Genetic and genomic approaches to characterize crop varieties

Abstract

La exposición a contaminantes es uno de los mayores retos a los que debe hacer frente el mundo actual debido a los riesgos que implica, tanto para los seres humanos como para la salud de los ecosistemas en general. Por tanto, se necesitan potentes herramientas analíticas, fundamentalmente ligadas a las respuestas biológicas que desencadena la exposición a contaminantes, para evaluar la calidad ambiental. Las metodologías ómicas, junto con el uso de biomarcadores convencionales, han demostrado tener una gran utilidad en este sentido, en estudios que usan al ratón moruno Musspretus como organismo bioindicador de contaminación ambiental en ecosistemas terrestres del Parque Nacional de Doñana. La complejidad de los ecosistemas y los procesos de sinergia/antagonismo existentes entre los contaminantes dificultan el establecimiento de un vínculo claro e inequívoco entre un contaminante concreto y las respuestas biológicas que desencadena. A pesar de estos inconvenientes, este tipo de estudios es muy necesario ya que integra todas las variables presentes en un determinado ecosistema y su interacción con los organismos estudiados. Para establecer, de una forma clara, las relaciones causa-efecto es necesario llevar a cabo experimentos de exposición controlada en laboratorio a contaminantes individuales, de forma que se controlen todas las variables que puedan afectar a las respuestas biológicas desencadenadas, incluyendo las posibles interacciones de los tóxicos con la dieta. De esta manera, es posible establecer los mecanismos de acción mediante los cuales los contaminantes ejercen su toxicidad sobre los organismos. En este trabajo se ha intentado dilucidar la base molecular subyacente a las respuestas biológicas inducidas en el ratón M. spretus por la exposición al compuesto tóxico p,p’-DDE (diclorodifeniltricloroetileno), un derivado metabólico del DDT (diclorodifeniltricloroetano), pesticida organoclorado prohibido en la década de los 70 por su elevada toxicidad y persistencia en el medioambiente. Para ello, se han utilizado diversas metodologías ómicas, semi-ómicas y biomarcadores convencionales a distintos niveles moleculares (transcritos, proteínas y metabolitos) usando como modelo ratones M. spretus criados en cautividad. Estos estudios se han completado con ensayos de actividad enzimática y estudios histopatológicos de manera que se permita una visión más completa de estos procesos.

Exposure to contaminants is one of the main challenges in the world, due to their risks for humans and ecosystems. Powerful analytical tools, mainly linked to the detection of biological responses elicited by the exposure to such contaminants are needed to assess the environmental quality within ecosystems. In this context, omic methodologies, in conjunction with conventional biomarkers, have proven to be very useful as shown in previous studies using Mus spretus mice as environmental pollution bioindicators in terrestrial ecosystems of Doñana National Park, Spain. The complexity of the ecosystems and the synergic/antagonist processes among contaminants make it difficult to set a clear, unambiguous link between a given contaminant and the biological responses elicited. Despite this issue, this type of studies is essential to integrate all variables present in the ecosystem and their interactions with the organisms studied. To clearly establish the cause-effect relationship, it is necessary to carry out experiments of controlled exposure to contaminants under laboratory conditions, where all the variables can be monitored, including the posible interactions of the toxicants with the diet. This way, it is possible to identify the action mechanisms by which the contaminants exert their toxicity in the organisms. This work aims to elucidate the molecular basis underlying the biological responses induced in M. spretus mice by exposure to p,p’-DDE (dichlorodipheniltrichloroethilene). This is a metabolic byproduct of the organochlorine pesticide DDT (dichlorodipheniltrichloroethane), banned in the 70s due to its toxicity and persistence in the environment. For this purpose, omic, semi-omic and conventional biomarker approaches have been used at different molecular levels (transcripts, proteins and metabolites) using raisedin- captivity M. spretus as model. To convey a broader view of the processes, these studies have been complemented with enzymatic activity assays and histopathological analysis.