Inferencia bayesiana sobre los parámetros de dispersión genéticos y ambientales en modelos animales con efectos maternos

Los modelos 'modelos animales con efectos maternos' (MAM) son modelos lineales mixtos que se utilizan para ajustar registros de caracteres bajo la influencia de efectos maternos. Uno de los desafíos más importantes en el marco de los MAM es la estimación de los parámetros de dispersión o 'componentes de (co) varianza' (CVC). En esta tesis se introducen desde una perspectiva bayesiana contribuciones teóricas y metodológicas con relación a la estimación de CVC para MAM sujetos a estructuras de covarianza novedosas. En primer lugar, se describe una implementación del análisis bayesiano jerárquico vía el algoritmo del muestreo de Gibbs. Luego, se considera una especificación conjugada diferente para la distribución a priori de la matriz de covarianza genética, basada en la distribución Wishart invertida generalizada, y se presenta una estrategia para determinar los correspondientes hiperparámetros. Esta estrategia fue comparada contra otras especificaciones a priori mediante un estudio de simulación estocástica, y produjo estimaciones precisas de los parámetros genéticos, con menores errores estándares y mejor tasa de convergencia. En segundo lugar, se presenta una formulación alternativa del MAM que incluye un parámetro de correlación ambiental entre pares de observaciones madre-progenie, y se desarrolla un procedimiento de estimación basado en un algoritmo de muestreo por grilla. El procedimiento fue programado y ejecutado exitosamente, y se obtuvo la primera estimación del parámetro de correlación con datos de campo para peso al destete en bovinos de carne. Por último, se considera el problema de la estimación de CVC en una población multirracial, donde en general es necesario especificar una estructura de covarianza heterogénea para los valores de cría. En particular, se demuestra que el modelo basado en la descomposición de la matriz de covarianza genética es equivalente al que deriva de la teoría genética cuantitativa. Además, se extiende el modelo para incluir efectos maternos y se describe la implementación de un análisis bayesiano jerárquico con el objetivo de estimar los CVC. El procedimiento fue implementado con éxito en datos experimentales de peso al destete y se obtuvieron por primera vez estimaciones para el conjunto completo de CVC.

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.

Crecimiento y dispersión de estructuras vegetativas de Gramón (Cynodon dactylon (L.) Pers.)

p.21-28

Inferencia bayesiana sobre los parámetros de dispersión genéticos y ambientales en modelos animales con efectos maternos

Los modelos 'modelos animales con efectos maternos' (MAM)son modelos lineales mixtos que se utilizan para ajustar registros de caracteres bajo la influencia de efectos maternos. Uno de los desafíos más importantes en el marco de los MAM es la estimación de los parámetros de dispersión o 'componentes de (co)varianza' (CVC). En esta tesis se introducen desde una perspectiva bayesiana contribuciones teóricas y metodológicas con relación a la estimación de CVC para MAM sujetos a estructuras de covarianza novedosas. En primer lugar, se describe una implementación del análisis bayesiano jerárquico vía el algoritmo del muestreo de Gibbs. Luego, se considera una especificación conjugada diferente para la distribución a priori de la matriz de covarianza genética, basada en la distribución Wishart invertida generalizada, y se presenta una estrategia para determinar los correspondientes hiperparámetros. Esta estrategia fue comparada contra otras especificaciones a priori mediante un estudio de simulación estocástica, y produjo estimaciones precisas de los parámetros genéticos, con menores errores estándares y mejor tasa de convergencia. En segundo lugar, se presenta una formulación alternativa del MAM que incluye un parámetro de correlación ambiental entre pares de observaciones madre-progenie, y se desarrolla un procedimiento de estimación basado en un algoritmo de muestreo por grilla. El procedimiento fue programado y ejecutado exitosamente, y se obtuvo la primera estimación del parámetro de correlación con datos de campo para peso al destete en bovinos de carne. Por último, se considera el problema de la estimación de CVC en una población multirracial, donde en general es necesario especificar una estructura de covarianza heterogénea para los valores de cría. En particular, se demuestra que el modelo basado en la descomposición de la matriz de covarianza genética es equivalente al que deriva de la teoría genética cuantitativa. Además, se extiende el modelo para incluir efectos maternos y se describe la implementación de un análisis bayesiano jerárquico con el objetivo de estimar los CVC. El procedimiento fue implementado con éxito en datos experimentales de peso al destete y se obtuvieron por primera vez estimaciones para el conjunto completo de CVC.

Estimación de heredabilidades y correlaciones genéticas para caracteres funcionales mediante análisis de supervivencia en Holstein Colombiano.

Las evaluaciones genéticas para caracteres funcionales requieren metodologías como el análisis de supervivencia (SA), que contemplen registros pertenecientes a hembras que no han presentado el evento de interes (descarte o prenez) al momento de la evaluacion. Así, los objetivos de esta tesis fueron: 1) analizar los factores que afectan el riesgo de descarte en vida productiva (VP), y de concepción en días abiertos (DA) e intervalo primer-último servicio (IP), 2) estimar parámetros genéticos de dispersión para los caracteres evaluados. Se emplearon 44652 registros de lactancia de 15706 vacas Holstein Colombiano, ajustando un modelo animal frágil Weibull para VP, con el número de partos (NP), producción de leche (PL) y edad al primer parto (EPP) como efectos fijos. En el caso de DA e IPU se emplearon 14789 servicios de 6205 vacas, ajustando un modelo de datos agrupados con efectos fijos de NP, EPP y número de servicios (SC). En todos los casos se incluyeron efectos aleatorios de animal y de hato. Tanto PL como NP tuvieron gran influencia en la VP, al igual que NP en DA e IPU. Se estimaron valores de h2 de 0,104, 0,086 y 0,1013 para VP, DA, e IPU, respectivamente, asi como correlaciones genéticas simples (rs) entre el nivel de PL con VP y DA de ƒ{0,03 y 0,47, respectivamente. Teniendo en cuenta tanto los valores de cría expresados como riesgo relativo, asi como la magnitud de rs, un aumento en PL conllevaría a disminución en el riesgo de descarte y aumento en el riesgo de concepción, dando lugar a aumentos en la VP y reducción en DA. Las h2s estimadas sugieren la existencia de variabilidad genetica para VP, DA e IPU en Holstein Colombiano, sirviendo de sustento para la implementación de evaluaciones genética de la raza, aprovechando las ventajas de metodologías como SA.

Modelos animales para caracteres con efectos maternos, madres no identificadas e información incompleta

La evaluación genética para caracteres de crecimiento pre - destete requiere ajustar modelos animales con efectos maternos (MAM). Tanto la estimación paramétrica de la variabilidad como la evaluación genética mediante MAM son realizadas empleando datos de campo, muchos de los cuales no poseen información completa para todas las variables explicativas maternas. Es común no contar con la identificación de madres (biológicas y/o receptoras), de abuelas maternas y, consecuentemente, de la edad de la madre (EM). Este problema es bien marcado en razas compuestas como Brangus y Braford que tienen políticas para registrar animales de pedigrí "abierto". Además, no existe un consenso sobre cuál es el mejor modelo de predicción, y existen interrogantes sobre la magnitud de los componentes de (co) varianza genético-aditivos y ambientales del modelo de evaluación. La primera investigación de esta tesis consistió en la estimación, mediante métodos bayesianos de los parámetros de dispersión en MAMs con distintas estructuras de (co) varianza, para datos de peso al destete de animales Angus de pedigrí. El análisis se caracterizó por la originalidad en los muestreos de las distribuciones marginales posteriores de las covarianzas genéticas aditivas y de la correlación entre los efectos ambientales maternos permanentes de una vaca y sus hijas también madres. Con el objeto de especificar correctamente la fracción aditiva de las (co) varianzas cuando se desconocen las madres y/o abuelas maternas de los animales con datos, en otro capítulo se desarrollaron MAMs equivalentes que no requieren alargar los vectores de los valores de cría con madres o abuelas fantasmas. Finalmente, se desarrolló un modelo mixto que atenúa el sesgo por error de medición clásico en el efecto EM, e introduce splines penalizadas y una estructura de (co) variación autoregresiva de orden 1 para suavizar las covarianzas residuales Este modelo es apropiado para ajustar datos de animales nacidos por transplante embrionario con madres receptoras desconocidas

Bioecología de Urochloa panicoides

Se estudiaron aspectos claves de la regulación poblacional de U. panicoides en cultivos de maíz y soja, con énfasis en los procesos de germinación, emergencia y producción de semillas. Se realizaron ensayos a campo y en condiciones controladas determinándose los factores ambientales que modifican el nivel de dormición y la emergencia de la maleza. Se realizó un estudio de demografía de U. panicoides en cultivos de maíz y soja, cuantificándose el efecto de los herbicidas y de los cultivos sobre la emergencia, supervivencia y fecundidad de la maleza. En referencia a los procesos de germinación y emergencia, las semillas después de cuatro meses de ocurrida la dispersión, permanecieron dormidas independientemente de las condiciones ambientales a las que fueron sometidas. Luego de 7 meses de postmaduración, la permanencia de las semillas a 4 ºC no solo no redujo la dormición sino que por el contrario indujo la misma. Al cabo del mismo período, las semillas sometidas a las condiciones ambientales presentes en el campo y aquellas almacenadas a 25 ºC presentaron un menor nivel de dormición y, por lo tanto, germinaron en un amplio rango de temperaturas. La temperatura base, óptima y máxima, fueron estimadas en 6, 35 y 45 ºC respectivamente. U. panicoides emergió a inicios de primavera con su principal flujo en el mes de octubre, requiriendo 250 ºC día a partir de la imbibición de las semillas, para que se produzca un 50 por ciento de emergencia. La disminución de la radiación solar incidente sobre el suelo a partir del uso de mallas plásticas, redujo la amplitud térmica del mismo y el número de plantas emergidas de esta especie. U. panicoides demostró una alta tolerancia a atrazina y susceptibilidad a metolaclor, obteniéndose control total de la especie a dosis de marbete de este último producto bajo condiciones controladas. Sin embargo a campo el control con dichos herbicidas en maíz fue parcial, lo que permitió la reposición del banco de semillas en este cultivo. La emergencia temprana de la maleza y su alta susceptibilidad al herbicida glifosato facilitaron el control de esta especie en el cultivo de soja, evitando de esta forma la producción de descendencia.

Relación entre la fragmentación del hábitat primario a escala de paisaje y la avifauna dependiente de bosque tropical en la región caribeña de Guatemala

El estudio de los efectos de la modificación del hábitat sobre la diversidad biológica tropical es un tema fundamental para la biología de la conservación. El objetivo principal de este trabajo fue evaluar el efecto de la modificación del bosque tropical a escala de paisaje, y en particular de la fragmentación del bosque, sobre las comunidades de aves en la región caribeña de Guatemala, e identificar los mecanismos ecológicos principales asociados a dichos efectos. Relevé las comunidades de aves en 123 paisajes, y estudié la relación entre: 1) la presencia de 10 especies blanco; 2) la riqueza, abundancia y composición de las aves dependientes de bosque; 3) la dinámica temporal de dicha comunidad; 4) la riqueza de ocho gremios ecológicos, y la variación en la composición y configuración del hábitat en estos paisajes, mediante modelos lineales generalizados y técnicas multivariadas. Concluí que: 1) la persistencia de las aves en paisajes modificados depende de factores que operan a escalas extra-territoriales; 2) el efecto de la cobertura de bosque sobre la comunidad de aves fue mayor, pero hubo fuertes respuestas a la fragmentación y aumentos del perímetro de las especies de interior de bosque, las granívoras, nectarívoras, e insectívoras residentes de follaje y hojarasca; 3) la dinámica comunitaria de los paisajes con cobertura mayor al 40 por ciento, independientemente del grado de fragmentación, fueron muy similares a la del bosque continuo; 4) las especies más vulnerables a la modificación poseen poca capacidad de utilizar hábitats alternativos, impidiendo la suplementación de recursos en éstos y/o restringiendo su dispersión a otros fragmentos; aquellas que se alimentan y anidan en los estratos inferiores del bosque y construyen nidos abiertos son más vulnerables a los efectos bióticos y abióticos de los bordes de bosque; las especies que son miembros comunes de grupos de alimentación son afectadas por mayores requerimientos de área y una menor amplitud de hábitat.

Aspectos culturales que determinan los límites territoriales de la producción tradicional de papa andina y su importancia para la problemática fitosanitaria : zona de integración fronteriza Argentina - Bolivia

Las fronteras presentan una dinámica particular en cuanto al comercio, la producción y el intercambio de productos de diversas características, como así también el ámbito cultural y social. La frontera entre Argentina y Bolivia con 743 km de longitud y con tres pasos internacionales importantes (La Quiaca-Villazón, Salvador Mazza - San José de Pocitos, Aguas Blancas-Bermejo) y con muchos pasos naturales de hecho, representan un continuum cultural y productivo. Este territorio y sus límites son diferentes a los límites políticos establecidos por los Estados. Las relaciones familiares y las costumbres juegan un rol clave en la rutina diaria donde el intercambio de productos de todo tipo no reconoce dichas fronteras políticas. En este tránsito constante no solo se intercambian productos sino que existe un importante potencial de traslado de plagas de importancia económica y cuarentenaria. Asimismo, los circuitos de comercialización formal e informal a ambos lados de la frontera representan potenciales vías de dispersión de plagas que es necesario identificar. El objetivo general de este trabajo es: determinar los límites territoriales de la producción de papa andina delimitando la ecorregión de producción e identificar las relaciones culturales a partir de las cuales se establecen los intercambios. Describir las formas de comercialización de papa andina que permitan identificar las variedades que se intercambian, época del año, volumen y principales vías de comercialización ya que estas representan las principales vías de ingreso de plagas. Elaborar un mapa con información secundaria identificando los puntos o vías por las cuales se moviliza la papa (ferias, fiestas, puntos de ingreso legales y de hecho) y elaborar un formulario de entrevista que permita recolectar información primaria de la dinámica local de fronteras vinculada a la producción de tubérculos andinos que complemente y profundice la información disponible y permitan corroborar, acotar e incorporar potenciales vías de ingreso de plagas. En una etapa posterior habría que realizar el trabajo de campo con entrevistas y observación de estas formas de circulación a fin de establecer el alcance territorial y cultural de dichos intercambios. Finalmente, y con el insumo de este trabajo y las entrevistas a campo diseñar un plan de trabajo conjunto entre los organismos fitosanitarios de Argentina (SENASA) y Bolivia (SENASAG) que apunte a un programa de sanidad en el cultivo de papa andina y contemple la realidad y necesidad de los productores de la ecorregión identificada

Cambios en las relaciones planta - áfido - endosimbionte mediados por estrés oxidativo provocado por ozono

El aumento del ozono en la tropósfera a niveles perjudiciales para los seres vivos es parte del cambio global. Actualmente, el 2-15 por ciento del rendimiento de los principales cultivos se pierde por el ozono. Sin embargo, este impacto debe considerarse en el contexto de la interacción con otros factores de estrés biótico y abiótico. El ozono modifica el balance oxidativo de las plantas y con ello, la susceptibilidad a plagas de insectos. En esta tesis se estudiaron los efectos directos e indirectos del ozono sobre las relaciones planta-áfido-endosimbionte, con énfasis en los antioxidantes como moduladores del crecimiento poblacional. Se evaluó el efecto directo del ozono sobre los áfidos mediante un experimento con dietas artificiales. El ozono no afectó los antioxidantes en los insectos, aunque afectó la peroxidación de lípidos (TBARS) : los TBARS fueron mayores en el tratamiento de ozono alto que en la dosis intermedia aunque similares al control. La dispersión de los áfidos fue menor y la mortalidad fue mayor en ambos tratamientos con ozono. No obstante, el crecimiento de las poblaciones establecidas a partir de los áfidos sobrevivientes y la asociación con endosimbiontes primarios y secundarios no fueron afectados por el ozono. Los áfidos (no expuestos) se establecieron exitosamente en plantas previamente expuestas o no a ozono y sus poblaciones crecieron a tasas similares aunque las plantas ozonificadas tuvieran daños visibles. En conclusión, las respuestas idiosincráticas de los áfidos frente al ozono podrían surgir de la interacción entre efectos directos e indirectos y el efecto directo podría reducir el impacto de los brotes epidémicos porque afecta la supervivencia y la dispersión de los áfidos. Además, la incorporación de los endosimbiontes al marco de estudio permitió identificar preguntas importantes que aportarán al futuro conocimiento de los efectos de la contaminación con ozono sobre los áfidos, tales como si los endosimbiontes facultativos podrían disminuir los efectos del ozono protegiéndolos contra el estrés oxidativo o suplementando su nutrición

Analyzing weed community changes in extensive farming systemas of the pampas through a functional approach

p.121-130

Analyzing weed community changes in extensive farming systemas of the pampas through a functional approach

p.121-130

Bioecología de Urochloa panicoides

Se estudiaron aspectos claves de la regulación poblacional de U. panicoides en cultivos de maíz y soja, con énfasis en los procesos de germinación, emergencia y producción de semillas. Se realizaron ensayos a campo y en condiciones controladas determinándose los factores ambientales que modifican el nivel de dormición y la emergencia de la maleza. Se realizó un estudio de demografía de U. panicoides en cultivos de maíz y soja, cuantificándose el efecto de los herbicidas y de los cultivos sobre la emergencia, supervivencia y fecundidad de la maleza. En referencia a los procesos de germinación y emergencia, las semillas después de cuatro meses de ocurrida la dispersión, permanecieron dormidas independientemente de las condiciones ambientales a las que fueron sometidas. Luego de 7 meses de postmaduración, la permanencia de las semillas a 4 ºC no solo no redujo la dormición sino que por el contrario indujo la misma. Al cabo del mismo período, las semillas sometidas a las condiciones ambientales presentes en el campo y aquellas almacenadas a 25 ºC presentaron un menor nivel de dormición y, por lo tanto, germinaron en un amplio rango de temperaturas. La temperatura base, óptima y máxima, fueron estimadas en 6, 35 y 45 ºC respectivamente. U. panicoides emergió a inicios de primavera con su principal flujo en el mes de octubre, requiriendo 250 ºC día a partir de la imbibición de las semillas, para que se produzca un 50 por ciento de emergencia. La disminución de la radiación solar incidente sobre el suelo a partir del uso de mallas plásticas, redujo la amplitud térmica del mismo y el número de plantas emergidas de esta especie. U. panicoides demostró una alta tolerancia a atrazina y susceptibilidad a metolaclor, obteniéndose control total de la especie a dosis de marbete de este último producto bajo condiciones controladas. Sin embargo a campo el control con dichos herbicidas en maíz fue parcial, lo que permitió la reposición del banco de semillas en este cultivo. La emergencia temprana de la maleza y su alta susceptibilidad al herbicida glifosato facilitaron el control de esta especie en el cultivo de soja, evitando de esta forma la producción de descendencia.

Desarrollo instrumental y medición de la resistencia a la rotura de costras de suelo

p.299-307

Arsénico en aguas subterráneas en la zona norte y centro de la Argentina

p.153-162