Desde su creación en 1986, el Departamento de Biotecnología de la Universidad Politécnica de Valencia ha llevado a cabo una intensa actividad docente e investigadora. A este respecto, dentro de este Departamento existen 3 unidades docentes, que se corresponden con las áreas de Bioquímica y Biología Molecular, Genética, y Microbiología, y que han realizado importantes aportaciones, tanto a nivel docente como investigador en áreas como la biología molecular y celular de plantas, la conservación de la diversidad agrícola y la mejora genética de plantas, o la microbiología de alimentos, agrícola y ambiental. En este artículo se presentan algunas de las líneas de investigación y aportaciones principales de los miembros del Departamento de Biotecnología.

 

INTRODUCCIÓN

El Departamento de Biotecnología de la Universidad Politécnica de Valencia (UPV) fue creado en 1986. En él se integró el personal docente en investigador de las antiguas Cátedras de Bioquímica, Genética y Microbiología y se continuó con la labor docente e investigadora de las mismas a través de las nuevas unidades docentes de Bioquímica y Biología Molecular, Genética, y Microbiología. La sede del Departamento de Biotecnología se encuentra desde la formación del mismo en la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Agrónomos (ETSIA) y la mayor parte de su personal ha estado y está adscrito a la ETSIA. Han sido directores del mismo ilustres profesores como D. Eduardo Primo Yúfera, D. Enrique Hernández Giménez, D. Vicente Conejero Tomás, y D. Luis Antonio Roig Picazo.

Desde la fundación del Departamento de Biotecnología, esta rama del conocimiento ha vivido una revolución constante, caracterizada por sus aproximaciones novedosas e innovadoras. De esta forma, la Biotecnología ha tenido una importancia creciente en el desarrollo agrícola y por tanto en la docencia e investigación en este campo. Ello se ha traducido en un incremento importante en el número de miembros del Departamento, que actualmente es de 62, de los cuales 49 son profesores. A este respecto, el incremento de la importancia de la Biotecnología en los estudios de Ingeniero Agrónomo de la ETSIA vino reflejado por la implantación de una intensificación en Biotecnología y Mejora en los actuales planes de estudio. Lamentablemente, a nuestro juicio, los nuevos planes de estudios del grado de Ingeniero Agroalimentario y del Medio Rural no hacen suficiente énfasis en contenidos biotecnológicos, los cuales ofrecen aproximaciones modernas e innovadoras a la solución de los viejos y nuevos problemas a los que se enfrentarán los ingenieros del mañana. Asimismo, en el 2005 se implantó en la ETSIA la titulación de Licenciado en Biotecnología, la cual es una de las carreras de la Comunidad Valenciana con mayor demanda y con nota de corte más alta, y en los últimos años se han implantado varios másteres oficiales, como el Máster en Biotecnología Molecular y Celular de Plantas, el Máster en Mejora Genética Vegetal, y el Máster en Biotecnología Biomédica, en los cuales la presencia de profesorado del Departamento de Biotecnología es mayoritaria. Por otra parte, el Departamento de Biotecnología ha contado con un programa de doctorado, en el cual se han formado numerosos doctores, y que cuenta con la Mención de Calidad del Ministerio de Educación.

Además de sus actividades docentes, el personal del Departamento de Biotecnología viene desarrollando una intensa actividad investigadora, con un énfasis mayoritario en Biotecnología Vegetal y Ambiental (aunque últimamente también en Biotecnología Biomédica), y que desde la creación de Institutos y Centros de investigación de la UPV, se fue transfiriendo a estas nuevas estructuras universitarias. Así, hoy en día la mayor parte de la investigación de los profesores del Departamento de Biotecnología se realiza en el Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas (IBMCP), en el Instituto de Conservación y Mejora de la Agrodiversidad Valenciana (COMAV), y en el Centro Avanzado de Microbiología de Alimentos (CAMA). La actividad investigadora de alto nivel en el campo de la biotecnología agrícola ha dado lugar al desarrollo de un considerable número de líneas de investigación y de resultados de aplicación al desarrollo agrícola. A este respecto, a continuación se resumen algunas de las actividades y resultados principales de investigación de cada una de las áreas de conocimiento adscritas a nuestro Departamento.

 

Actividades y aportaciones del Área de Bioquímica y Biología Molecular

La actual Unidad Docente de Bioquímica y Biología Molecular tiene su origen en la Cátedra de Química Agrícola y Bioquímica de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Agrónomos. Su primer director, en los años 60, fue D. Eduardo Primo Yúfera, el cual permaneció como profesor de esta Unidad hasta su fallecimiento. El profesor Primo fue, así mismo, cofundador de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Agrónomos, germen de la actual Universidad Politécnica de Valencia, cuya creación impulsó de una manera entusiasta. En la década de los 80, con la creación en España de las Áreas de conocimiento, los profesores de la cátedra de Química Agrícola y Bioquímica se incorporaron a la nueva Área de Bioquímica y Biología Molecular. Posteriormente, en el año 1993, los profesores de esta Área integrados en los grupos de investigación que dirigían los profesores D. Vicente Conejero Tomás y D. Ramón Serrano Salom pasaron a formar parte del Instituto Mixto de Biología Molecular Celular de Plantas (IBMCP), Instituto Universitario perteneciente a la Universidad Politécnica de Valencia y al Consejo Superior de Investigaciones Científicas. El profesor Vicente Conejero fue un impulsor clave en la creación de dicho Instituto y, desde entonces, su director, a la vez que director del Máster de Biotecnología Molecular y Celular de Plantas. El profesor Ramón Serrano es el director del master de Biotecnología Biomédica a cuya reciente creación y organización ha contribuido de manera decisiva. Ambos son impartidos en la Universidad Politécnica de Valencia por profesores investigadores pertenecientes a distintos centros docentes y de investigación de la Comunidad Valenciana (Instituto Valenciano de Investigaciones Agrarias, Centro de Investigación Príncipe Felipe, e Instituto de Biomedicina de Valencia) y a la Unidad de Bioquímica y Biología Molecular. La reciente incorporación de profesores que desarrollan su labor investigadora en centros importantes en el área de las ciencias biomédicas, ha significado un impulso notable, no sólo en esta docencia de postgrado del área, sino también para la Licenciatura de Biotecnología.

Las líneas de investigación en las que trabajan los profesores de la unidad docente de Bioquímica y Biología Molecular pueden resumirse en dos bloques:

- Mecanismos implicados en la resistencia de las plantas a diversos agentes bióticos, como viroides, virus y bacterias. Se pretende conocer la función que tienen diferentes metabolitos y proteínas en la respuesta de la planta sometida a situaciones estresantes. Entre los metabolitos, se estudia la función del ácido gentísico como molécula señal complementaria al ácido salicílico en la activación del sistema defensivo de las plantas. Para ello, se usan plantas transgénicas de tomate con niveles alterados de ácido gentísico. Además, mediante técnicas cromatográficas y metabolómicas, se trabaja en la búsqueda de compuestos del metabolismo secundario de las plantas sometidas a distintos estreses, cuyas aplicaciones biotecnológicas atraen cada vez más interés como inductores de defensas de las plantas, propiciando de esta manera, una agricultura más natural y menos lesiva para el medio ambiente. En definitiva, más sostenible.

- Mecanismos moleculares de la respuesta celular a diferentes agentes estresantes de tipo abiótico: iónico, ácido, osmótico, químico, frío y escasez de nutrientes. Para llevar a cabo este tipo de trabajos, se utilizan diferentes técnicas bioquímicas, genéticas y genómicas. Los modelos biológicos que se utilizan son: a) Saccharomyces cerevisiae con la que se estudia cómo se adapta la levadura a diversos estreses o a diferentes drogas, b) la planta modelo Arabidopsis thaliana, y, c) plantas de interés agronómico como el arroz o la remolacha, así como otras plantas que son resistentes de modo natural a varios agentes estresantes. En los organismos modelo se pretende obtener información sobre componentes moleculares que jueguen un papel importante en la tolerancia a estrés iónico, sequía o frío para su aplicación en plantas cultivadas.

 

Actividades y aportaciones del Área de Genética

Las actividades de investigación agrícola en esta área han sido en gran medida iniciadas y potenciadas por el profesor D. Fernando Nuez Viñals, que además de crear el banco de Germoplasma de la UPV, también fundó el Instituto de Conservación y Mejora de la Agrodiversidad Valenciana, donde llevan a cabo sus trabajos de investigación un amplio número de profesores del Área de Genética del Departamento de Biotecnología.

El mayor énfasis ha sido en la conservación y mejora de plantas hortícolas, y en particular solanáceas y cucurbitáceas, aunque también se han desarrollado trabajos en plantas ornamentales y de cultivo extensivo. En concreto, los principales trabajos de investigación han estado relacionados con los siguientes aspectos:

- La conservación, caracterización morfológica y molecular y documentación de recursos fitogenéticos. Un aspecto de gran trascendencia en lo que se refiere a la conservación del patrimonio hortícola fue la creación en 1984 del banco de germoplasma de la UPV, que fundamentalmente conserva especies hortícolas, y en el que se encuentran cerca de 15000 accesiones de especies cultivadas y silvestres relacionadas, las cuales además de conservar el patrimonio hortícola constituyen un recurso de valor incalculable en la mejora genética. En la actualidad, la directora del banco de germoplasma es la profesora Dña. María José Díez Niclós.

- Selección y mejora para resistencia a enfermedades, en particular virosis y micosis que afectan a solanáceas como el tomate y pimiento y cucurbitáceas como el melón, mediante la búsqueda de nuevas fuentes de resistencia, estudio de la genética de la resistencia, identificación de marcadores moleculares, obtención de material de élite, introgresión de genes de resistencia y utilización de resistencia derivada del patógeno. Ello ha permitido identificar fuentes de resistencia en el germoplasma y obtener nuevas variedades resistentes.

- Mejora de la resistencia a estreses abióticos, principalmente cuajado a bajas temperaturas y tolerancia a la salinidad y a la sequía. En esta línea se han identificado fuentes de partenocarpia en varios cultivos y se ha estudiado su herencia, desarrollándose también materiales partenocárpicos. En mejora de la resistencia a la salinidad y a la sequía se han utilizado tanto aproximaciones convencionales como transformación genética.

- Mejora de la calidad, incluyendo mejora de caracteres de calidad organoléptica y nutricional. A este respecto se ha trabajado en la selección de variedades tradicionales, identificación de fuentes de variación, estudio de la genética de caracteres de calidad, y en la evaluación de la interacción genotipo x ambiente, lo que ha permitido obtener líneas y selecciones de alta calidad organoléptica, así como de mejor valor nutricional (mayor contenido en vitamina C, licopeno, polifenoles).

- Cultivo in vitro y transformación genética. En este sentido, en varios laboratorios, como el dirigido por el profesor D. Vicente Moreno Ferrero, se ha trabajado en la puesta a punto de protocolos de cultivo in vitro y transformación genética, selección in vitro, obtención de híbridos somáticos, utilización de la variación somaclonal en mejora, o desarrollo de líneas doble haploides. Mediante estas técnicas, entre otros resultados, se han conseguido obtener variedades comerciales, así como plantas tolerantes a salinidad y sequía.

En la actualidad además de en estas líneas se trabaja también en proyectos de genómica en varios cultivos y en el desarrollo de herramientas bioinformáticas como apoyo a la mejora genética de plantas.

 

Actividades y aportaciones del Área de Microbiología

El Área de Microbiología ha sido dirigida, desde su creación hasta hace tres años, por el profesor D. Enrique Hernández Giménez, pionero en Valencia de la Microbiología Alimentaria, contando con la colaboración inestimable del profesor D. Luis Antonio Roig Picazo, iniciador en la Universidad Politécnica de la línea sobre cultivos celulares.

Actualmente, continúa su labor el profesor D. Javier Hernández Haba, investigador de prestigio y miembro de la Real Academia de Medicina de Valencia. El personal del área, que cuenta con 11 profesores, está implicado en tres líneas de investigación principales de relevancia en el campo de la Seguridad Alimentaria:

- Métodos de control y detección de micotoxinas en alimentos: Los hongos productores de micotoxinas se encuentran habitualmente como saprofitos o parásitos vegetales y pueden colonizar tanto la raíz como la parte aérea de los mismos, incluyendo semillas y frutos. Si las condiciones son adecuadas, estos hongos producen metabolitos tóxicos llamados micotoxinas, algunos de ellos cancerígenos para humanos y animales superiores. De ahí el especial interés en el marco europeo tanto en legislar niveles máximos de micotoxinas en alimentos como en desarrollar los métodos que nos permitan su análisis de una forma rápida y segura. El objetivo de esta línea de investigación es el estudio ecofisiológico y molecular de la microbiota implicada en la producción de micotoxinas en cereales, con la finalidad de diseñar estrategias para prevenir la biosíntesis de estos metabolitos secundarios. Otro punto importante de esta línea es el diseño de métodos rápidos y sensibles de análisis de las toxinas basados en técnicas moleculares, tales como la obtención de sondas de diagnóstico o la Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR).

- Aplicación de bacterias lácticas a procesos tecnológicos: Un probiótico es un suplemento dietético microbiano que consumido en ciertas cantidades es capaz de ejercer beneficios sobre la salud. Hoy en día este campo está en franca expansión, dada la publicidad que se les da por sus supuestas cualidades beneficiosas. Así los objetivos de esta línea de investigación se centran en: Aislar, identificar y caracterizar genéticamente nuevos microorganismos potencialmente probióticos presentes en alimentos naturales (leche de oveja y otros animales, vegetales, etc.) y en el intestino humano, seleccionando los medios de cultivo más adecuados para su aislamiento y cultivo industrial; estudiar in vitro e in vivo la viabilidad de estas especies durante su almacenamiento en refrigeración y su supervivencia en el tracto gastrointestinal. Por último, caracterizar la acción antimicrobiana de estos microorganismos sobre patógenos del tracto digestivo como Salmonella, Helicobacter, etc.

- Desarrollo y validación de métodos moleculares para la detección y caracterización genotípica de bacterias patógenas en aguas y alimentos: El examen microbiológico de un alimento es imprescindible para determinar la presencia de un organismo patógeno. Aumentar la rapidez y sensibilidad de los métodos disponibles, manteniendo la especificidad en la identificación de estos microorganismos ha sido, y sigue siendo, una de las metas prioritarias en Seguridad Alimentaria. La utilización de técnicas moleculares, que detectan la presencia de ácidos nucleicos, supone una serie de mejoras sobre los métodos convencionales. Estas técnicas son de especial interés en la detección de microorganismos muy sensibles a las condiciones ambientales, o de difícil cultivo, y especialmente, en el análisis de virus. El objetivo fundamental de esta línea es la puesta a punto de diversas técnicas moleculares de alta resolución, como son la Hibridación in situ con sondas fluorescentes (FISH) o las técnicas basadas en la PCR (PCR múltiple, PCR cuantitativa a tiempo real, RT-PCR, etc.) para la detección de microorganismos patógenos alimentarios, así como el desarrollo de métodos de tipificación genética para el seguimiento epidemiológico de los patógenos en estudio y la caracterización de los brotes de toxiinfecciones alimentarias que pudieran originar. Los microorganismos que se estudian en nuestro laboratorio son, fundamentalmente Campylobacter, Helicobacter pylori, Salmonella, E. coli, Listeria monocytogenes, etc.

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