Participación de la familia génica GPC sobre la concentración de proteínas y nutrientes en el grano y su relación con la senescencia foliar en plantas de trigo

La removilización de nutrientes al grano y la senescencia son procesos extremadamente interconectados en trigo que determinan la calidad nutricional y panadera. Mientras que el nitrógeno (N) afecta la concentración de proteínas en grano (CPG), en donde alta CPG generan productos panificables con una calidad superior, los micronutrientes como el hierro (Fe) y el Zinc (Zn) afectan la calidad nutricional. Por lo tanto, el mejoramiento de la calidad en trigo requiere un profundo entendimiento de las redes génicas que regulan y controlan la senescencia y la removilización de nutrientes al grano. El gen GPC-B1, proveniente del trigo silvestre Triticum turgidum var. diccocoides, pertenece a la familia de factores de transcripción NAC y es la primer fuente de variación para CPG y micronutrientes identificada en trigo. Los objetivos de esta tesis fueron: estudiar el efecto de la introgresión de GPC-B1 sobre la CPG, concentración de micro y macronutrientes y diferentes parámetros agronómicos en germoplasma argentino; profundizar, mediante análisis transcriptómicos y el uso de plantas mutantes para los genes GPC el entendimiento de la regulación génica que ocurre durante la senescencia y finalmente identificar nuevos genes de transporte de N, Fe y Zn al grano mediante genómica comparativa con arroz. Cuando GPC-B1 se introdujo en germoplasma de origen argentino la CPG se incrementó entre 3 a 8,11 g kg-1 a través de diferentes cultivares y ambientes. A pesar del efecto negativo del gen sobre el tamaño de granos y una aceleración en la senescencia, no se observaron diferencias significativas en rendimiento. El incremento en la CPG se explicó por una mayor proteólisis y eficiencia en el transporte de aminoácidos al grano. Cuando se analizó la concentración de nutrientes, se observaron incrementos consistentes en Fe. La combinación de análisis transcriptómicos y plantas mutantes permitió identificar 3888 genes diferencialmente expresados durante la senescencia y 340 genes modulados por la familia GPC. A su vez, se han identificado 21 genes relacionados con el transporte de N al grano y se han caracterizado nueve familias génicas relacionadas con el transporte de Fe y Zn al grano que pueden utilizarse en programas de mejoramiento para incrementar la calidad nutricional en trigo.

Deficiencias de fósforo y potasio en maíz : efectos sobre el área foliar, crecimiento y absorción de nutrientes

El manejo agronómico del fósforo (P) y del potasio (K) guarda similitudes, en gran medida por su baja movilidad en el suelo. Hay pocos estudios que aborden los procesos que se ven afectados en el cultivo de maíz (Zea mays L.) en situaciones de deficiencias de P, K o de ambos en conjunto. Para determinar los efectos de las deficiencias de estos nutrientes, se establecieron dos ensayos en cultivos de maíz en condiciones de campo, en estaciones de crecimiento consecutivas (2011-2012 y 2012-201393). Los tratamientos consistieron en combinaciones de distintos niveles de fertilización fosfórica y potásica. De manera contraria a lo hipotetizado, la deficiencia de P disminuyó el crecimiento temprano en el ciclo del cultivo, mientras que la deficiencia de K redujo el crecimiento hacia fines del ciclo. La deficiencia de P disminuyó la expansión foliar, con pocos efectos sobre la senescencia. Por el contrario, las deficiencias de K afectaron la senescencia marcadamente, con un menor efecto sobre la expansión foliar. Las deficiencias de P disminuyeron tanto la fracción de la radiación fotosintéticamente activa interceptada (FPAR) como la eficiencia en el uso de la radiación (EUR). En cambio las deficiencias de potasio solo afectaron la FPAR. El índice de cosecha no fue afectado por las deficiencias de P y K. Las deficiencias de P disminuyeron el número de granos en mayor magnitud que el peso de los mismos, mientras que las deficiencias de K afectaron de manera similar ambos co mponentes. Las deficiencias de P no modificaron las relaciones estequiométricas con K o su curva de dilución, y viceversa. Las deficiencias de P cambiaron la curva de dilución de nitrógeno, provocando disminuciones en la concentración de nitrógeno a la misma biomasa aérea total. La interacción entre los efectos de P y de K, sobre el rendimiento y otras variables, fue sinérgica, ya que la respuesta a la adición combinada de los dos nutrientes fue mayor que la suma de las respuestas individuales.

Fertilización foliar complementaria en cultivo de soja de primera

El uso continuo de los suelos desde hace décadas con una exportación permanente de nutrientes a través de los granos, y la escasa o nula reposición mineral implicó una disminución en la productividad principalmente en aquellos sitios con prolongada historia agrícola y ausencia de actividad ganadera. En los últimos años, el uso de cultivares de alto potencial de rendimiento y la fertilización con nitrógeno (N), fósforo (P) y azufre (S) incrementaron los niveles de producción, y con ello la extracción de micronutrientes del suelo, sin que fueran repuestos por fertilización. Varios especialistas observaron deficiencia de algunos micronutrientes en suelos de la región pampeana y diferentes niveles de respuesta al agregado de estos microelementos vía foliar en diversos cultivos. Esta problemática nos movilizó a estudiar a la fertilización foliar como una técnica para proveer micronutrientes a los cultivos, en dosis y estadios fenológicos adecuados. Dada la importancia del cultivo de soja como motor de la economía nacional y teniendo en cuenta el incremento en la superficie sembrada por ser un cultivo rentable y de bajo riesgo empresarial, se ha decidido evaluar la respuesta que esta oleaginosa presenta a la fertilización foliar con micronutrientes en el estadio R3, utilizando dicha tecnología como un complemento de la fertilización de base. El estado R3 fue escogido dada su relevancia fisiológica: el cuajado de vainas se considera la fase inicial del período crítico en soja, y operativa: en los últimos años, se ha sugerido como el estado ideal para la aplicación de fungicidas, permitiendo así la aplicación conjunta con los fertilizantes foliares. El estudio se realizó en 10 lotes de productores del partido de Rojas, sobre suelos serie Rojas, Argiudoles típicos. Se comparó el rendimiento en grano de un tratamiento de 8 litros de fertilizante foliar FERTIDEG con un testigo sin fertilizar. El experimento se diseñó en bloques completos aleatorizados y los datos se analizaron con el método estadístico ANOVA. Se realizó la prueba de Fmáx de Hartley o prueba de homogeneidad de variancia, donde no se descartó ningún sitio experimental. Al analizar cada localidad en forma individual, se rechazó la hipótesis nula en la que los efectos de los tratamientos son todos iguales en el 70 por ciento de los casos y se la aceptó en el 30 por ciento restante. La aplicación de micronutrientes, junto a pequeños aportes de macronutrientes vía foliar mostró ser un complemento efectivo de la fertilización de base en soja, para incrementar los rendimientos de grano en forma significativa, con valores promedios al 10 por ciento en lotes con historia agrícola prolongada y ausencia de actividad ganadera.

Estimación del contenido de clorofila en hojas de orégano usando un Clorofilómetro portátil : relación con el espesor del mesófilo y edad foliar

p.77-84

Análisis foliar en plantas de maíz II : microelementos

p.31-38

Deficiencias de fósforo y potasio en maíz : efectos sobre el área foliar, crecimiento y absorción de nutrientes

El manejo agronómico del fósforo (P) y del potasio (K) guarda similitudes, en gran medida por su baja movilidad en el suelo. Hay pocos estudios que aborden los procesos que se ven afectados en el cultivo de maíz (Zea mays L.) en situaciones de deficiencias de P, K o de ambos en conjunto. Para determinar los efectos de las deficiencias de estos nutrientes, se establecieron dos ensayos en cultivos de maíz en condiciones de campo, en estaciones de crecimiento consecutivas (2011-2012 y 2012-201393). Los tratamientos consistieron en combinaciones de distintos niveles de fertilización fosfórica y potásica. De manera contraria a lo hipotetizado, la deficiencia de P disminuyó el crecimiento temprano en el ciclo del cultivo, mientras que la deficiencia de K redujo el crecimiento hacia fines del ciclo. La deficiencia de P disminuyó la expansión foliar, con pocos efectos sobre la senescencia. Por el contrario, las deficiencias de K afectaron la senescencia marcadamente, con un menor efecto sobre la expansión foliar. Las deficiencias de P disminuyeron tanto la fracción de la radiación fotosintéticamente activa interceptada (FPAR) como la eficiencia en el uso de la radiación (EUR). En cambio las deficiencias de potasio solo afectaron la FPAR. El índice de cosecha no fue afectado por las deficiencias de P y K. Las deficiencias de P disminuyeron el número de granos en mayor magnitud que el peso de los mismos, mientras que las deficiencias de K afectaron de manera similar ambos co mponentes. Las deficiencias de P no modificaron las relaciones estequiométricas con K o su curva de dilución, y viceversa. Las deficiencias de P cambiaron la curva de dilución de nitrógeno, provocando disminuciones en la concentración de nitrógeno a la misma biomasa aérea total. La interacción entre los efectos de P y de K, sobre el rendimiento y otras variables, fue sinérgica, ya que la respuesta a la adición combinada de los dos nutrientes fue mayor que la suma de las respuestas individuales.

Variación del índice de área foliar en alfalfa (Medicago sativa var. Ardiente) durante la sequía ocurrida en 1988 - 89

p.53-60

Análisis foliar en plantas de maíz de cultivo, I : macroelementos

p.23-30

Variación del espesor cuticular foliar de cinco especies arbustivas del sur del Caldenal, Provincia de La Pampa, Argentina

p.177-182

Interacción planta - áfido - endosimbionte: estudio de las relaciones entre plantas del género Solanum, Myzus persicae y Buchnera aphidicola

El áfido verde del duraznero, Myzus persicae, se asocia con la bacteria endosimbiótica Buchnera aphidicola que se localiza en el hemocele del áfido. B. aphidicola suplementa la dieta del áfido, aunque podría cumplir otros roles en la interacción planta-áfido. Las respuestas de las plantas a la infestación por M. persicae, muestran mayores similitudes con las respuestas a una infección bacteriana que al ataque de insectos masticadores, por ejemplo en la inducción de procesos relacionados a la senescencia. La hipótesis propuesta en este trabajo es que en la interacción plantaáfido están involucrados efectores, los cuales podrían ser sintetizados por el áfido o por su endosimbionte primario, B. aphidicola. Por esta razón en ésta Tesis se evaluó la participación de B. aphidicola y de la senescencia foliar inducida en la interacción planta-áfido, integrando estudios que involucran distintos aspectos de la interacción entre plantas, áfidos y el endosimbionte primario. Para estudiar el comportamiento alimenticio de los áfidos se utilizó la técnica de gráfico de penetración eléctrica (EPG), y para evaluar la expresión de genes se utilizó RT-qPCR. Se encontró que la inducción de senescencia foliar incrementó el tiempo de ingestión de savia y mejoró el desarrollo ninfal de los áfidos. Además se encontró que la interrupción de la simbiosis con B. aphidicola, afecta el comportamiento alimenticio y la expresión de genes de las glándulas salivales del áfido, siendo el efecto más evidente en una interacción planta áfido compatible que en una interacción incompatible. Además, la interrupción de la simbiosis con B. aphidicola cambió la expresión de genes marcadores de las dos principales vías de defensa en Arabidopsis thaliana. Estos resultados confirman la participación de B. aphidicola y de procesos similares a la senescencia foliar, en la interacción planta-áfido.

Una aproximación mecanística al problema de las enfermedades foliares en el cultivo de trigo

Las decisiones de manejo de enfermedades foliares en el cultivo de trigo se basan generalmente en el uso de umbrales construidos a partir de relaciones empíricas que relacionan el nivel de reducción del rendimiento con el nivel de enfermedad presente en el cultivo en un momento dado. Dichas relaciones no consideran aspectos ecofisiológicos que hacen a la generación del rendimiento limitando la extrapolación de dichos umbrales a situaciones agronómicas distintas de aquellas en las que se construyeron. Comprender como las enfermedades interfieren en los procesos fisiológicos que determina la producción de biomasa y el rendimiento es de relevancia para estimar con mayor precisión y para un mayor rango de condiciones las mermas de producción originadas por las mismas. En esta tesis se exploró el efecto de las principales enfermedades foliares sobre distintos procesos fisiológicos vinculados con la generación de biomasa a partir de la medición en parcelas a campo de variables: i. a nivel de canopeo: índice de área foliar y, eficiencias de intercepción, absorción y uso de radiación entre otras y; ii. a nivel de hoja: fotosíntesis y variables relacionadas. La fotosíntesis del área verde de hojas enfermas solo se redujo bajo condiciones de saturación lumínica pero no ante condiciones de baja irradiancia, no observándose diferencias para tales efectos entre los tratamientos de alta y baja disponibilidad de nitrógeno. Considerando que las hojas de un cultivo se encuentran expuestas a niveles cambiantes de radiación debido a cambios en la incidencia de los rayos solares y a la extinción de luz en el canopeo es esperable que la reducción observada a altas irradiancias se diluya a nivel de canopeo. De hecho, las reducciones de biomasa a nivel cultivo se debieron principalmente a reducciones en la intercepción y absorción de radiación sin efectos claros sobre la eficiencia de uso de la misma. Los resultados obtenidos demuestran que aspectos tales como el nivel de cobertura foliar, la posición vertical del canopeo afectada por las enfermedades y la arquitectura del cultivo, junto con la cuantificación del nivel de enfermedades deberían ser considerados a la hora de tomar decisiones de control químico y como base para generar modelos de tipo funcionales que apoyen la toma de tales decisiones.

Regulación fotomorfogenética del número de estructuras reproductivas en canopeos de soja

El rendimiento del cultivo de la soja está fuertemente asociado al número de estructuras reproductivas (vainas y semillas) por unidad de superficie. Estos componentes presentan importantes variaciones según las condiciones de cultivo. El modelo predominante propone que el número de estructuras reproductivas está directamente asociado a la tasa de crecimiento de cultivo (TCC) entre la floración y el inicio del crecimiento de las semillas. Sin embargo, existen evidencias de que dicha asociación se vuelve débil o nula para valores altos de TCC. El número de estructuras reproductivas es el resultado de múltiples procesos que tienen diferentes requerimientos de asimilados y que además son sensibles a la regulación fotomorfogénica. Las distintas longitudes de onda con efecto fotomorfogénico son señales fuertes que regulan el desarrollo de las plantas. En esta tesis se puso a prueba la hipótesis de que el número de estructuras reproductivas en un cultivo de soja, en condiciones de crecimiento no limitantes, está regulado fotomorfogénicamente. Para ello se utilizaron dos aproximaciones experimentales. En la primera aproximación se removieron folíolos (todos, dos, uno o ninguno) de todas las hojas expandidas, en diferentes momentos, a partir de floración hasta el inicio del crecimiento de las semillas. La remoción de folíolos en floración redujo el índice de área foliar y la radiación interceptada, sin afectar la tasa de crecimiento de cultivo en algunos casos, ya que las reducciones del índice de área foliar y la radiación interceptada fueron compensadas por el incremento de la actividad fotosintética de las hojas remanentes y de las nuevas hojas desarrolladas. Sin embargo, la remoción de folíolos indujo incrementos significativos en el número de estructuras reproductivas. Este incremento fue principalmente consecuencia del aumento en el número de nudos de las ramificaciones. La eliminación de folíolos modificó la composición espectral de la radiación en el interior del canopeo, aumentando la relación rojo/rojo lejano y la intensidad de radiación azul, y ambas variables estuvieron directamente asociadas con los incrementos en el número de nudos de las ramificaciones y en el número de vainas de las ramificaciones. En la segunda aproximación experimental se aumentaron o redujeron los niveles de las distintas longitudes de onda con efectos fotomorfogénicos en el interior del canopeo, utilizando lámparas y filtros. En estos experimentos el número de nudos de las ramificaciones también estuvo directamente asociado a los cambios en la relación rojo/rojo lejano y a los niveles de radiación azul. Esta tesis presenta evidencias experimentales que señalan la existencia de un componente fotomorfogénico capaz de regular el potencial de rendimiento en el cultivo de soja, a través de su efecto sobre los componentes numéricos del mismo. Asimismo, el conjunto de los resultados obtenidos sugieren que es necesario reveer el concepto de que el número de estructuras reproductivas en cultivos de soja está limitado solamente por la disponibilidad de asimilados. Al respecto se propone un nuevo marco conceptual para explicar la regulación del número de estructuras reproductivas en canopeos de soja que incluye a la radiación fotomorfogénica.

Estimación remota del área de planta en un bosque seco : validación de un sistema autónomo de captura y almacenamiento de datos

El índice de área foliar es clave en el control de los procesos de los ecosistemas y como tal se busca estimarlo cada vez con mayor precisión y frecuencia para estudios locales, regionales y globales. Los métodos han evolucionado desde la medición directa hasta la utilización de instrumentos ópticos, logrando reducir los esfuerzos y los costos y permitiendo ampliar la frecuencia, la cobertura geográfica y la variedad de ambientes en la estimación de la variable. Una herramienta de estimación es el sistema PASTiS 57, desarrollado en el INRA, que permite registrar la transmitancia de la radiación en la porción del azul del espectro automáticamente cada 1 minuto, derivando de ella el índice de área de planta (PAI). El sistema se ha probado con éxito en bosques boreales y áreas agrícolas, pero no ha sido validado en bosques secos o en áreas semiáridas. El objetivo de este trabajo fue estimar la evolución de PAI con sensores autónomos en tres sitios en un bosque seco en la provincia de San Luis bajo diferentes coberturas a lo largo de un año y evaluar su desempeño en relación a estimaciones realizadas con fotografías hemisféricas, ampliamente validadas para la obtención de PAI. El PAI obtenido mostró una evolución temporal similar al estimado con el método convencional, presentándose hasta el momento como la única herramienta para realizar un monitoreo continuo de esta variable en tierra, en una escala de detalle mayor que la de los sensores remotos satelitales, y requiriendo un menor esfuerzo de muestreo que el habitual con fotografías hemisféricas y otros sensores ópticos manuales.

Inundaciones y su relación con el clima y la hidrología subterránea en el Noroeste de Buenos Aires (1980-2010) : aplicación de percepción remota

Gran parte de la llanura pampeana Argentina presenta una escasa red de drenaje superficial y niveles freáticos cercanos a la superficie que, junto a los excesos hídricos, producen a menudo inundaciones provocando un fuerte impacto sobre los ecosistemas naturales y modificados. En esta tesis, mediante la utilización de sensores remotos, caractericé el área inundada y su relación con condicionantes climáticos, hidrológicos y de uso de la tierra para el período 1980-2010 en una superficie de 24.000 km2 en el noroeste de la provincia de Buenos Aires. La estimación de la fracción del área inundada mediante una clasificación con umbral en la banda 5 de imágenes Landsat presentó alta confiabilidad cuando se la comparó con un método más complejo de clasificación preexistente (r2=0,99, EEest = 1 por ciento, n = 10). Se observaron fuertes oscilaciones de la superficie inundada lo largo del período de estudio con valores extremos de 0,96 y 27,7 por ciento. Se identificaron claramente dos grandes ciclos completos de inundación en 1987 y 2001, los que llegaron a cubrir el 22,5 y 27,7 por ciento del territorio respectivamente y retrayéndose a niveles menor a 5 por ciento en los siguientes dos años en ambos episodios. La utilización del producto MOD13Q1 del sensor MODIS para estimar el área inundada empleando la técnica de Análisis Lineal de Mezclas Espectrales presentó altos niveles de error cuando se lo comparó con las estimaciones realizadas con Landsat. El análisis que vinculó al área inundada con la precipitación (PPT), el nivel freático absoluto y sus variaciones, la evapotranspiración potencial (ETP) y el balance hídrico, mostró que la precipitación fue el factor que más estuvo asociado a los eventos de inundación aún con períodos largos de integración de 24 y 36 meses. La inclusión de la evapotranspiración en el análisis, tanto en forma directa como a través del balance PPT-ETP, no mejoró en forma apreciable la explicación de las inundaciones. El nivel freático absoluto mostró una asociación alta con el área inundada (mayor inundación con niveles más superficiales) a la escala de 3 meses, perdiendo peso como variable explicativa en períodos más extensos. Ante la posibilidad de que se desarrollen nuevos eventos de inundación masiva en la llanura pampeana es trascendental avanzar en el conocimiento de las interacciones entre la hidrología, el clima y el uso del suelo a fin de compatibilizar estrategias agrícolas con estrategias de ordenamiento hidrológico del territorio para reducir el impacto de dichos eventos

Mancha Ojo de Rana (Cercospora sojina K. Hara) y su efecto sobre rendimiento y componentes industriales del grano de soja : proteína y aceite

La mancha ojo de rana (MOR), causada por Cercospora sojina K. Hara, se encuentra dentro del complejo de enfermedades fúngicas de fin de ciclo (EFC), que afectan al cultivo de soja (Glycine max (L.) Merr.) preferentemente en los estadíos reproductivos. Es una enfermedad común en la soja en la mayor parte de las regiones sojeras del mundo, incluyendo Argentina. Con los objetivos de (i) estudiar el efecto de MOR sobre rendimiento y calidad industrial del grano de soja y (ii) analizar la respuesta a distintos momentos de aplicación de estrobilurina+triazol durante el ciclo reproductivo del cultivo para disminuir el daño de esta enfermedad evitando pérdidas del rendimiento y de calidad del grano, se realizó un ensayo durante la campaña agrícola 2010-2011, en la localidad de Oncativo (Cordoba), que involucró 2 genotipos contrastantes en susceptibilidad a MOR. Se realizaron para cada cultivar cuatro tratamientos con una mezcla de triazol y estrobilurina: T1= aplicación en R3; T2= aplicación en R3+R5; T3= testigo enfermo (sin aplicación de fungicida) y T4= testigo sano (aplicacion cada 20 dias a partir de R1). Se determinó el nivel de incidencia y severidad de la enfermedad, rendimiento, número de grano por m2 (NGm2), peso de mil semillas (PMA), concentración de proteína (Pr) y aceite (Ac) del grano. Se observaron distintos niveles de severidad de MOR entre los tratamientos del cultivar DM3700. Todos los tratamientos que involucraron a DM3810 mostraron hojas sin manchas de MOR. Se encontró una correlación negativa entre la severidad de MOR y el rendimiento alcanzado por el cultivo. Los valores más elevados de severidad (37,3 por ciento de manchas foliares) se correspondieron con los rendimientos mas bajos (2117 kg ha-1) en el cultivar DM3700. Todos los tratamientos aplicados a DM3810 exhibieron los rendimientos mas elevados y no se diferenciaron estadisticamente entre si (3478 kg ha-1). DM3700 alcanzó rendimientos similares a DM3810 sólo cuando se aplicó la mezcla de fungicidas en T1 y T4, no diferenciándose entre si ambos tratamientos y mostrando un incremento en el rendimiento de aproximadamente 35,5 por ciento comparado con su testigo enfermo. Ambos componentes del rendimiento disminuyeron en el testigo enfermo DM3700; sin embargo, las reducciones en el NGm2 fueron más pronunciadas que las del PMAj y; por lo tanto, disminuciones en el NGm2 parecían ser el principal componente de la pérdida de rendimiento. No se observaron incrementos de rendimiento, NGm2 y/o PMAj atribuídos a la mezcla estrobilurinas + triazoles en los tratamientos que involucraron a DM3810 ante ausencia de MOR. La severidad máxima alcanzada por MOR en el genotipo mas susceptible (37,3 por ciento) de area foliar dañada en el tratamiento enfermo de DM3700) no fue suficiente como para causar disminución significativa en la acumulación del aceite. Según nuestro conocimiento este trabajo es el primero en demostrar que genotipos susceptibles a MOR disminuyen su rendimiento, pero no la calidad química del grano, si la severidad es . 37,3 por cientoy pueden ser controlados con una única aplicación de estrobilurina+triazol en R3. Concluyéndose que la elección de genotipos poco susceptibles a MOR (como DM3810) es efectiva para controlar C. sojina, sin beneficios adicionales en el rendimiento debidos a la aplicacion de fungicidas.