Estudio de una estrategia alternativa de ingeniería genética para incrementar la fijación biológica de nitrógeno atmosférico

Para satisfacer los altos rendimientos que impulsan la agricultura moderna la aplicación de fertilizantes nitrogenados ha sido fundamental. Dado que la base de la producción industrial de los fertilizantes químicos esta basado en el uso de combustibles fósiles, estos, actualmente, incrementan el costo económico debido a la disminución constante de las reservas de petróleo. Además, dada la baja eficiencia en el uso del fertilizante aplicado por parte de las plantas y el alto impacto ambiental debido a la emisión de óxido nitroso, resulta necesario emprender la búsqueda de nuevas estrategias para aumentar la concentración del nitrógeno fijado. Una de las propuestas para disminuir la aplicación de fertilizantes es el uso de microorganismos fijadores de nitrógeno; que ya son ampliamente utilizados en leguminosas por su capacidad de establecer asociaciones simbióticas; las cuales, lamentablemente, aún no han sido encontradas entre los principales cultivos de cereales. El objetivo del presente trabajo es la producción de una técnica de ingeniería genética que permita obtener bacterias fijadoras de nitrógeno recombinantes capaces de asociarse a distintos cultivos vegetales incrementando la productividad de los mismos. Para ello, los genes que sintetizan la nitrogenasa (nif), que están co-localizados en una isla genómica, en Pseudomonas stutzeri A1501 se transfirieron, vía el cósmido recombinante X940, a un promotor del crecimiento vegetal, Pseudomonas protegens Pf-5. La bacteria recombinante obtenida, P. protegens Pf-5 X940, fue capaz de crecer en medios de cultivo deficientes en nitrógeno o con el agregado de amonio; mostró una alta actividad nitrogenasa, liberando al medio de cultivo cantidades significativas de amonio y presentó expresión de los genes nif, sugiriendo que el proceso de fijación, en esta bacteria, es constitutivo. Las inoculaciones de especies vegetales (arabidopsis, alfalfa, festuca alta y maíz) con Pf-5 X940 aumentaron la concentración de amonio en el suelo y la productividad de las plantas en condiciones deficientes de nitrógeno. Estos resultados inician un nuevo camino hacia la producción efectiva de inoculantes recombinantes para la fijación de nitrógeno en un amplio rango de cultivos

Intensificación de las secuencias de cultivos en un molisol y un vertisol : cambios en la estabilidad estructural y en el almacenaje de C en agregados

Los actuales sistemas agrícolas de la Región Pampeana argentina presentan una elevada frecuencia de barbechos en las secuencias de cultivos lo que resulta en el desperdicio de recursos ambientales y en un mayor impacto de los procesos erosivos sobre la agregación y el almacenaje de carbono orgánico del suelo (COS). La intensificación de las secuencias de cultivos, por medio de la reducción de los períodos de barbecho es una alternativa para mejorar la eficiencia y productividad de dichos sistemas, aunque existe escasa información sobre su impacto en la agregación y en el almacenaje de COS en suelos con agentes de agregación contrastantes. El objetivo de esta tesis fue evaluar en un molisol y un vertisol los mecanismos involucrados en la consolidación de la estructura y en el almacenaje de COS ante cambios en el nivel de intensificación y en la composición de la secuencia de cultivos. A través de diferentes escalas de evaluación (lotes de producción, ensayos de campo, incubaciones en laboratorio) se analizó el impacto del tiempo de ocupación con cobertura vegetal viva y el efecto de la calidad y frecuencia de adición de residuos sobre la dinámica de la agregación y el almacenaje de COS. En comparación con el vertisol, el molisol demostró una mayor dependencia de agentes orgánicos de la agregación para la formación de agregados. Además, la agregación y el COS almacenado en los macroagregados se asociaron negativamente con la frecuencia de soja en las secuencias. En ambos tipos de suelo, la adición más frecuente de residuos vegetales permitió mantener elevadas las tasas respiratorias y de agregación en comparación con una única adición de residuos en ensayos de laboratorio. A pesar del menor impacto de las secuencias de cultivos en el vertisol y a la elevada variación temporal en la agregación detectada en los suelos, mantener el suelo ocupado por prolongados períodos de tiempo favoreció el mayor aporte de biomasa, la agregación y las ganancias de COS en macroagregados en ambos tipos de suelo.

Evaluation of two sowing dates of Hibiscus cannabinus L. 'kenaf' (Malvaceae) in Villa del Totoral, Córdoba, Argentina

p.31-42

Host species of bees from the tribe Meliponini Nest in semi - arid Chaco forest near Las Lomitas, Formosa (Argentina)

p.85-91

Ammi majus L. y Foeniculum vulgare Miller como hospedantes de áfidos y sus enemigos naturales

p.395-400

Remediación biótica y abiótica de un suelo contaminado con cobre, cinc y cromo : monitoreo biológico

El suelo, al ser uno de los sistemas clave para el desarrollo de las sociedades, puede resultar contaminado antrópicamente con metales pesados (MP), amenazando su funcionalidad. En función a la creciente preocupación que esto significa, en esta tesis se planteó, de modo general, evaluar el efecto remediador que presentan ciertas enmiendas orgánicas e inorgánicas, así como especies del género Sesbania en las propiedades químicas y biológicas de un suelo contaminado con Cu, Zn, y Cr. De todos los ensayos realizados en el transcurso de la misma, se pudo observar que cada MP interaccionó de manera diferente con los componentes del suelo, que además esa interacción con la matriz del suelo se vió influenciada por la presencia simultánea de otros metales. Asimismo, tanto la movilidad, como la disponibilidad de los mismos se vio afectada por la implementación de estrategias de remediación. También, la fitorremediación asistida, que incluye la combinación de estrategias in situ, resultó ser una alternativa interesante no solo para inmobilizar los metales en el suelo, sino para obtener sinergias que recuperen la calidad biológica, química y física del suelo. Se concluye que el uso combinado de enmiendas y especies vegetales nativas, es una estrategia práctica aceptable desde el punto de vista económico y ecológico, y que permite le recuperación de la calidad del suelo

Variación espacial y temporal de la producción primaria neta aérea y secundaria neta

Las actividades humanas impactan fuertemente sobre los procesos de los ecosistemas. En los sistemas ganaderos, las actividades humanas intentan maximizar el flujo de energía hacia la productividad secundaria. Las consecuencias sobre la transferencia de energía desde la productividad primaria neta aérea (PPNA)a la producción secundaria neta no están totalmente establecidas. Varios estudios describieron la relación entre la carga animal y la PPNA a lo largo de gradientes regionales de recursos, tanto en sistemas naturales como ganaderos. Pero persisten al menos tres vacíos de conocimiento sobre los sistemas ganaderos que fueron abordados en esta tesis. En primer lugar, no se conocía la relación entre la producción secundaria neta y la PPNA, a lo largo de un gradiente regional de recursos y se desconocía la medida en que la actividad humana afectaba diferencialmente a los procesos parciales entre la PPNA y la producción secundaria : la eficiencia de cosecha (consumo / PPNA)y la eficiencia de producción (producción secundaria / consumo). En segundo lugar, no se conocía la relación entre la variabilidad interanual del flujo de entrada de energía, la PPNA, y el de salida, la producción secundaria neta, entre sitios que difieren por la disponibilidad de recursos o por el impacto humano. Asociado a esto existían escasos antecedentes sobre la relación entre producción secundaria, o algún determinante de esta, y la disponibilidad de recursos a través del tiempo. En particular, no existían evidencias de si esta relación temporal cambiaba a lo largo de un gradiente espacial y regional de recursos. En tercer lugar, eran muy escasos los antecedentes sobre las variaciones estacionales del índice de cosecha, y la incidencia de la carga y la PPNA sobre tales variaciones. Para abordar los primeros dos vacíos de conocimiento se compiló información de precipitación, carga animal y producción secundaria, tanto de sistemas naturales como de sistemas ganaderos. La información de sistemas naturales se obtuvo de búsquedas bibliográficas y compilaciones a nivel mundial ya publicadas. La de los sistemas ganaderos se obtuvo de dos fuentes. La primera, contempló información de 113 establecimientos ubicados a lo largo de un amplio gradiente de precipitación regional el de Argentina, pertencecientes en su mayoría la movimiento CREA. La segunda, se realizó a partir de la información brindada por el plan nacional de vacunación de aftosa para departamentos ubicados al norte del río Colorado. Para este último análisis, se estimó la PPNA a partir de información satelital, usando la lógica del modelo propuesto por Monteith (...)Para abordar el tercer vacío de conocimiento, se llevó adelante un ensayo en el que se manipularon la PPNA y su calidad, a través de dos comunidades vegetales diferentes, y la carga animal, a través de tres niveles. Este ensayo se condujo a lo largo de un año para evaluar la dinámica estacional del índice de cosecha, y al mismo tiempo identificar los factores que la regulan. En relación al primer vacío, la relación entre la producción secundaria neta y la PPNA mostró un patrón unimodal. A su vez se observó que a igual PPNA la producción secundaria neta de los sistemas ganaderos fue mayor a la de los naturales. Este incremento de la producción secundaria se debió en mayor medida a un aumento del índice de cosecha y en menor medida a un aumento en la eficiencia de producción. En relación al segundo vacío, la variabilidad interanual de la lluvia, principal control abiótico del flujo de entrada, no se relacionó significativamente con la variabilidad de un componente del siguiente nivel trófico, la carga animal, tanto en sistemas naturales como ganaderos. Sin embargo, la variabilidad de la carga animal de los naturales fue mayor que la de los ganaderos. En estos últimos la variabilidad de la PPNA, fue el doble que la de la carga animal (...)En relación al tercer vacío, se mostró que el principal control de la variación estacional del índice de cosecha fue la PPNA. Esta tesis representa la primera evidencia del impacto de la introducción de herbívoros exóticos a lo largo de un gradiente regional sobre el flujo desde la PPNA a la producción secundaria neta y brinda una de las pocas evaluaciones sobre el impacto humano sobre la estabilidad de este flujo. Finalmente, se desarrolló un modelo que permitiría mejorar las estimaciones de carga animal al relacionar la dinámica del índice de cosecha con la biomasa acumulada estimada a partir de la PPNA acumulada por estación del año.

Host species of bees from the tribe Meliponini Nest in semi - arid Chaco forest near Las Lomitas, Formosa (Argentina)

p.85-91

Microscopia electrónica de barrido en cultivos in vitro de embriones inmaduros y mesocotilos de plántulas de maíz

p.95-105

Variación de la temperatura máxima diaria primaveral en un espacio verde de la Ciudad de Buenos Aires y su relación con la brotación de las plantas

p.285-290

Mecanismos de tolerancia a sequía y sus efectos sobre la habilidad competitiva de pastos de la estepa patagónica

En zonas áridas y semiáridas, las estrategias evolutivas de uso del agua determinan la posibilidad de coexistencia, entre especies vegetales. El objetivo propuesto de evaluar si existen diferencias en los niveles de tolerancia a sequía entre pastos que coexisten en un sistema semiárido patagónico, y si dichas diferencias determinan su capacidad de competir por el agua y el resultado de esa competencia a largo plazo. Se estudiaron 4 especies de pastos: Bromus pictus, Poa ligularis, Pappostipa speciosa y Festuca pallescens. En dos experimentos controlados P. speciosa fue la especie más tolerante (menor efecto de la sequía sobre la biomasa), la menos plástica y la de menor crecimiento potencial. En el otro extremo, B. pictus fue la menos tolerante, más plástica y con mayor crecimiento potencial. P. ligularis junto con F. pallescens, esta última proveniente de un ambiente con mayor productividad, resultaron ser especies de plasticidad y crecimiento potencial intermedios. En un experimento de dos años de duración en el campo, la especie menos tolerante (B. pictus)mostró menor habilidad competitiva que la más tolerante (P. speciosa)solamente cuando la disponobilidad de agua era baja y su competidora era de mayor tamaño. Mediante modelos de Markov, basados en mapas sucesivos de vegetación, de parcelas permamentes clausuradas al pastoreo, se observó para una ventana temporal de 7 años que la especie más representada en la comunidad climáxica no era ni la más tolerante ni la de mayor crecimiento potencial. Las especies mostraron diferencias claras de dinámica: la menos frecuente (B. pictus)persiste gracias a su permanencia en cada sitio ocupado; la más frecuente (P. ligularis), en cambio, mediante una elevada movilidad (colonizando suelo desnudo y reemplazando a vecinas), mientras que P. speciosa, de frecuencia intermedia, presentó una combinación entre permanencia y movilidad. Estos pastos mostraron diferencias funcionales en el uso del agua, señalando al gremio de los pastos perennes patagónicos como un grupo más heterogéneo de lo que pensaba. Las diferencias en el uso del agua implicarían una diferenciación funcional de los nichos de las especies posibilitando su coexistencia.

Influencia del nitrógeno en el aborto de flores y frutos de la soja y en su rendimiento en distintos niveles del canopeo

p.117-128

Caracterización funcional de la estepa magallánica y su transición a matorral de Mata Negra (Patagonia austral)a partir de imágenes de resolución espacial intermedia

La PPNA es indicadora de la biomasa disponible y se relaciona con la capacidad de carga de los sistemas pastoriles extensivos. Es posible estimarla a partir de índices de vegetación obtenidos de sensores remotos. El objetivo de esta tesis fue caracterizar funcional y estructuralmente una estepa graminosa (Estepa Magallánica Seca-EMS)y una arbustiva ((Matorral de Mata Negra-MMN)de la Patagonia Austral. En 18 sitios se midió cobertura vegetal (2004 y 2010)y biomasa por estratos (2004 y 2005). Se obtuvieron 8 índices de vegetación a partir de imágenes MODIS (resolución 16 días, 250m, 2003-2010). Se caracterizaron las comunidades vegetales (PCA). Se extrajeron los índices en áreas de 3x3 pixeles y correlacionaron con la biomasa y cobertura medidas a campo. Ambas áreas están dominadas por especies perennes con una cobertura de 66 por ciento En MMN la mitad de este valor corresponde a arbustos. La biomasa aérea total fue de aproximadamente 1000 Kg MS/ha en EMS y el triple en MMN, en ambos casos un 33 por ciento corresponde a material verde. Los índices presentan patrones temporales similares entre áreas, con un máximo a fines de octubre, aunque NDVI y RVI mostraron un segundo pico en abril. El MMN posee mayor biomasa pero los índices fueron 20 por ciento menores que EMS. El NDVI caracterizó mejor la vegetación de la EMS, con correlaciones de 0,69, 0,43 y 0,48 con la fracción verde de biomasa total, intercoironal y coironal, respectivamente. Reflejó además el crecimiento otoñal característico de ambientes con régimen isohigro, limitados por temperatura y humedad. Por el contrario, en el MMN, los índices espectrales y los indicadores de biomasa no correlacionaron. Los valores de regresión obtenidos indican que la evaluación de biomasa disponible a partir de sensores remotos es solo posible en uno de los ecosistemas y muestran que para estimar la receptividad, seria necesaria una calibración local de los índices, dado que la estructura de la vegetación modifica los valores espectrales.

Variabilidad espacial de fosfóro en suelo y planta en un argiudol típico bajo cultivo de maíz

p.1-8

Efectos del ambiente térmico explorado durante la etapa de llenado y almacenaje sobre el nivel de dormición en frutos de girasol (Helianthus annuus L.)

A pesar de que la frecuente presencia de dormición en frutos de girasol (Helianthus annuus)suele dificultar las tareas de procesamiento y utilización de los mismos como semilla, existe escasa información en relación a la regulación ambiental de la dormición en frutos de esta especie. Entre los factores ambientales que actúan como reguladores de la dormición, la temperatura ha sido identificada como uno de los principales. En este contexto, el presente trabajo tuvo por objetico principal estudiar el efecto del ambiente térmico durante las etapas de llenado y almacenaje post cosecha sobre el nivel de dormición en frutos de girasol. Como objetivos secundarios, se evaluó el efecto de 1)las estructuras del fruto (embrión y cubiertas), 2)la sensibilidad de los frutos al ácido abscísico (ABA), giberelinas (GAs)y etilieno y 3)los cambios en el contenido endógeno de ABA sobre la determinación del nivel de dormición y su relación con el ambiente térmico explorado por los frutos en ambas etapas. Mayores temperaturas durante el llenado determinaron mayores niveles de dormición a cosecha, que se asociaron a una mayor dormición impuesta por cubiertas y una mayor sensibilidad al ABA de los frutos. Mayores temperaturas durante el almacenaje post cosecha (25 grados C)determinaron mayores tasas de salida de la dormición, que se asociaron a una menor dormición embrionaria, una menor sensibilidad al ABA, un menor contenido de endógeno ABA antes y durante la incubación y una mayor sensibilidad a GAs de los frutos, sin diferencias en la sensibilidad a etileno. Los resultados obtenidos representan un aporte significativo para el diseño de estrategias de manejo, como fechas de siembra y condiciones de almacenaje que permitan disminuir los niveles de dormición en frutos de girasol. A su vez, la exploración de las bases fisiológicas de las respuestas observadas resulta relevante para la comprensión de los mecanismos que regulan la dormición de esta especie.