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.

Efectos de la distancia entre hileras a la siembra sobre los componentes del rendimiento de forraje y el uso de la radiación en el cultivo de alfalfa

La siembra de alfalfa (Medicago sativa L.) se caracteriza por presentar un arreglo espacial rectangular, i.e. mayor distancia entre hileras que entre plantas dentro de la hilera. Si se acercan las hileras de siembra se genera un arreglo espacial más cuadrado que podría influir sobre la competencia intra-específica y el aprovechamiento de los recursos, especialmente radiación. El objetivo de esta tesis fue: estudiar el efecto de la distancia entre hileras a la siembra sobre los componentes del rendimiento de forraje y la captura y eficiencia en el uso de la radiación en el cultivo de alfalfa. Se realizaron dos experimentos evaluando distancias entre hileras a la siembra en cultivos puros de alfalfa. El primero experimento fue de largo plazo y se evaluó el efecto de la distancia sobre variables productivas en dos cultivares con distinto reposo invernal (Monarca y Victoria) bajo una misma densidad de siembra. En el segundo experimento se estudió el efecto de la distancia entre hileras a la siembra, bajo una misma densidad de plantas establecida por raleo, sobre variables productivas y ecofisiológicas en un cultivo de alfalfa (Monarca) durante el primer año de producción. En ambos experimentos la producción de biomasa aérea se favoreció por los arreglos espaciales más cuadrados (p menor a 0,05) hasta una distancia óptima, entre 15 cm y 17,5 cm. Adicionalmente, se observó que en distancias cercanas hubo mayor densidad de plantas (p menor a 0,01). Las respuestas en producción de biomasa al reducir la distancia entre hileras a la siembra estuvieron determinadas por el aumento lineal en la intercepción de radiación (p menor a 0,0001) y por un patrón de tipo óptimo en la eficiencia de uso de la radiación (p menor a 0,01). Se concluye que la reducción en la distancia entre hileras a la siembra hasta una distancia óptima, entre 15 cm y 17,5 cm, es una práctica agronómica que permite establecer un arreglo espacial más favorable del cultivo de alfalfa que impacta sobre la producción de forraje.

El ambiente lumínico en plantaciones intensivas de olivo (Olea europaea L.) y su efecto sobre los determinantes y componentes del rendimiento en aceite

Maximizar la productividad en las plantaciones densas de olivo requiere de un manejo apropiado de la iluminación del canopeo. Pero el limitado conocimiento acerca de la respuesta del rendimiento a la radiación fotosintéticamente activa (PAR) dificulta su logro. Además, los periodos potencialmente críticos, donde el rendimiento sería sensible al sombreado, y el efecto de la poda sobre la respuesta a la PAR, han sido escasamente estudiados. Esta tesis se centró sobre las relaciones entre los determinantes y componentes del rendimiento, y la PAR, utilizando dos aproximaciones. En primer lugar, se caracterizó el ambiente lumínico en distintas posiciones de un seto en dos estaciones de crecimiento y se estableció su relación con los determinantes y componentes del rendimiento. Las yemas axilares e inflorescencias respondieron bilinealmente a la PAR aunque la poda alteró esta respuesta. El peso seco del fruto y la concentración de aceite respondieron linealmente a la irradiancia. En segundo lugar, se manipuló directamente el nivel de PAR (3 a 70 de PAR incidente) con redes mediasombra en árboles semi-aislados, focalizando las mediciones en una posición externa de la copa. Combinando ambos enfoques, se contrastaron las funciones de respuestas derivadas de distintas posiciones en el seto (primera aproximación) con aquellas obtenidas en una posición externa de la copa (segunda aproximación). Utilizando la segunda aproximación se demostró que la inducción floral, el cuaje y llenado del fruto son periodos críticos para el rendimiento bajo PAR limitante. También fue posible establecer que los frutos evidenciaron una mejor capacidad de recuperación después de retirar los tratamientos, cuando el periodo de post-sombreo precedió y/o aconteció durante la división celular del fruto. La información aquí generada podría mejorar el modelado de la estructura óptima del canopeo, que asegura una óptima intercepción de la PAR y un alto rendimiento.

Efectos directos e indirectos del herbicida glifosato sobre los hongos micorrícicos arbusculares en pastizales de la pampa deprimida

Los hongos micorrícicos arbusculares (HMA) son simbiontes obligados, con un importante rol en el crecimiento de las plantas y en la estructura de la comunidad vegetal. El impacto del glifosato sobre los HMA no ha sido evaluado en pastizales naturales pampeanos, donde es aplicado para promover especies invernales anuales. Se propuso como hipótesis general que el glifosato afectaría negativamente a los HMA directamente sobre las estructuras del hongo expuestas al herbicida, e indirectamente al dañar el vigor de la planta hospedante (dependiendo esto último de la especie vegetal). Primeramente, se evaluó la viabilidad de las esporas y su capacidad de colonizar raíces en suelos de un pastizal de la Pampa Deprimida tratados con la dosis recomendada a campo y con una dosis subletal para las plantas. Se detectó una disminución en la viabilidad de esporas incluso en la dosis subletal y una menor colonización radical y arbúsculos en plantas creciendo en suelos tratados con la dosis máxima. Luego, se discriminaron los efectos directos del glifosato de los indirectos sobre los HMA, utilizando Lotus tenuis y Paspalum dilatatum como plantas hospedantes. Los resultados mostraron que en ambas especies la viabilidad de esporas se vio afectada solamente por los efectos directos del glifosato, la colonización radical fue reducida tanto por los efectos directos como por los indirectos en igual medida, mientras que en el porcentaje de arbúsculos el efecto indirecto fue mayor. Por último, se evaluó el impacto a campo del glifosato sobre los HMA y la vegetación. La viabilidad de esporas se redujo cuando se aplicó la dosis máxima, siendo esta reducción distinta según la especie de HMA. La colonización radical no fue afectada, y el porcentaje de arbúsculos sólo se redujo en P. dilatatum y cuando se aplicó la dosis máxima. Respecto a la estructura de la vegetación, el glifosato provocó una reducción de la cobertura total y un aumento de la de dicotiledóneas no leguminosas. Los resultados respaldan la hipótesis general, ya que el glifosato afectó negativamente a los HMA tanto directa como indirectamente. Sin embargo, la identidad de la planta hospedante no influyó marcadamente los efectos indirectos. Esta práctica de manejo altera el funcionamiento de los HMA en el corto plazo y potencialmente en el largo plazo al alterar la comunidad vegetal. La información generada en esta tesis podrá utilizarse al momento de generar estrategias de manejo más sustentable en estos sistemas.

La aplicación de herbicidas sistémicos de amplio espectro en pastizales naturales : efectos sobre los atributos y procesos del ecosistema

Esta tesis analiza los efectos de la aplicación de un herbicida sistémico no selectivo, el glifosato, sobre atributos estructurales y funcionales de pastizales naturales pastoreados por herbívoros domésticos. Se realizaron experimentos en un establecimiento ganadero de la Pampa Deprimida, donde la pulverización recurrente de pastizales con glifosato a fin de verano para incrementar la oferta de forraje invernal se ha difundido ampliamente. La pulverización de glifosato produjo un drástico cambio de la composición florística de la vegetación y del banco de semillas, aumentando la contribución de pastos anuales invernales y disminuyendo la de pastos perennes invernales, estivales y leguminosas, redujo la riqueza y la diversidad y disminuyó la cobertura y la calidad forrajera estival. Estos cambios en la vegetación modificaron atributos funcionales, ya que la pulverización incrementó la absorción de radiación y la productividad primaria neta aérea del pastizal en invierno-primavera y las redujo en verano, pero el incremento invierno-primaveral no compensó la disminución estival. La menor producción primaria anual podría relacionarse con el menor contenido de materia orgánica y de fósforo edáfico en los lotes pulverizados. Mediante experimentos en condiciones controladas investigué la respuesta de mecanismos biológicos claves, la regeneración vegetativa y la emergencia y crecimiento de plántulas, a la aplicación de glifosato, de Paspalum dilatatum, Schedonorus arundinaceus, Lotus tenuis y Trifolium repens, principales miembros de los grupos funcionales más afectados. El glifosato provocó la muerte de todos los tejidos, impidiendo la regeneración vegetativa, y redujo la emergencia y el establecimiento de plántulas cuando se pulverizó sobre vegetación pre-existente hasta sesenta días antes de la germinación. Estos mecanismos explican, en gran medida los cambios en la composición de la vegetación y del banco de semillas. Los resultados sugieren que los drásticos cambios que la aplicación de glifosato causa en el pastizal pueden ser irreversibles, poniendo en riesgo la integridad del ecosistema y su sustentabilidad como recurso forrajero

El ambiente lumínico en plantaciones intensivas de olivo (Olea europaea L.)y su efecto sobre los determinantes y componentes del rendimiento en aceite

Maximizar la productividad en las plantaciones densas de olivo requiere de un manejo apropiado de la iluminación del canopeo. Pero el limitado conocimiento acerca de la respuesta del rendimiento a la radiación fotosintéticamente activa (PAR)dificulta su logro. Además, los periodos potencialmente críticos, donde el rendimiento sería sensible al sombreado, y el efecto de la poda sobre la respuesta a la PAR, han sido escasamente estudiados. Esta tesis se centró sobre las relaciones entre los determinantes y componentes del rendimiento, y la PAR, utilizando dos aproximaciones. En primer lugar, se caracterizó el ambiente lumínico en distintas posiciones de un seto en dos estaciones de crecimiento y se estableció su relación con los determinantes y componentes del rendimiento. Las yemas axilares e inflorescencias respondieron bilinealmente a la PAR aunque la poda alteró esta respuesta. El peso seco del fruto y la concentración de aceite respondieron linealmente a la irradiancia. En segundo lugar, se manipuló directamente el nivel de PAR (3 a 70 de PAR incidente)con redes mediasombra en árboles semi-aislados, focalizando las mediciones en una posición externa de la copa. Combinando ambos enfoques, se contrastaron las funciones de respuestas derivadas de distintas posiciones en el seto (primera aproximación)con aquellas obtenidas en una posición externa de la copa (segunda aproximación). Utilizando la segunda aproximación se demostró que la inducción floral, el cuaje y llenado del fruto son periodos críticos para el rendimiento bajo PAR limitante. También fue posible establecer que los frutos evidenciaron una mejor capacidad de recuperación después de retirar los tratamientos, cuando el periodo de post-sombreo precedió y/o aconteció durante la división celular del fruto. La información aquí generada podría mejorar el modelado de la estructura óptima del canopeo, que asegura una óptima intercepción de la PAR y un alto rendimiento.

Incidencia del flujo de vapor de agua de Resistencia (Chaco) sobre los rendimientos de trigo en la región pampeana

p.67-69

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.

Efectos de la distancia entre hileras a la siembra sobre los componentes del rendimiento de forraje y el uso de la radiación en el cultivo de alfalfa

La siembra de alfalfa (Medicago sativa L.)se caracteriza por presentar un arreglo espacial rectangular, i.e. mayor distancia entre hileras que entre plantas dentro de la hilera. Si se acercan las hileras de siembra se genera un arreglo espacial más cuadrado que podría influir sobre la competencia intra-específica y el aprovechamiento de los recursos, especialmente radiación. El objetivo de esta tesis fue: estudiar el efecto de la distancia entre hileras a la siembra sobre los componentes del rendimiento de forraje y la captura y eficiencia en el uso de la radiación en el cultivo de alfalfa. Se realizaron dos experimentos evaluando distancias entre hileras a la siembra en cultivos puros de alfalfa. El primero experimento fue de largo plazo y se evaluó el efecto de la distancia sobre variables productivas en dos cultivares con distinto reposo invernal (Monarca y Victoria)bajo una misma densidad de siembra. En el segundo experimento se estudió el efecto de la distancia entre hileras a la siembra, bajo una misma densidad de plantas establecida por raleo, sobre variables productivas y ecofisiológicas en un cultivo de alfalfa (Monarca)durante el primer año de producción. En ambos experimentos la producción de biomasa aérea se favoreció por los arreglos espaciales más cuadrados (p menor a 0,05)hasta una distancia óptima, entre 15 cm y 17,5 cm. Adicionalmente, se observó que en distancias cercanas hubo mayor densidad de plantas (p menor a 0,01). Las respuestas en producción de biomasa al reducir la distancia entre hileras a la siembra estuvieron determinadas por el aumento lineal en la intercepción de radiación (p menor a 0,0001)y por un patrón de tipo óptimo en la eficiencia de uso de la radiación (p menor a 0,01). Se concluye que la reducción en la distancia entre hileras a la siembra hasta una distancia óptima, entre 15 cm y 17,5 cm, es una práctica agronómica que permite establecer un arreglo espacial más favorable del cultivo de alfalfa que impacta sobre la producción de forraje.