Aspectos moleculares del desarrollo de biofilms, la colonización de la planta y la emisión de compuestos orgánicos volátiles en bacterias rizosféricas. Molecular aspects of biofilm development, plant colonization and microbial volatile organic emission in rhizospheric bacteria.

Las bacterias que habitan la rizosfera y que poseen la capacidad de provocar un efecto positivo sobre las plantas son denominadas en su conjunto como Rizobacterias Promotoras del Crecimiento Vegetal (PGPR). Estas bacterias han desarrollado diferentes estrategias para adaptarse a diversas condiciones ambientales. La capacidad para responder a variaciones en la disponibilidad nutricional permite la persistencia de la bacteria en el suelo y mejora sus posibilidades para colonizar la planta hospedadora. En la naturaleza, a menudo las bacterias se encuentran en estructuras de comunidades de microorganismos interconectados denominados biofilms, con un estilo de vida diferente al de la vida en forma planctónica. La formación del biofilm podría representar una estrategia de supervivencia de la rizobacteria a condiciones adversas del suelo. Por Microscopía Confocal de Barrido Láser (CLSM), hemos observado que Rhizobium leguminosarum desarrolla un biofilm característico sobre una superficie abiótica. Hemos identificado algunos de los factores genéticos que influyen en su formación. El presente proyecto propone avanzar en el conocimiento de los factores ambientales y genéticos que influyen sobre la capacidad de las rizobacterias para formar biofilms y su impacto en la interacción con las plantas. A través de enfoques genéticos (mutacionales y de expresión génica) y análisis por CLSM nos proponemos acercarnos a un modelo de los factores de superficie, extracelulares y regulatorios propios de la bacteria que influyen en las propiedades de adhesión y la formación de biofilms. Por último, se intentará correlacionar la emisión de compuestos orgánicos volátiles por las bacterias rizosféricas con ciertos aspectos de la promoción del crecimiento de las plantas.

Variabilidad paleoambiental desde el Último Máximo Glacial en la región Centro-Sur de Argentina: Paleocirculación atmosférica, variabilidad hidroclimática y dimensión humana. Palaeoenvironmental variability from the Last Glacial Maximum in the Central-Southern region of Argentina: Atmospheric Palaeocirculation, Hydroclimatic Variability and Human Dimension.

El proyecto tiene como propósito caracterizar la variabilidad de la paleocirculación atmosférica en las latitudes medias de Sudamérica, su efecto sobre la fluctuación hidroclimática regional y la vulnerabilidad humana frente a los cambios ocurridos desde el Ultimo Máximo Glacial/Holoceno. El enfoque inter y multidisciplinaro aquí planteado para analizar la varibiliad hidroclimática pasada, sus causas y consecuencias, es inédito para esta región del país. El mismo contempla: a) análisis de archivos climáticos sedimentarios con una aproximación de multi-indicadores (sedimentología, geoquímica, isótopos estables y radiogénicos, mineralogía, ostrácodos y moluscos); b) determinación de la dinámica actual y pasada del polvo atmosférico (PA) combinando mediciones in situ y en registros sedimentarios y c) análisis de restos óseos humanos y malacológicos en sitios arqueológicos.Se contempla: a) Efectuar análisis de multi-indicadores de registros climáticos naturales almacenados en sistemas lacustres de la región Pampeana (S. Ambargasta, Mar Chiquita, Pocho, Melincué, Lagunas Encadenadas del Oeste de Buenos Aires) y en secuencias loessicas para inferir la variabilidad de la circulación atmosférica desde el UMG; b) Ampliar la resolución temporal de las reconstrucciones climáticas para ventanas de tiempo seleccionadas; c) Analizar la señal geoquímica del registro sedimentario de fases climáticas contrastantes; d) Identificar la variabilidad temporal de la procedencia y de los procesos actuantes mediante análisis mineralógicos y geoquímicos; e) Analizar el ambiente actual para calibrar indicadores ambientales o proxies (isótopos, flujo de sedimentos, geoquímica, moluscos y ostrácodos) con el escenario climático contemporáneo; f) Analizar en conjunto los archivos climáticos para inferir patrones de paleocirculación atmosférica regional y g) Dilucidar estrategias adaptativas y la historia biológica de poblaciones humanas en la región central de Argentina durante fases climáticas diversas.Este proyecto aborda uno de los aspectos menos conocidos de las reconstrucciones paleoambientales, que está relacionado con rol del material eólico derivado del Hemisferio Sur y el impacto que genera sobre el ciclo regional del Carbono. A pesar que el sur de Sudamérica es una de las áreas claves para entender este aspecto, no se conoce de forma acabada la incidencia de los cambios ambientales sobre el flujo de PA o el efecto de futuros cambios climáticos y/o uso de la tierra.La actividad planteada tiene implicancias directas sobre múltiples disciplinas como las ciencias atmosféricas, geoquímica, sedimentología, paleoclimatologia y bioarqueología. Nuestros resultados permitirán mejorar el entendimiento del cambio climático regional, la dinámica del polvo y su rol como forzante del sistema climático, la variabilidad hidrológica presente y pasada y la respuesta por parte de las poblaciones humanas. Profundizar el estudio de los cambios paleoclimáticos y bioarqueológicos en la región permitirá analizar la variabilidad hidroclimática y determinar su relación con las situaciones de crisis y vulnerabilidad del pobamiento humano. Asimismo, la inferencia de cambios para períodos con mínima o sin influencia humana es una herramienta clave para mejorar el conocimiento de las fluctuaciones climáticas del área extratropical Sudamericana. Estos resultados permitirán analizar no sólo los mecanismos operados en el sistema climático pasado sino también aquellos factores que explicarían el gran cambio hidroclimático registrado desde 1970 cuyos efectos han impactado claramente sobre las actividades socio-económicos en la región central Argentina.

Espectroscopía de emisión de rayos x. Aplicación a la caracterización de materiales. X-ray emission spectroscopy. Application to materials characterization

La idea principal del proyecto abarca el estudio de parámetros y fenómenos físicos. Los avances logrados se aplicarán al desarrollo de software y metodologías para cuantificación de materiales mediante microanálisis con sonda de electrones y microscopía electrónica de barrido. El microanálisis no es una técnica absoluta, sino que requiere de estándares de referencia, para obviar el uso de ciertos parámetros geométricos y atómicos difíciles de conocer con una precisión adecuada. Para contar con un método sin estándares debe abordarse la determinación de parámetros atómicos e instrumentales, que es uno de los aspectos que se desea encarar en este proyecto. Por otro lado, también se pretende incluir los parámetros estudiados en un software de cuantificación desarrollado por integrantes del proyecto. Otro de los propósitos del plan de trabajo es estudiar la potencialidad de la resolución espacial de una microsonda de electrones con el fin de desarrollar una metodología para caracterizar interfases, bordes de granos e inclusiones, con resolución submicrométrica, ya que los métodos tradicionales de cuantificación se restringen al caso de muestras planas y homogéneas dentro del volumen de interacción, pero la caracterización de inhomogeneidades a nivel micrométrico no ha sido desarrollada todavía, salvo algunas excepciones. The main idea of this project involves the study of physical parameters and phenomena. The concretion of the different goals will permit the elaboration of softeare and methodologies for materials characterization by means of electron probe microanalysis and scanning microscopy. Electron probe microanalysis is not an absolute technique, but requires reference standards in order not to involve certain geometrical and atomic parameters for which high uncertainties cannot be avoided. In order to have standardless method, the determination of atomic and instrumental parameters must be accomplished, as will be faced through this project. Complementary, the parameters studied will be included in a quantification software developed in our research group of FaMAF. Another objective of this activity plan is to study the spatial resolution potentiality of a focalized electron beam, with the aim of characterizing interphases, grain boundaries and inclusions with submicron sensitivity, since the traditional quantification procedures are restricted to flat homogeneous samples, whereas the characterization of inhomogeneities has not been developed yet.

Dinámica y cinética de los procesos físicos y químicos del radical OH con compuestos orgánicos volátiles (COVs) de relevancia atmosférica. Dynamics and kinetics of the physical and chemical processes of OH radicals with atmospheric relevant volatile organic compounds (VOCs)

El objetivo del presente proyecto es estudiar los procesos físicos y químicos del radical OH con compuestos orgánicos volátiles (COVs), con los cuales sea factible la formación de agregados de van der Waals (vdW) responsables de la curvatura en los gráficos de Arrhenius, empleando técnicas modernas, complementarias entre si y novedosas en el país. El problema será abordado desde tres perspectivas complementarias: 1) estudios cinéticos, 2) estudios mecanísticos y de distribución de productos y 3) estudios de la dinámica de los procesos físicos y químicos. La finalidad es alcanzar una mejor comprensión de los mecanismos que intervienen en el comportamiento químico de especies presentes en la atmósfera y obtener datos cinéticos de alta calidad que puedan alimentar modelos computacionales capaces de describir la composición de la atmósfera, presente y futura. Los objetivos son estudiar: 1) mediante fotólisis láser pulsada con detección por fluorescencia inducida por láser (PLP-LIF), en reactores de flujo, la cinética de reacción del radical OH(v”=0) con COVs que presentan gráficos de Arrhenius curvos con energías de activación negativas, tales como alcoholes insaturados, alquenos halogenados, éteres halogenados, ésteres alifáticos; 2) en una cámara de simulación de condiciones atmosféricas de gran volumen (4500 L), la identidad y el rendimiento de productos de las reacciones mencionadas, a fines de evaluar su impacto atmosférico y dilucidar los mecanismos de reacción; 3) mediante haces moleculares y espectroscopía láser, la estructura y reactividad de complejos de vdW entre alcoholes insaturados o aromáticos (cresoles) y el radical OH, como modelo de los aductos propuestos como responsables de la desviación al comportamiento de Arrhenius de las reacciones mencionadas; 4) mediante PLP-LIF y expansiones supersónicas, las constantes específicas estado a estado (ksts) de relajación/reacción del radical OH(v”=1-4) vibracionalmente excitado con los COVs mencionados. Los resultados experimentales obtenidos serán contrastados con cálculos ab-initio de estructura electrónica, los cuales apoyarán las interpretaciones, permitirán proponer estructuras de estados de transición y aductos colisionales, como así también calcular las frecuencias de vibración de los complejos de vdW para su posterior asignación en los espectros LIF y REMPI. Asimismo, los mecanismos de reacción propuestos y los parámetros cinéticos medidos experimentalmente serán comparados con aquellos obtenidos por cálculos teóricos. The aim of this project is to study the physical and chemical processes of OH radicals with volatile organic compounds (VOCs) with which the formation of van der Waals (vdW) clusters, responsible for the observed curvature in the Arrhenius plots, might be feasible. The problem will be addressed as follow : 1) kinetic studies; 2) products distribution and mechanistic studies and 3) dynamical studies of the physical and chemical processes. The purpose is to obtain a better understanding of the mechanisms that govern the chemical behavior of species present in the atmosphere and to obtain high quality kinetic data to be used as input to computational models. We will study: 1) the reaction kinetics of OH (v”=0) radicals with VOCs such as unsaturated alcohols, halogenated alkenes, halogenated ethers, aliphatic esters, which show curved Arrhenius plots and negative activation energies, by PLP-LIF, in flow systems; 2) in a large volume (4500 L) atmospheric simulation chamber, reaction products yields in order to evaluate their atmospheric impact and reaction mechanisms; 3) using molecular beams and laser spectroscopy, the structure and reactivity of the vdW complexes formed between the unsaturated or aromatic alcohols and the OH radicals as a model of the adducts proposed as responsible for the non-Arrhenius behavior; 4) the specific state-to-state relaxation/reaction rate constants (ksts) of the vibrationally excited OH (v”=1-4) radical with the VOCs by PLP-LIF and supersonic expansions. Ab-initio calculations will be carried out to support the interpretation of the experimental results, to obtain the transition state and collisional adducts structures, as well as to calculate the vibrational frequencies of the vdW complexes to assign to the LIF and REMPI spectra. Also, the proposed reaction mechanisms and the experimentally measured kinetic parameters will be compared with those obtained from theoretical calculations.