La simbiosis entre pastos y hongos endofitos : su impronta aérea y subterránea en distintos contextos agroecológicos

Las plantas integran interacciones con múltiples especies mutualistas y antagonistas. Recientemente, se ha comenzado a considerar a los microorganismos simbiontes y en particular a hongos endofitos como moduladores de otras interacciones y, en consecuencia, de la estructura y el funcionamiento de las comunidades. El objetivo de esta tesis fue evaluar los efectos de la simbiosis entre pastos y hongos endofitos asexuales (Neotyphodium spp., Clavicipitaceae) sobre las comunidades del suelo y las relaciones de retroalimentación planta-suelo. Se postuló que la simbiosis Lolium multiflorum-N. occultans modifica la estructura de las comunidades aéreas a través de cambios en el suelo, y que estos efectos pueden variar con el contexto ecológico. Se realizaron ocho experimentos (en mesocosmos y a campo) en los que se manipuló la proporción de plantas con endofitos bajo distintas condiciones ambientales generadas por el pastoreo o la historia de uso. La presencia de la simbiosis redujo las tasas de descomposición y modificó la estructura de las redes tróficas del suelo, probablemente a través de la actividad radicular de la planta hospedante. La simbiosis generó respuestas de retroalimentación negativa sobre otras especies herbáceas, mejoró la capacidad invasora de L. multiflorum, aumentó la riqueza de especies vegetales y redujo la cobertura de pastos nativos y exóticos. Sin embargo, estos efectos sobre las comunidades aéreas y subterráneas fueron evidentes solo bajo ciertas condiciones dadas por el pastoreo y la historia de uso del suelo. Las interacciones múltiples que establecen las plantas y la historia del ambiente deberían ser consideradas en los modelos que describen los mecanismos que determinan la estructura y el funcionamiento de las comunidades. Esta tesis sostiene que la simbiosis pasto-endofito es más que un mutualismo defensivo ya que modula interacciones múltiples entre componentes aéreos y subterráneos e influye sobre la invasión y el ensamble de las comunidades

Competencia y alelopatía en el sistema soja (Glycine max (L.) Merr.) - Maleza (Artemisia annua L.)

La maleza altamisa (Artemisia annua L.) interfiere con el cultivo de soja por competencia y alelopatía, moduladas por estreses bióticos y abióticos (e.g. densidad, herbicida). Los aleloquímicos de altamisa (e.g. artemisinina, aceite esencial) pueden afectar directamente el crecimiento del cultivo o, indirectamente, a través de Bradyrhizobium japonicum (bacteria fijadora de N). Comprender los efectos de las interacciones en el sistema soja-altamisa es agroecológicamente relevante para diseñar prácticas que optimicen la producción y minimicen el uso de insumos. El objetivo de esta tesis fue analizar las interferencias competitivas y alelopáticas entre soja-altamisa y su impacto sobre la nodulación y el rendimiento del cultivo ante cambios en la densidad de plantas y dosis de herbicida. La metodología incluyó ensayos en: (i) parcelas a campo con distintas combinaciones de densidades cultivo-maleza y niveles de alelopatía y de herbicida, (ii) macetas a campo con distintas fuentes de aleloquímicos (biomasa seca y verde de altamisa, artemisinina pura) y suelos (arcilloso y arenoso) y (iii) laboratorio con distintos tipos y niveles de aleloquímicos. (i) Altas densidades de altamisa junto con altos niveles de aleloquímicos en el suelo no redujeron el crecimiento y rendimiento de soja y promovieron la nodulación con o sin aplicación de dosis subletales de herbicida. (ii) El rendimiento fue mayor en presencia de aleloquímicos y sustrato arcilloso. La relación entre el rendimiento y el peso de los nódulos fue positiva y los mayores valores se registraron con biomasa seca de altamisa. (iii) La artemisinina y el aceite esencial provocaron un efecto sinérgico negativo sobre el crecimiento de B. japonicum. El efecto neto de las interacciones competitivas, alelopáticas y de mutualismo generadas entre soja y altamisa dependen no solo del ambiente explorado sino del nivel de organización estudiado. En condiciones de campo (parcelas y macetas), la interacción alelopática fue positiva o neutra, mientras que en laboratorio resultó negativa.

La simbiosis con endófitos del género Neotyphodium y su impacto en la interacción del pasto hospedante con otros hongos

En los pastizales naturales se encuentran muchas especies de gramíneas asociadas a endófitos asexuales del género Neotyphodium. La persistencia de la simbiosis en las comunidades ha sido asociada a los beneficios que el endófito le confiere al hospedante frente a situaciones de herbivoría y estrés abiótico. El objetivo general de esta tesis es evaluar el impacto de la presencia del endófito sobre el desarrollo de otros hongos que forman asociaciones patogénicas con el mismo pasto hospedante y estudiar de qué manera esta triple interacción se relaciona con el resto de la comunidad y el ambiente abiótico. Como sistema de estudio se utilizó a la gramínea anual Lolium multiflorum, su endófito Neotyphodium occultans y hongos con estrategias de vida contrastantes que colonizan distintos tejidos en distintos estadios del hospedante y generan cambios diversos en su demografía y ecología. La hipótesis general de esta tesis es que la presencia de endófitos altera tanto de manera directa como indirecta la interacción entre la planta hospedante y la comunidad de patógenos, y que estos cambios impactan sobre la permanencia de la simbiosis y su interacción con el resto de la comunidad vegetal. A través de un meta-análisis y experimentos manipulativos en laboratorio, invernáculo y a campo demostramos que el mutualismo reduce la infección por diversos hongos patógenos a través de mecanismos tanto fisiológicos como ecológicos, e impacta sobre otras especies de pastos. La conclusión general de esta tesis es que esta triple interacción está lejos de ser simple como fue planteado en sus inicios. Esta interacción es compleja e incluye a otros organismos de la comunidad, tanto como mediadores de la infección o como beneficiarios de los efectos de la simbiosis.

Competencia y alelopatía en el sistema soja (Glycine max (L.) Merr.)- Maleza (Artemisia annua L.)

La maleza altamisa (Artemisia annua L.)interfiere con el cultivo de soja por competencia y alelopatía, moduladas por estreses bióticos y abióticos (e.g. densidad, herbicida). Los aleloquímicos de altamisa (e.g. artemisinina, aceite esencial)pueden afectar directamente el crecimiento del cultivo o, indirectamente, a través de Bradyrhizobium japonicum (bacteria fijadora de N). Comprender los efectos de las interacciones en el sistema soja-altamisa es agroecológicamente relevante para diseñar prácticas que optimicen la producción y minimicen el uso de insumos. El objetivo de esta tesis fue analizar las interferencias competitivas y alelopáticas entre soja-altamisa y su impacto sobre la nodulación y el rendimiento del cultivo ante cambios en la densidad de plantas y dosis de herbicida. La metodología incluyó ensayos en: (i)parcelas a campo con distintas combinaciones de densidades cultivo-maleza y niveles de alelopatía y de herbicida, (ii)macetas a campo con distintas fuentes de aleloquímicos (biomasa seca y verde de altamisa, artemisinina pura)y suelos (arcilloso y arenoso)y (iii)laboratorio con distintos tipos y niveles de aleloquímicos. (i)Altas densidades de altamisa junto con altos niveles de aleloquímicos en el suelo no redujeron el crecimiento y rendimiento de soja y promovieron la nodulación con o sin aplicación de dosis subletales de herbicida. (ii)El rendimiento fue mayor en presencia de aleloquímicos y sustrato arcilloso. La relación entre el rendimiento y el peso de los nódulos fue positiva y los mayores valores se registraron con biomasa seca de altamisa. (iii)La artemisinina y el aceite esencial provocaron un efecto sinérgico negativo sobre el crecimiento de B. japonicum. El efecto neto de las interacciones competitivas, alelopáticas y de mutualismo generadas entre soja y altamisa dependen no solo del ambiente explorado sino del nivel de organización estudiado. En condiciones de campo (parcelas y macetas), la interacción alelopática fue positiva o neutra, mientras que en laboratorio resultó negativa.