Este partido empezó a jugarse hace dos años cuando la investigadora del CIAT, María Camila Rebolledo, contactó a Andrés Jaramillo, Director científico de la Unidad de Ciencia de Multiescala en el Centro de Simulación de Materiales y Procesos de la División de Química del Instituto Tecnológico de California (Caltech) y profesor-investigador de la Universidad Javeriana.

Ella, experta en ciencias vegetales y él, experto en ciencia de la nanoescala, hablaron sobre la creación de un prototipo de fenotipado de cultivos. En otras palabras, la científica requería para el CIAT un moderno equipo de sensado de suelo, planta y atmosfera de alta precisión, capaz de manejar grandes volúmenes de datos y el científico, junto con sus colegas locales, lo diseñaron.

Con este trabajo previo, Jaramillo, Rebolledo y algunos de sus colaboradores reconocieron la oportunidad para participar con una propuesta innovadora en la categoría de alimentos de la convocatoria de Colombia Científica 2018, diseñada por el Ministerio de Comercio, Industria y Turismo, y el ICETEX, como la primera apuesta del país en apoyar sinergias estratégicas en ciencia y tecnología entre la academia, las empresas y el Estado.

La Universidad Javeriana, el CIAT y otras 15 entidades más, colombianas y extranjeras, se alinearon para presentar el proyecto OMICAS: Optimización Multiescala In-silico de Cultivos Agrícolas Sostenibles. Este proyecto buscará consolidar una infraestructura para la caracterización y el mejoramiento ómico de variedades agrícolas, que será validada en diferentes regiones del país (incluyendo el Valle del Cauca, Cundinamarca, Quindío, Cauca, Tolima, Meta y Casanare) sobre cultivos de arroz y caña de azúcar.

En cuatro años, el equipo académico, científico e industrial del programa OMICAS espera identificar los componentes genéticos que intervienen en la resistencia de variedades agrícolas a altas temperaturas, a suelos con alta toxicidad de aluminio, al viruses (concretamente el de hoja blanca en arroz), así como aquellos que inciden sobre el uso eficiente de nutrientes y controlan las emisiones de metano y óxido nitroso, ambos gases de efecto invernadero.

Entre 25 propuestas presentadas a Colciencias, OMICAS fue la ganadora en la línea de Alimentos. El equipo titular quedó conformado por expertos en métodos de modelamiento y simulación molecular, en el diseño y desarrollo de nanodispositivos para sensado de biomarcadores, en arquitecturas para dispositivos electrónicos embebidos de alto rendimiento, en computación científica, en agronomía y biotecnología vegetal, y epigenética, genética, proteómica y metabolómica, entre otras disciplinas. Un equipo de grandes ligas.

Y poner hablar el mismo idioma a los duros del conocimiento científico con los duros en resolver problemas prácticos ha sido uno de los primeros retos de esta iniciativa.

 

“Que todos hablemos de genes, de nano, de TICs ha sido un trabajo dispendioso, pero muy gratificante. Es muestra de que se puede hacer investigación con ciencias básicas y aplicarla en el mundo real. Este proyecto es evidencia de que podemos darle más ciencia al agro, sobre todo cuando buscamos lograr una agricultura sostenible”.

María Camila Rebolledo

PHD en fisiología vegetal, Líder del grupo , CIAT

Otro de los grandes impactos esperados del proyecto OMICAS, donde participan cuatro instituciones de educación superior acreditadas y tres no acreditadas nacionales, cuatro universidades extranjeras del top 100 del ranking mundial, cuatro centros internacionales de investigación en agricultura y tres representantes del sector productivo, será la generación de conocimiento teórico y aplicado, con la publicación de más de 70 artículos científicos de alta calidad, 9 libros y el registro de al menos 5 patentes.

En adelantos tecnológicos se espera el desarrollo de 16 paquetes de software, la instalación de 6 nuevos laboratorios con recurso experimental de última generación y la creación de 1 empresa spin-off de base tecnológica.

En cuanto a formación, el programa OMICAS apoyará estudios de al menos 1 postdoctorado, 11 doctorados, 11 maestrías y más de 200 pregrados, además de la organización o participación en más de 100 eventos, entre cursos, talleres y ponencias internacionales.

“El programa OMICAS contribuirá con soluciones puntuales a un problema mundial, el de lograr un incremento sostenible en la productividad de cultivos agrícolas, a partir de la optimización genética de la respuesta de una planta ante estreses físicos o biológicos. De manera consecuente, OMICAS aportará a la seguridad alimentaria de una población que crece a una tasa superior a la tasa de disponibilidad de alimento. Empleará para ello una estrategia novedosa que explota la sinergia entre experimentos físicos, químicos y biológicos tradicionales, con los de la computación científica de alto rendimiento y nuevos elementos transversales desde las nano-bio-tecnologías”.

Andrés Jaramillo

Director Científico del Programa OMICAS

Este programa, como bien lo dicen los investigadores, no es solamente sobre arroz o caña de azúcar, es un programa para el mejoramiento por rasgos fenotípicos de alta resolución de cualquier cultivo agrícola. Es por eso que la infraestructura, los métodos, las tecnologías y los conocimientos derivados del programa OMICAS serán transferibles hacia el mejoramiento de otros cultivos estratégicos, como el cacao, el banano, el aguacate, los cítricos y otros cereales.

El equipo CIAT estará al frente de dos proyectos, aplicando en arroz y caña de azúcar las nuevas tecnologías en genética, fenotipado, mediciones de gases de efecto invernadero y análisis de grandes volúmenes de datos para el diseño de variedades con mayor rendimiento y menor impacto ambiental.

Queremos predecir el rendimiento de las plantas, pero también queremos predecir el impacto ambiental de esa planta y sobre todo, reducirlo”.

Ngonidzashe Chirinda

PHD en agroecología, CIAT

Con la camiseta puesta, los 66 científicos e investigadores de la ‘selección OMICAS’ y todo el personal de apoyo involucrado, incluyendo estudiantes de pre y posgrado, están listos para jugar un gran partido donde demostrarán el enorme potencial que tienen las ciencias básicas y aplicadas, para lograr la sostenibilidad alimentaria futura. Y que ruede el balón.

Millones de pesos es el presupuesto asignado para esta investigación

La titular del CIAT

María Camila Rebolledo. PhD. Su trabajo se centrará en la fisiología vegetal, el estrés abiótico y los efectos del cambio climático en el mejoramiento de cultivos.

Mathias Lorieux, PhD. Experto en genómica, biología computacional, genética estadística y particularmente en el arroz. Dirigirá el esfuerzo en resistencia a virus de la hoja blanca del arroz.

Maribel Cruz: PhD. Su trabajo en este proyecto se centrará en la evaluación de la resistencia a la enfermedad de la hoja blanca del arroz.

Paul Chavarriaga: PhD. Su equipo de trabajo de la Plataforma de Transformación Genética aplicará las metodologías de edición de genoma para validar la función de los genes descubiertos en arroz.

Constanza Quintero: MSc. Bióloga molecular será la encargada de validar e incorporar los genes descubiertos en arroz dentro de las variedades élite del programa de mejoramiento del CIAT.

Michael Selvaraj: PhD. Lidera el equipo de la Plataforma de Fenotipado en el CIAT que aplicará las herramientas de fenotipado con drones para el virus de hoja blanca en campo.

Ngonidzashe Chirinda. PhD. Líder de investigación en cambio climático y mitigación. Contribuirá desde su experticia en la influencia de las emisiones en cultivos.

Cecile Grenier. PhD. Experta en genética cuantitativa y mejoramiento de cultivos. Su trabajo se concentrará en el diseño y la aplicación de métodos de mejoramiento en arroz.

Catalina Trujillo. Participará desde el laboratorio de Gases de Efecto Invernadero del CIAT, caracterizando emisiones en el mejoramiento de variedades.

Sandra Patricia Loaiza. Participará desde el laboratorio de Gases de Efecto Invernadero del CIAT, caracterizando emisiones en el mejoramiento de variedades.

El equipo en pleno

Pontificia Universidad Javeriana (sedes Cali y Bogotá, Cali siendo el ancla); Universidad ICESI; Universidad de los Andes; Universidad del Quindío; Universidad de Ibagué; Universidad de los Llanos; Instituto Tecnológico de California (Caltech); Universidad de Illinois Urbana-Champaign; Universidad de Ghent, de Bélgica;  Instituto Nacional de Botánica Agrícola, en Cambridge, Inglaterra; la Universidad de Tokio; Hi-Tech e Intelecto; Cenicaña; Fedearroz y CIAT.

Un programa pionero

Colombia Científica es un programa pionero en América Latina, que reúne al Ministerio de Educación Nacional, el Ministerio de Comercio, Industria y Turismo, Colciencias e Icetex, para impulsar el crecimiento económico y la competitividad del país, a través de proyectos de investigación e innovación que respondan a las necesidades del sector productivo. En la convocatoria también fueron escogidas alianzas en los focos energías sostenibles, salud y bioeconomía.

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