Evolución por selección de resistencia a insecticida en poblaciones de mosquitos

Antecedentes, problema y modelo de la evolución de la resistencia.CONACYT – Consejo Nacional de Ciencia y TecnologíaPROCIENCI

Control genético de mosquitos vectores de arbovirosis por liberaciones en impulsos de Wolbachia

En el transcurso de esta estancia se trabajó en la elaboración y análisis de un modelo basado en sistemas de ecuaciones diferenciales ordinarias que permite comprender una estrategia basada en liberaciones de mosquitos infectados con Wolbachia. Esta ultima es una bacteria que reduce la capacidad vectorial de los mosquitos infectados. En el modelo propuesto se analiza la factibilidad del remplazo por impulsos de una población silvestre por mosquitos de laboratorio infectados con Wolbachia.CONACYT – Consejo Nacional de Ciencia y TecnologíaPROCIENCI

Modèle mathématique et contrôle des vecteurs d'arbovirus par l'infection par Wolbachia

Tesis presentada a la Facultad Politécnica, Universidad Nacional de Asunción, comorequisito para la obtención del Grado de Doctor en Ciencias de la Computación.San Lorenzo - ParaguayNoviembre, 2019Mosquitoes are vectors of viral diseases with epidemic potential in many regions. Due to difficulties in the use of vaccines against these diseases, the main alternative is the control of mosquitoes population. In this regard, chemical control through insecticides has been one of the conventional strategies. Nevertheless, over time mosquito populations develop insecticide resistance encoded at the genetic level. In addition, chemicals used as insecticides can affect other groups of insects and cause ecological damage. For these reasons, new control alternatives have been proposed. One of these is control by the release of mosquitoes infected with Wolbachia, a bacterium inherited from the mother to offsprings that, depending on the strain, it can suppress mosquito populations size or inhibit its vector competence. In this context, this thesis contributes with mathematical models, analyzes, and simulations that aim to understand how Wolbachia can work while interacting with a genetic trait like insecticide resistance. To account for the emergence and spread of such phenomenon as an effect of exposition to larvicide and/or adulticide, we developed a general time-continuous population model with two life phases, subsequently simplified through slow manifold theory. The derived models present density-dependent recruitment and mortality rates in a nonconventional way. We show that in the absence of selection, they evolved in compliance with the Hardy Weinberg principle. While in the presence of selection, in the dominant or codominant cases, there was convergence to the fittest genotype. We present next an explicit modeling approach and numerical simulations that illustrate analytical results in this context. In addition to the directional selection for the evolution of insecticides resistance, we simulated other scenarios of non-directional evolution, i.e., overdominance and underdominance, to illustrate the descriptive quality of the class of the proposed models. In the same way, we present simulations that illustrate how the level of dominance and the reversal in the evolution of resistance can prolong the effectiveness of chemical control. At last, based on the class of models previously presented, we derived a model that unifies the chemical control with the biological control for Wolbachia infections. We also proposed a population model of individuals represented by the combination of autosomal inheritance attributes for insecticide resistance and maternal inheritance for Wolbachia. We have deduced a biological control law for the release of specific genotypes of mosquitoes infected with Wolbachia for replacement control, and present the analytical results that describe the qualitative behavior of the system. In addition, we prove the validity of the proposed control law. Finally, to illustrate the analytical results, we present computational simulations, which also illustrate the influence that some factors should have on the releasing campaigns of mosquitoes with specific genotype infected with Wolbachia.Los mosquitos son vectores de enfermedades virales con potencial epidémico enmuchas regiones. El control poblacional de mosquitos es la principal alternativa debidoa las dificultades en el uso de vacunas contra estas enfermedades. En este sentido, elcontrol químico a través de insecticidas ha sido una de las estrategias convencionales.Sin embargo, con el tiempo las poblaciones de mosquitos desarrollan resistencia a losinsecticidas codificada a nivel genético. Además, los productos químicos utilizadoscomo insecticidas pueden afectar a otros grupos de insectos y causar daños ecológicos.Por estas razones, se han propuesto nuevas alternativas de control. Uno de ellos es elcontrol mediante la liberación de mosquitos infectados conWolbachia. Esta última esuna bacteria heredada de la madre a su descendencia y, dependiendo de la cepa, puedesuprimir el tamaño de las poblaciones de mosquitos o inhibir su competencia vectorial.En este contexto, esta tesis aporta modelos matemáticos, análisis y simulaciones paracomprender cómo laWolbachiapuede trabajar en la interacción con rasgos genéticoscomo la resistencia a los insecticidas.Para dar cuenta de la aparición y propagación de fenómenos de resistencia por elefecto de la exposición a larvicidas y/o adulticidas, desarrollamos un modelo pobla-cional general de tiempo continuo con dos fases de vida, posteriormente simplificado através de la “slow manifold theory”. Los modelos derivados presentan tasas de reclu-tamiento y mortalidad dependientes de la densidad de una manera no convencional.Mostramos que, en ausencia de selección, evolucionan de acuerdo con el principio deHardy-Weinberg; mientras que en presencia de selección, en los casos dominantes ocodominantes, se produce la convergencia al genotipo más apto. Luego, presentamosun enfoque de modelado explícito y simulaciones numéricas que ilustran los resulta-dos analíticos en este contexto. Además de la selección direccional para la evoluciónde la resistencia a los insecticidas, a fin de ilustrar la cualidad descriptiva de la clasede modelos propuestos, se simulan otros escenarios de evolución no direccional,i.e.,sobredominancia y subdominancia. Del mismo modo, presentamos simulaciones queilustran cómo el nivel de dominación y la inversión da la evolución de la resistenciapueden prolongar la efectividad del control químico.Finalmente, con base a la clase de modelos presentados anteriormente, se derivaun modelo que unifica el control químico con el control biológico para las infecciones porWolbachia. Se propone un modelo poblacional representado por la combinaciónde atributos de herencia autosómica para resistencia a insecticidas y herencia ma-terna paraWolbachia. Se deduce una ley de control para la liberación de genotiposespecíficos de mosquitos infectados conWolbachiapara el control por remplazo. Sepresentan resultados analíticos que describen el comportamiento cualitativo del sis-tema. Se demuestra la validez de la ley de control propuesta. Finalmente, para ilustrarlos resultados analíticos, se presentan simulaciones computacionales, que evidencian lainfluencia que algunos factores deben tener en las campañas de liberación de mosquitosde genotipo específico infectados conWolbachia.Les moustiques sont des vecteurs de maladies virales à potentiel épidémique dans de nombreuses régions. En raison des difficultés liées à l'utilisation de vaccins contre ces maladies, la principale alternative est le contrôle de la population de moustiques. À cet égard, la lutte chimique au moyen d'insecticides a été l'une des stratégies conventionnelles. Néanmoins, avec le temps, les populations de moustiques développent une résistance aux insecticides encodée au niveau génétique. En outre, les produits chimiques utilisés comme insecticides peuvent affecter d'autres groupes d'insectes et causer des dommages écologiques. Pour ces raisons, de nouvelles alternatives de contrôle ont été proposées. L'une d'entre elles est le contrôle par le lâcher de moustiques infectés par Wolbachia, une bactérie héritée de la mère aux descendants qui, selon la souche, peut supprimer la taille des populations de moustiques ou inhiber sa compétence vectorielle. Dans ce contexte, cette thèse contribue avec des modèles mathématiques, des analyses et des simulations qui visent à comprendre comment Wolbachia peut fonctionner en interagissant avec un trait génétique comme la résistance aux insecticides. Pour rendre compte de l'émergence et de la propagation d'un tel phénomène en tant qu'effet de l'exposition au larvicide et/ou à l'adulticide, nous avons développé un modèle général de population à temps continu avec deux phases de vie, simplifié ensuite par la théorie des collecteurs lents. Les modèles dérivés présentent le recrutement dépendant de la densité et les taux de mortalité d'une manière non conventionnelle. Nous montrons qu'en l'absence de sélection, ils ont évolué en conformité avec le principe de Hardy Weinberg. Alors qu'en présence de sélection, dans les cas dominants ou codominants, il y a convergence vers le génotype le plus apte. Nous présentons ensuite une approche de modélisation explicite et des simulations numériques qui illustrent les résultats analytiques dans ce contexte. En plus de la sélection directionnelle pour l'évolution de la résistance aux insecticides, nous avons simulé d'autres scénarios d'évolution non directionnelle, c'est-à-dire la surdominance et la sous-dominance, pour illustrer la qualité descriptive de la classe des modèles proposés. De la même manière, nous présentons des simulations qui illustrent comment le niveau de dominance et l'inversion de l'évolution de la résistance peuvent prolonger l'efficacité de la lutte chimique. Enfin, sur la base de la classe de modèles présentés précédemment, nous avons dérivé un modèle qui unifie la lutte chimique avec la lutte biologique pour les infections à Wolbachia. Nous avons également proposé un modèle de population d'individus représentés par la combinaison d'attributs d'héritage autosomal pour la résistance aux insecticides et d'héritage maternel pour Wolbachia. Nous avons déduit une loi de contrôle biologique pour la libération de génotypes spécifiques de moustiques infectés par Wolbachia pour le contrôle de remplacement, et présentons les résultats analytiques qui décrivent le comportement qualitatif du système. En outre, nous prouvons la validité de la loi de contrôle proposée. Enfin, pour illustrer les résultats analytiques, nous présentons des simulations informatiques, qui illustrent également l'influence que certains facteurs devraient avoir sur les campagnes de lâcher de moustiques avec un génotype spécifique infecté par Wolbachia

Perfil metabólico de ácidos grasos y derivados de importancia, sesamin y sesamolin en cultivares de sésamo de interés agroindustrial en el Paraguay.

La publicación de este material compila en él los resultados obtenidos del proyecto “Perfil metabólico de ácidos grasos y derivados de importancia, sesamin y sesamolin en cultivares de sésamo de interés agroindustrial del Paraguay”, financiado por el CONACYT en la modalidad iniciación científica. El proyecto tuvo por objeto principalmente realizar en las variedades de sésamo un perfil de ácidos grasos y su contenido en otros compuestos que estarían asociados a la estabilidad y calidad de los aceites. El proyecto se llevó a cabo en tres etapas, primeramente el muestreo de las variedades de sésamo utilizadas actualmente en el país, obteniéndose muestras de centros de acopio, empresas e instituciones, seguidamente la segunda etapa la cual consistió en el procesamiento de las muestras, ésta etapa se desarrolló en el laboratorio de Toxicología, del Centro Multidisciplinario de Investigaciones Tecnológicas, de la Universidad Nacional de Asunción, y por último el análisis de datos estadísticos que sintetizaron los datos obtenidos, a modo de visualizar de manera clara los resultados. Este material pretende aportar información en cuanto a la capacidad de aprovechamiento de las variedades de sésamo, y de esta manera complementar las informaciones ya existentes de las caracterizaciones morfológicas y agronómicas de las variedades utilizadas en este estudio.CONACYT - Consejo Nacional de Ciencia y TecnologíaPROCIENCI

Perfil metabólico de ácidos grasos y derivados de importancia, sesamin y sesamolin en cultivares de sésamo de interés agroindustrial en el Paraguay

El proyecto tuvo por objeto caracterizar la composición química de las variedades de sésamo más utilizadas en Paraguay, por medio de un perfil de ácidos grasos y el contenido en otros compuestos que estarían asociados a la estabilidad y calidad de los aceites, para clasificarlos por sus aptitudes industriales y sus potenciales aplicaciones. Se determinó la concentración y composición de los aceites de 9 variedades de sésamo, diferenciándolas y clasificándolas principalmente por el contenido de aceite.CONACYT - Consejo Nacional de Ciencias y TecnologíaPROCIENCI

Caracterización genética de escoba blanca y otros cultivares de sésamo (Sesamum Indicum l.) del Paraguay

Escoba Blanca es la variedad más importante de sésamo producida en el país, por lo que garantizar su identidad varietal es fundamental, y para ello se determinó la variabilidad genética por medio de seis marcadores SSR en muestras de Escoba Blanca y otros cultivares como referencias, colectadas de distintos puntos del país. Los datos alélilos fueron sometidos a análisis de distribución (PCoA), agrupamiento (Phylogenetic Networks), estructuración (Structure). Los estadísticos calculados dieron valores de PIC de 0.25 a 0.50, Na=3.8, He=0.23 y Ho=0.07.Los resultados obtenidos sugieren que los marcadores aun siendo medianamente informativos pudieron diferenciar cultivares de Escoba Blanca con los de otras variedades, además de indicar la baja variabilidad genética en ella y un acervo genético único, que la hace una población bien estructurada y diferenciable de otras variedades.CONACYT - Consejo Nacional de Ciencias y TecnologíaPROCIENCI

Anfibios de la Reserva Natural Tapytá

El material contribuye al conocimiento de la fauna de anfibios del Bosque Atlántico del Alto Paraná, que como muchos saben, constituye un sitio importante para la conservación de la diversidad biológica a escala global, debido a la alta cantidad de especies endémicas y elevada tasa de deforestación. Por lo tanto, el material cumple la función de dar a conocer la diversidad de anfibios de un baluarte natural como lo es la Reserva Tapytá, que, en una perspectiva biológica, es un importante corredor entre dos emblemáticos y significativos parches de Bosque Atlántico de Paraguay, como lo son el Parque Nacional Caazapá y la Reserva para Parque Nacional San RafaelCONACYT – Consejo Nacional de Ciencia y TecnologíaPROCIENCI

Anfibios de la Reserva Natural Tapyta. Dpto Caazapá - Paraguay

El objetivo de este trabajo es actualizar y completar el Inventario de especies de anfibios de la Reserva Tapytá. La Reserva Natural Tapytá es un área silvestre protegida de 4736 ha, ubicada en el Depto. Caazapá. En el área se encuentra representada una de las ecorregiones más amenazadas y biodiversas del mundo, el Bosque Atlántico. En una proporción menor, la reserva protege una muestra representativa de los pastizales del sur de Paraguay. La reserva es administrada por la Fundación Moisés Bertoni, y cumple una función muy importante, como corredor biológico entre el Parque Nacional Caaguazú y el Área de Reserva para Parque Nacional San Rafael.CONACYT - Consejo Nacional de Ciencias y TecnologíaPROCIENCI

Estudio de hábitos alimentarios y riesgo de contaminación de alimentos por hongos productores de micotoxinas en familias indígenas del dpto. de Boquerón.

El objetivo general del proyecto es generar conocimientos relevantes para mejorar la calidad de vida de familias indígenas de Filadelfia mediante el diagnóstico de hábitos alimententarios y métodos de preparación y conservación de alimentos con el principal propósito de contribuir a la mejor comprensión de los obstáculos hacia una alimentación sana y el uso de alimentos inocuos, a la identificación participativa y planteo de soluciones con rigor metodológico.CONACYT - Consejo Nacional de Ciencias y TecnologíaPROCIENCI

Screening de Aflatoxina M1 en leche en Sachet comercializada en el Área Metropolitana

La aflatoxina M1 (AFM1), se produce en los animales productores de leche a partir de la ingestión de alimentos contaminados con aflatoxina B, es metabolizada por enzimas del hígado en AFM1y excretada en la leche. La presencia de AFM1 en leche, constituye un riesgo para la población, especialmente en niños debido a la importancia de este producto en su alimentación, a la relación peso ingesta de estos y a que la capacidad de biotransformación de los compuestos carcinógenos es generalmente más lenta que en adultos. MERCOSUR ha establecido el límite AFM1 en 0.5 µg/L en leche fluida. Con el objetivo de cuantificar los niveles de AFM1 en leche en sachet comercializada en el Área Metropolitana.CONACYT - Consejo Nacional de Ciencias y TecnologíaPROCIENCI