Mecanismos fisiológicos y moleculares involucrados en la terminación de la dormición de semillas expuestas a las temperaturas alternadas

Esta tesis determina los mecanismos fisiológicos intervinientes en la terminación de la dormición en semillas de Cynara cardunculus y otras especies no domesticadas a las temperaturas alternadas. La comprensión de los mecanismos fisiológicos, se inicio a partir de la comparación de los parámetros resultantes de la aplicación del modelo de hidrotiempo. Se observó que las temperaturas alternadas redujeron el potencial agua base para la germinación (ƒÕ(b) 50). Este hecho denota que las temperaturas alternadas incrementan la capacidad del embrión para superar aquellas restricciones de origen físico y/o endógeno que impiden su crecimiento. El incremento del potencial de crecimiento del embrión esta regulado hormonalmente donde las fitohormonas ácido abscisico (ABA) y giberelinas (GAs) ejercen respectivamente, roles antagonicos en el mantenimiento de la dormición y en la promoción de la germinación. En las semillas expuestas a las temperaturas alternadas, se observó un menor contenido y una pérdida de la sensibilidad al ABA. Por el contrario, no se observaron cambios en el contenido y/o en la sensibilidad a las GAs de las semillas entre ambos regímenes térmicos de incubación. Además, se observó que el mantenimiento de la dormición en las semillas expuestas a temperaturas de incubación constantes fue producto del incremento en la biosintesis de novo del ABA. Los mecanismos hormonales por los cuales las temperaturas alternadas terminan con la dormición, se encontrarían regulados a nivel de la expresión de genes, siendo posible destacar la correspondencia observada entre la reducción en el contenido y en la sensibilidad al ABA bajo temperaturas alternadas y la menor abundancia de los transcriptos de NCED y de ABI5 involucrados en la sintesis y en la senalizacion del ABA.

Intensidad y variabilidad de las temperaturas extremas en la Argentina

p.121-132

Cambios en el régimen de temperaturas mínimas de la ciudad de Buenos Aires (período 1906 - 1992)

p.253-260

Aumento de las temperaturas mínimas inverno - primaverales en el Alto Valle del Río Negro en los últimos 90 años

p.127-131

La utilización de las temperaturas máxima y mínima diarias para la estimación de la disponibilidad de horas de frío

p.261-264

La brotación y la floración del kiwi en función de las temperaturas invierno - primaverales de la región central de Córdoba

p.183-188

Las temperaturas mínimas en la zona del Alto Valle de Río Negro en el período 1960 - 87

p.159-162

Fechas medias estimadas de primeras y últimas temperaturas mínimas perjudiciales para los cultivos en la Argentina

p.193-211

Respuestas fenológicas de dos gramíneas C3 y dos C4, del pastizal natural de San Luis (Argentina), a variaciones de agua y temperatura

La temperatura y las precipitaciones son factores claves en la fenología de especies vegetales y su productividad. Los pastizales de la provincia de San Luis son especialmente interesantes porque coexisten gramíneas con vías metabólicas C3 (invernales) y C4 (estivales). Para evaluar cómo se relacionan la producción y la fenología reproductiva de las especies frente a cambios de temperatura y disponibilidad de agua, evalué cuatro gramíneas representativas de la región (dos C3 y dos C4) en dos estudios: 1) observacional a campo, y 2) manipulativo en invernáculo con dos niveles de temperatura y dos niveles de agua. En el estudio observacional comparé diez años de relevamientos fenológicos históricos realizados entre 1976 y 1986, con relevamientos fenológicos propios entre 2008 y 2010, todos llevados a cabo sobre el mismo sitio de estudio. En esta comparación encontré que una de las cuatro especies (Poa ligularis), atrasó significativamente su ciclo reproductivo (38 días la floración y 16 días la diseminación de semillas). La temperatura tuvo menor efecto sobre la producción, pero reflejó un claro control sobre la fenología en las cuatro especies estudiadas. En general, altas temperaturas estivales atrasaron el fin y aumentaron el largo del ciclo reproductivo de todas las especies. En cambio, primaveras más cálidas adelantaron el inicio reproductivo de las C4, pero retrasaron el de las C3. Por otra parte, la mayor disponibilidad de agua incrementó la producción, adelantó el comienzo floral y extendió entre 15 y 30 días el ciclo reproductivo de las cuatro especies. Inviernos lluviosos adelantaron el inicio floral de las especies C3, mientras que años con elevadas precipitaciones estivales retrasaron y extendieron el ciclo reproductivo de las C4. Estos resultados aportan valiosa información sobre las respuestas de la vegetación al clima, y pueden servir de insumo en el diseño de estrategias de manejo sustentable de estos pastizales.

Brotado pre cosecha y pre germinado en cebada cervecera : predicción de la susceptibilidad del cultivo basada en el ambiente y manejo pos cosecha de los granos dañados

El grano de cebada cervecera (Hordeum vulgare L.) debe conservar su capacidad germinativa para poder ser malteado. El brotado pre-cosecha (BPC) y el pre-germinado obstaculizan la consecución de este objetivo. El objeto de esta tesis fue desarrollar conocimientos y herramientas tecnológicas que permitan manejar la susceptibilidad a estas adversidades en pre- y pos-cosecha del cultivo. Se evaluó el efecto del ambiente durante el llenado de granos sobre la dinámica de salida de la dormición y la susceptibilidad a BPC del cultivo y se estudiaron relaciones entre el nivel de pregerminado y la longevidad potencial (Ki) de lotes de cebada, en los principales cultivares comerciales de uso actual en Argentina. Ni la disponibilidad de nitrógeno del suelo ni el fotoperíodo medio durante el llenado tuvieron efectos sobre el nivel de dormición de los granos y la susceptibilidad a BPC del cultivo. La baja disponibilidad hídrica durante el llenado y las altas temperaturas imperantes durante las últimas etapas de este período aumentaron la susceptibilidad a BPC en todos los cultivares con resistencia intermedia a brotado, existiendo interacción entre ambos factores ambientales. Se desarrollaron modelos predictivos de la susceptibilidad a BPC basados en los efectos del ambiente térmico, para cada cultivar. Si la susceptibilidad es alta y existe pronóstico de lluvias el productor de cebada puede anticipar la cosecha y secar artificialmente. El pre-germinado no afectó la viabilidad inicial pero sí la longevidad potencial de los lotes de cebada. Se encontraron asociaciones positivas entre este último parámetro y el valor de Falling Number de los lotes. Esto permite la predicción de la viabilidad de un lote de cebada durante su almacenamiento en la maltería, y el diseño de las condiciones de almacenaje según el nivel de daño por pre-germinado y los requerimientos de la industria

Efecto de las condiciones ambientales durante el desarrollo, maduración y almacenamiento sobre la dormición en semillas de quinoa (Chenopodium quinoa Willd) con tolerancia potencial al brotado pre - cosecha

El brotado pre-cosecha es uno de los problemas que limitan la expansión del cultivo de quínoa (Chenopodium quinoa Willd.) hacia regiones húmedas. Esta tesis evalúa el comportamiento germinativo de dos accesiones con dormición, 2-Want y Chadmo, en la región de la Pampa Húmeda Argentina, combinando ambientes de cultivo (fechas de siembra), almacenamiento e incubación. El objetivo principal fue determinar el efecto de factores ambientales, hormonales y estructurales sobre los patrones de cambio en el nivel de dormición de semillas de quínoa durante su desarrollo, maduración y almacenamiento post cosecha. Ambas accesiones presentaron dormición durante el período de desarrollo-maduración de las semillas, aunque la temperatura de incubación condicionó su expresión (mayor a menor temperatura) en 2-Want. Condiciones de mayor fotoperíodo y temperatura durante esta etapa determinaron mayores niveles de dormición. Se confirmó el papel de las cubiertas seminales en su imposición, y se informa por primera vez la presencia de dormición embrionaria en quínoa. Se propone como hipótesis que una variación en el espesor de las cubiertas en respuesta al ambiente materno regula la difusión de ABA fuera de la semilla durante la incubación, y este mecanismo participa en la modulación del nivel de dormición. La salida de dormición posterior en almacenamientos con baja humedad resultó más rápida a temperaturas altas, asociado con la pérdida de sensibilidad al ABA, que condiciona también el requerimiento de giberelinas para germinar. Un mecanismo particular retrasó la salida de dormición ante temperaturas bajas de almacenamiento más incubación; una exposición a temperaturas elevadas sería necesaria para superar ese bloqueo. Chadmo mostró un nivel de dormición superior en todas las situaciones evaluadas, esto permite inferir un alto grado de tolerancia al brotado ante diversas circunstancias en la zona pampeana, por ello se la sugiere como mejor candidata para su inclusión en programas de mejoramiento adaptativo en quínoa.

Respuestas morfológico-fisiológicas ante distintos tipos e intensidades de estrés en dos especies patagónicas del genéro Nothofagus con aptitud comercial

Algunas especies nativas andino - patagónica poseen alto valor maderero. La utilización de las mismas en cultivo requiere del conocimiento de su respuesta fisiológica y morfológica frente a factores ambientales generadores de estrés (hídrico, lumínico y térmico) en zonas potenciales de plantación. El presente trabajo, tuvo como objetivo generar conocimiento acerca de los mecanismos ecofisiológicos en respuesta a dichos factores de estrés en plantines de dos especies nativas: Nothofagus nervosa y N. obliqua. Los experimentos de estrés hídrico mostraron que ambas especies poseen, a bajos niveles de contenido hídrico, mecanismos anisohídricos de regulación del potencial mínimo, pero con un estricto cierre estomático ante aumentos del déficit de presión de vapor atmosférico. Los mayores valores de conductividad hidráulica máxima y menor vulnerabilidad a la cavitación del tallo sugieren que, ante condiciones de escaso déficit hídrico en suelo pero alta demanda evaporativa, N. obliqua poseería una ventaja comparativa frente a N. nervosa. En respuesta a la radiación, ambas especies respondieron mejor a condiciones intermedias de sombra. Se observó una alta incidencia de muerte apical ante condiciones de alta irradiancia. El principal mecanismo de aclimatación ante estas condiciones se relacionaría con la producción de hojas preformadas y neoformadas, presentando estas últimas una ventaja funcional en relación al grado de aclimatación. En relación a la temperatura, N. obliqua mostró un mayor rango de temperaturas óptimas para la fotosíntesis, sugiriendo una mayor adaptación a condiciones climáticas variables. El óptimo fotosintético se encuentra por encima de las actuales temperaturas medias, por lo que, las dos especies se verían beneficiadas ante escenarios climáticos con aumento de la misma, siempre que no haya déficit hídrico. Los resultados de esta tesis contribuyen a entender la distribución restringida de ambas especies en el NO de la Patagonia argentina donde la variación ambiental es grande en cortas distancias. Si bien existe aún incertidumbre, con el estado actual del conocimiento, N. obliqua parecería poseer una mayor potencialidad de crecimiento que N. nervosa en respuesta a los distintos factores de estrés considerados.

Factores ambientales pre - dispersión y post - dispersión de semillas que modulan la germinación y emergencia de Digitaria sanguinalis (L.) Scop. en el cultivo de soja

El éxito de Digitaria sanguinalis en los cultivos estivales de la Argentina se debe en gran medida al establecimiento de varias cohortes a lo largo del ciclo del cultivo, lo que le permite escapar a los controles químicos. El establecimiento de las plántulas depende de factores ambientales pre-dispersión (competitivos y no competitivos), a través de los efectos maternos, y post-dispersión (no competitivos). A su vez, los efectos predispersión competitivos también afectan la fecundidad de las plantas. Por lo tanto, comprender los efectos de las interacciones dentro del sistema cultivo-maleza sería de utilidad para diseñar estrategias de manejo más efectivas de la maleza. Este trabajo tuvo como objetivo general i) determinar los efectos pre-dispersión que genera el cultivo de soja sobre el crecimiento, la estructura, la fecundidad y la dormición de semillas de biotipos locales de D. sanguinalis, y ii) los efectos post-dispersión que genera el ambiente en el que se encuentran las semillas condicionando el establecimiento de las plántulas en la campaña siguiente. Para cumplir con estos objetivos se realizaron experimentos i) en cámara evaluando los efectos de la temperatura, luz y humedad y el rol de las cubiertas en la imposición de la dormición, ii) en parcelas a campo combinando la presencia del cultivo con distintas distancias entre surcos, los grupos de madurez y los "gaps", iii) en macetas a campo evaluando los efectos del sombreo, la fertilidad edáfica y la luz roja y azul y iv) en parcelas a campo combinando la cobertura del suelo (rastrojo), el tiempo de permanencia de las semillas en el suelo, la presencia del cultivo de soja y el nivel de dormición de las semillas al momento de su dispersión. Temperaturas frescas (5ºC a 20ºC) y humedad, seguidas de temperaturas alternadas (20/30ºC) con luz fueron las mejores condiciones para la salida y la terminación de la dormición de las semillas, respectivamente. Dicha dormición está determinada por las cubiertas de las semillas, principalmente por la lemma y, aparentemente por el efecto de inhibidores presentes en ella. El cultivo de soja modificó el ambiente en el que crecen las plantas de la maleza al alterar la radiación incidente, la relación R-RL, la temperatura y la humedad relativa reduciendo la biomasa, la altura, el número de vástagos, la fecundidad de las plantas y el nivel de dormición de las semillas de D. sanguinalis. El nivel de dormición fue afectado por la temperatura máxima, la alternancia de temperatura y la radiación incidente en estadios reproductivos de la maleza, en cambio la fertilidad edáfica, la luz azul y rojo lejano no tuvieron ningún efecto. Por otra parte, el rastrojo de soja o de maíz, no modificó la salida de la dormición pero retrasó la terminación de la misma por la disminución en la alternancia de las temperaturas, retrasando la germinación y la emergencia de la maleza en la campaña siguiente. Semillas con distinto nivel de dormición en el momento de dispersión, tuvieron distintos valores de emergencia en la campaña siguiente cuando la temperatura no fue lo suficientemente baja como para reducir los niveles de dormición de toda la población. La presencia de un cultivo de soja junto con la presencia de rastrojo de soja o maíz, redujeron la emergencia de las plántulas a campo debido, en parte, al efecto de la menor alternancia de temperaturas. Los resultados de esta tesis permiten determinar cómo la estructura del cultivo de soja modifica el establecimiento de plántulas de D. sanguinalis en la campaña siguiente, a través de su efecto sobre el ambiente pre y postdispersión, afectando la salida y la terminación de la dormición y por lo tanto la emergencia de la maleza.

Estrés térmico por alta temperatura en soja (Glycine max (L.) Merr.) : análisis de la dinámica de producción y fijación de vainas y su efecto sobre la determinación del rendimiento

En Argentina, y debido al amplio contexto geográfico donde crece, el cultivo de soja está expuesto frecuentemente a episodios de alta temperatura combinados con baja disponibilidad hídrica. Cuando ocurren durante etapas críticas, estas condiciones ambientales disminuyen el rendimiento del cultivo. Sin embargo, son escasos o inexistentes los estudios que evalúan los mecanismos ecofisiológicos que determinan la partición reproductiva y la generación del rendimiento en respuesta a la combinación de estos estreses abióticos. Los objetivos de esta tesis fueron estudiar la generación del rendimiento en soja, enfatizando el estudio de la dinámica de producción de estructuras reproductivas, la estabilidad de la partición reproductiva y de los mecanismos de compensación entre número y peso de granos en respuesta a la interacción de altas temperaturas y distintos niveles hídricos en suelo. Para ello, durante dos campañas, dos genotipos (DM 4200 y DM 4870) fueron evaluados ante la combinación de dos niveles de temperatura (impuestos como episodios estrés térmico de corta duración) y agua edáfica (riego y secano) durante la etapa crítica de generación de vainas. Se cuantificaron la evolución de la biomasa aérea, la eficiencia de uso de radiación, la dinámica de producción y fijación de vainas, el rendimiento y sus componentes (número y peso de granos) y las relaciones fuente/destino durante las etapas de determinación del número y del peso de los granos. La temperatura máxima promedio durante los episodios de estrés térmico superó en 5,6 ºC a la registrada en tratamientos control. La tasa de fijación de vainas fue 38 por ciento inferior en condiciones de alta temperatura combinada con secano con respecto a los controles regados. El estrés térmico en fructificación redujo el número de granos en ambas condiciones hídricas, aunque en distinta magnitud (17 por ciento riego; 42 por ciento secano). En contraste con los controles, el componente peso de granos no logró compensar la reducción del número de granos en la combinación de estrés térmico y secano. En consecuencia, la alta temperatura con secano redujo la partición reproductiva (15 por ciento p menor a 0,05) y el rendimiento fue consistentemente afectado (45 por ciento inferior a los controles regados). Los resultados de este estudio demuestran que la caída en partición reproductiva y, por ende, en rendimiento final no obedeció a fallas reproductivas ya que el número de vainas iniciadas fue similar en todos los tratamientos. La supervivencia de vainas se asoció con las condiciones ambientales durante las etapas tempranas de su desarrollo, alteradas por el episodio de estrés térmico. Estos resultados ponen de manifiesto la importancia de discriminar los efectos del estrés abiótico según el patrón temporal de fijación de vainas.

Fertilización nitrógeno - azufrada y variabilidad genotípica en el rendimiento y la calidad de grando en Colza - Granola (Brassica napus L.)

La difusión del cultivo de colza-canola en Argentina es aún limitada, siendo los bajos rendimientos en grano a nivel de producción una de las principales causas de la escasa adopción. Esto es consecuencia del desconocimiento de las respuestas a factores del ambiente que determinan el rendimiento y sus componentes, y a la oferta de nutrientes como estrategias para maximizar el rendimiento y la calidad comercial de los granos. Los objetivos del presente trabajo fueron analizar (i) la variabilidad en rendimiento y calidad del grano en un amplio rango de genotipos comerciales de colza-canola de Argentina, (ii) el efecto de la fertilización con nitrógeno y azufre sobre el rendimiento y (iii) la calidad del grano de dos genotipos primaverales; en un total de tres años en el campo experimental del Dto. de Producción Vegetal de FAUBA. Se halló una importante variabilidad en el rendimiento en grano entre genotipos y años, mientras que la calidad resultó más estable ante cambios del ambiente. Tanto el rendimiento como el porcentaje de aceite y ácido linolénico del grano se redujeron con temperaturas medias mayor a 13 º C durante la etapa de postfloración, resultando éste el factor ambiental preponderante, covariando con la radiación incidente. La fertilización nitrogenada (hasta 280 kg N ha-1 aplicados durante todo el ciclo) aumentó el rendimiento en grano, a través de cambios en la biomasa aérea total y el número de granos por unidad de área, sin afectarse la partición a raíz y a grano, la eficiencia de uso de la radiación ni el peso del grano. Las distintas eficiencias de uso del N (agronómica, de absorción y fisiológica) fueron constantes en ambos genotipos, y no se alteraron por la oferta de S. Los niveles de S explorados (de 9 a 69 kg ha-1) no parecieron ser limitantes para generar diferenciales en el rendimiento y la calidad del grano. El porcentaje de aceite se redujo y el de proteínas se incrementó más que proporcionalmente ante aumentos en la disponibilidad de N, mientras que el perfil de ácidos grasos y el contenido de glucosinolatos se mantuvieron estables. Los resultados de esta tesis permiten concluir que bajo las condiciones ambientales evaluadas es posible obtener altos rendimientos y alta calidad de grano de colza-canola con los genotipos disponibles actualmente en el mercado argentino