, and the O’Higgins Region). We will examinate the influence of
environmental factors on rat infestation and pathogen infection at three spatial scales: microhabitat scale
(at the point where traps are located), patch or local scale (the sampling site), and landscape scale (i.e.,
buffer zone surrounding sampling sites). To assess rat presence and abundance, we will use passive
methods (camera trapping, tracking tunnels) and active methods (live trapping). For pathogen infection,
we will conduct molecular analyses for all three pathogens. Finally, to model and forecast the presence and
distribution of rats at regional scale, we will use classification tree analysis on the presence of both rat
species to produce hierarchical models that describe the relationships between presence of rats and land
use variables. Data to conduct these models will be retrieved from our own data collected in this project
along with other data of Rattus spp. occurrence in central Chile obtained from different repositories. We
will use future land use scenarios for 2050 and 2080 available in the Land-Use Harmonization project.
We expect to find that the main variables determining rat infestation and pathogen infection across
gradients will be the anthropogenic features existing in different habitats and occurring at different spatial
scales. We also expect that populations of both Rattus species will increase their presence and distribution
in the Mediterranean region under future land use scenarios of greater urban and rural expansion.
Effectively strategies of managing zoonotic risks from wild animal hosts requires an understanding of how
landscape patterns influence populations of hosts and their associated pathogens. Therefore, the results of

2023 Regular Fondecyt National Projects Competition
this project can be useful for potential management of invasive rats and for strategies to prevent zoonotic
pathogen risk.

La enfermedad de Chagas es una de las enfermedades parasitarias más importante en Latinoamérica, afectando a aproximadamente 6 millones de personas. Esta enfermedad es causada por el protozoo hemoflagelado Trypanosoma cruzi, el cual presenta un ciclo de vida indirecto que incluye insectos hematófagos y mamíferos. Dadas las características de abundancia y asociación al peridomicilio del vector silvestre Mepraia spinolai, su la amplia distribución en Chile y las variadas especies de mamíferos que pueden ser identificados como fuente de infección para este vector, cobra importancia realizar estudios que relacionen a esta especie con sus potenciales hospederos. Del punto de vista epidemiológico, esto es importante para evitar indirectamente la transmisión de T. cruzi al hombre, al disminuir la propagación de este vector.
Objetivos
Puesto que se eliminó al vector Triatoma infestans de los domicilios en Chile, los estudios en los vectores silvestres cobran cada día más importancia, sobre todo en áreas donde se establece el contacto con el hombre. El objetivo principal de esta investigación es evaluar la interacción entre el tipo de hospedero y la infección por T. cruzi en M. spinolai, determinando su repercusión en la eficacia biológica de este vector endémico.
Metodología
La evaluación de la eficacia biológica del vector se realizará a través de la determinación de la sobrevivencia poblacional de M. spinolai, de su tiempo de desarrollo hasta estado adulto y de su fecundidad. Esto será comparado según su dieta específica (conejo, rata, cabra o gallina) y su estatus de infección por T. cruzi. Cada grupo será alimentado con un determinado hospedero (sin infección) a lo largo de toda su vida, desde el estadio II hasta adulto. Los triatominos infectados serán capturados en terreno, y su infección por T. cruzi será determinada en deyecciones mediante PCR en tiempo real. Los triatominos no infectados serán obtenidos de una colonia de laboratorio generada a partir de insectos no infectados, libres de infección.
Resultados Esperados
Como resultado general, se podrá evaluar la eficacia biológica de esta especie al alimentarse con animales disponibles en el peridomicilio, y se podrá discriminar si las diferencias según hospedero varían en el caso de que los vectores estén infectados. Se espera una mayor eficacia biológica por parte del grupo de M. spinolai libres de infección respecto al grupo de aquellos infectados por T. cruzi. Por otra parte, se espera que el tipo de hospedero del que se alimentan los insectos triatominos también genere diferencias en la eficacia biológica del vector, principalmente determinadas por las características sanguíneas de cada especie de vertebrado.
El conocer qué especie favorece el crecimiento de las poblaciones de M. spinolai, permitirá aconsejar sobre medidas de manejo de animales a los pobladores de las regiones endémicas – principalmente rurales – que apunten a reducir el riesgo de proliferación de esta especie en la cercanía de sus hogares.