黄土高原灌木林地水分环境特性研究

通过对黄土高原试验示范区的多年定位观测试验 ,并结合调查数据 ,分析了该区灌木林地的土壤水分循环过程 ,大气降水分配特点 ,揭示了灌木林蒸腾耗水特征 ,以及土壤水分动态趋势 ,总结了沙棘、柠条灌木林地土壤水分平衡规律 ,从而为黄土高原绿化、灌木林的合理布局和经营提供了一定的科学依据。

Bioorganic/inorganic hybrid composition of sponge spicules: Matrix of the giant spicules and of the comitalia of the deep sea hexactinellid Monorhaphis

The giant basal spicules of the siliceous sponges Monorhaphis chuni and Monorhaphis intermedia (Hexactinellida) represent the largest biosilica structures on earth (up to 3 m long). Here we describe the construction (lamellar organization) of these spicules and of the comitalia and highlight their organic matrix in order to understand their mechanical properties. The spicules display three distinct regions built of biosilica: (i) the outer lamellar zone (radius: >300 mu m), (ii) the bulky axial cylinder (radius: <75 mu m), and (iii) the central axial canal (diameter: <2 mu m) with its organic axial filament. The spicules are loosely covered with a collagen net which is regularly perforated by 7-10 mu m large holes; the net can be silicified. The silica layers forming the lamellar zone are approximate to 5 mu m thick; the central axial cylinder appears to be composed of almost solid silica which becomes porous after etching with hydrofluoric acid (HF). Dissolution of a complete spicule discloses its complex structure with distinct lamellae in the outer zone (lamellar coating) and a more resistant central part (axial barrel). Rapidly after the release of the organic coating from the lamellar zone the protein layers disintegrate to form irregular clumps/aggregates. In contrast, the proteinaceous axial barrel, hidden in the siliceous axial cylinder, is set up by rope-like filaments. Biochemical analysis revealed that the (dominant) molecule of the lamellar coating is a 27-kDa protein which displays catalytic, proteolytic activity. High resolution electron microscopic analysis showed that this protein is arranged within the lamellae and stabilizes these surfaces by palisade-like pillars. The mechanical behavior of the spicules was analyzed by a 3-point bending assay, coupled with scanning electron microscopy. The load-extension curve of the spicule shows a biphasic breakage/cracking pattern. The outer lamellar zone cracks in several distinct steps showing high resistance in concert with comparably low elasticity, while the axial cylinder breaks with high elasticity and lower stiffness. The complex bioorganic/inorganic hybrid composition and structure of the Monorhaphis spicules might provide the blueprint for the synthesis of bio-inspired material, with unusual mechanical properties (strength, stiffness) without losing the exceptional properties of optical transmission. (C) 2007 Elsevier Inc. All rights reserved.

中国海豆蟹科Family Pinnotheridae分类学研究

本文根据中国科学院海洋研究所收藏的豆蟹科标本和国内外相关文献，进行了中国海域豆蟹科的分类学研究。作者克服了豆蟹科分类难度大，研究积累较少，种的界限不清等困难，在短期内初步查清了中国海域豆蟹科种类及分布情况，共记述5亚科12属 40种。发现4新记录属，9新记录种，和豆蟹属1未定种Pinnotheres sp.，丰富了中国海豆蟹科区系内容，列出了共栖种中国海域全部记录过的宿主。 作者对鉴定过程中出现的疑难问题：“中型三强蟹Tritodynamia intermedia Shen, 1935是否为霍氏三强蟹 Tritodynamia horvathi Nobili, 1905的同物异名” 进行了细致比较、研究，否定了通行多年的Sakai（1976）的“T. intermedia Shen为T. horvathi Nobili的次异名”的结论，肯定了二者均为有效种。 对中国海域豆蟹科种类地理分布初步研究表明其分布与日本海域和东南亚海域都有相似之处，但有显著不同：仅发现于中国海域而未见于日本海域的豆蟹属Pinnotheres多达8种：涨腹豆蟹Pinnotheres excussus Dai et al., 1980，球豆蟹Pinnotheres pilulus Dai et al., 1980，锯颚豆蟹Pinnotheres serrignathus Shen, 1932，宽豆蟹Pinnotheres dilatatus Shen, 1932，青岛豆蟹Pinnotheres tsingtaoensis Shen, 1932，海阳豆蟹Pinnotheres haiyangensis Shen, 1932，钝颚豆蟹Pinnotheres obtusidentata（Dai et al., 1980），光豆蟹Pinnotheres luminatus Dai et al., 1980）；仅发现于中国海域的三强蟹属Tritodynamia有4种：福建三强蟹Tritodynamia fujianensis Chen, 1979，长腿三强蟹Tritodynamia longipropodum Dai et al., 1980，宽身三强蟹 Tritodynamia dilatatum Yang et Sun,1996和海南三强蟹 Tritodynamia hainanensis Dai et al.g, 1980；而未发现于中国海域的日本特有种多达13种。结果表明这一类群由于共栖和地域分化程度较高乃至地区性特有种数显著较多。 论文通过对豆蟹科系统分类和初步的动物地理学研究，搞清了中国海豆蟹科的种和分布、多样性及其宿主等基本情况。为今后研究豆蟹科种类生物学、生态学特性提供了基础资料。

Identification of a silicatein(-related) protease in the giant spicules of the deep-sea hexactinellid Monorhaphis chuni

Silicateins, members of the cathepsin L family, are enzymes that have been shown to be involved in the biosynthesis/condensation of biosilica in spicules from Demospongiae (phylum Porifera), e. g. Tethya aurantium and Suberites domuncula. The class Hexactinellida also forms spicules from this inorganic material. This class of sponges includes species that form the largest biogenic silica structures on earth. The giant basal spicules from the hexactinellids Monorhaphis chuni and Monorhaphis intermedia can reach lengths of up to 3 m and diameters of 10 mm. The giant spicules as well as the tauactines consist of a biosilica shell that surrounds the axial canal, which harbours the axial filament, in regular concentric, lamellar layers, suggesting an appositional growth of the spicules. The lamellae contain 27 kDa proteins, which undergo post-translational modification (phosphorylation), while total spicule extracts contain additional 70 kDa proteins. The 27 kDa proteins cross-reacted with anti-silicatein antibodies. The extracts of spicules from the hexactinellid Monorhaphis displayed proteolytic activity like the silicateins from the demosponge S. domuncula. Since the proteolytic activity in spicule extracts from both classes of sponge could be sensitively inhibited by E-64 (a specific cysteine proteinase inhibitor), we used a labelled E-64 sample as a probe to identify the protein that bound to this inhibitor on a blot. The experiments revealed that the labelled E-64 selectively recognized the 27 kDa protein. Our data strongly suggest that silicatein(-related) molecules are also present in Hexactinellida. These new results are considered to also be of impact for applied biotechnological studies.

The unique skeleton of siliceous sponges (Porifera; Hexactinellida and Demospongiae) that evolved first from the Urmetazoa during the Proterozoic: a review

Sponges (phylum Porifera) had been considered as an enigmatic phylum, prior to the analysis of their genetic repertoire/tool kit. Already with the isolation of the first adhesion molecule, galectin, it became clear that the sequences of sponge cell surface receptors and of molecules forming the intracellular signal transduction pathways triggered by them, share high similarity with those identified in other metazoan phyla. These studies demonstrated that all metazoan phyla, including Porifera, originate from one common ancestor, the Urmetazoa. The sponges evolved prior to the Ediacaran-Cambrian boundary (542 million years ago [myr]) during two major "snowball earth events", the Sturtian glaciation (710 to 680 myr) and the Varanger-Marinoan ice ages (605 to 585 myr). During this period the ocean was richer in silica due to the silicate weathering. The oldest sponge fossils (Hexactinellida) have been described from Australia, China and Mongolia and are thought to have existed coeval with the diverse Ediacara fauna. Only little younger are the fossils discovered in the Sansha section in Hunan (Early Cambrian; China). It has been proposed that only the sponges possessed the genetic repertoire to cope with the adverse conditions, e.g. temperature-protection molecules or proteins protecting them against ultraviolet radiation. The skeletal elements of the Hexactinellida (model organisms Monorhaphis chuni and Monorhaphis intermedia or Hyalonema sieboldi) and Demospongiae (models Suberites domuncula and Geodia cydonium), the spicules, are formed enzymatically by the anabolic enzyme silicatein and the catabolic enzyme silicase. Both, the spicules of Hexactinellida and of Demospongiae, comprise a central axial canal and an axial filament which harbors the silicatein. After intracellular formation of the first lamella around the channel and the subsequent extracellular apposition of further lamellae the spicules are completed in a net formed of collagen fibers. The data summarized here substantiate that with the finding of silicatein a new aera in the field of bio/inorganic chemistry started. For the first time strategies could be formulated and experimentally proven that allow the formation/synthesis of inorganic structures by organic molecules. These findings are not only of importance for the further understanding of basic pathways in the body plan formation of sponges but also of eminent importance for applied/commercial processes in a sustainable use of biomolecules for novel bio/inorganic materials.

Distribution and species diversity of plant communities along transect on the Northeastern Tibetan plateau

The distribution and species diversity of plant communities along a 600 km transect through the northeastern Tibetan Plateau (32 degrees 42'-35 degrees 07' N, 101 degrees 02'-97 degrees 38' E) with altitudes from 3255 to 4460 m are described. The transect started from the Youyi Bridge of Banma through Dari, Maqin and Maduo to Zaling Lake. The data from 47 plots along the transect are summarized and analyzed. The mean annual temperature, the mean annual rainfall and the length of growing season decreases from 2.6 to -4.5 degrees C, from 767.2 to 240.1 mm, from 210 to 140 days, respectively, along the transect from the southeastern Banma to northwestern Zaling Lake. The number of vascular plant species recorded in 47 plots is 242 including 2 tree, 34 shrub, 206 herb species. Main vegetation types on the transect from southeast to northwest are: Sabina convallium forest, Picea likiangensis forest, Pyracantha fortuneana + Spiraea alpina shrub, Hippophae neurocarpu shrub, Sibiraea angustata + Polygonum viviparum shrub, Stellera chamaejasme herb meadow, Potentilla fruticosa + Salix obscura + Carex sp. Shrub, Kobresia capillifolia meadow, P. froticosa + Kobresia humilis shrub, Caragana jubata + S. obscura shrub, Kobresia tibetica meadow, Kobresia pygmaea meadow, K. pygmaea + Stipa purpurea steppe meadow, Stipa purpurea steppe. Plant richness and diversity index all showed a decreasing trend with increasing of elevation along transect from southeast to northwest. Detailed information on altitudinal ranges and distribution of the alpine vegetation, vascular flora and environments over the alpine zone at northeastern Tibetan Plateau provides baseline records relevant to future assessment of probable effects of global climate changes.

中国北方典型生态区表土孢粉组合特征及其与现代植被和气候的关系

Surface pollen assemblages and their relationhips with the modern vegetation and climate provide a foundation for investigating palaeo-environment conditions by fossil pollen analysis. A promising trend of palynology is to link pollen data more closely with ecology. In this study, I summarized the characteristics of surface pollen assemblages and their quantitative relation with the vegetation and climate of the typical ecological regions in northern China, based on surface pollen analysis of 205 sites and investigating of modern vegetation and climate. The primary conclusions are as follows:The differences in surface pollen assemblages for different vegetation regions are obvious. In the forest communities, the arboreal pollen percentages are more than 30%, herbs less than 50% and shrubs less than 10%; total pollen concentrations are more than 106 grains/g. In the steppe communities, arboreal pollen percentages are generally less than 5%; herb pollen percentages are more than 90%, and Artemisia and Chenopodiaceae are dominant in the pollen assemblages; total pollen concentrations range from 103 to 106 grains/g. In the desert communities, arboreal pollen percentages are less than 5%. Although Chenopodiaceae and Artemisia still dominate the pollen assemblages, Ephedra, Tamaricaceae and Nitraria are also significant important in the pollen assemblages; total pollen concentrations are mostly less than 104grains/g. In the sub-alpine or high and cold meadow communities, arboreal pollen percentages are less than 30%. and Cyperaceae is one of the most significant-taxa in the pollen assemblages. In the shrub communities, the pollen assemblages are consistent with the zonal vegetation; shrub pollen percentages are mostly less than 20%, except for Artemisia and Hippophae rhamnoides communities.There are obvious trends for the pollen percentage ratios of Artemisia to Chenopodiaceae (A/C), Pinus to Artemisia (P/A) and arbor to non-arbor (AP/NAP) in the different ecological regions. In the temperate deciduous broad-leaved forest region, the P/A ratios are generally higher than 0.1, the A/C ratios higher than 2 and the AP/NAP ratios higher than 0.3. In the temperate steppe regions, the P/A ratios are generally less than 0.1, the A/C ratios higher than 1 and the AP/NAP ratios less than 0.1. In the temperate desert regions, the P/A ratios are generally less than 0.1, the A/C ratios less than 1, and the AP/NAP ratios less than 0.1.The study on the representation and indication of pollen to vegetation shows that Pinus, Artemisia, Betula, Chenopodiaceae, Ephedra, Selaginella sinensis etc. are over-representative in the pollen assemblages and can only indicate the regional vegetation. Some pollen types, such as Quercus, Carpinus, Picea, Abies, Elaeagus, Larix, Salix, Pterocelis, Juglans, Ulmus, Gleditsia, Cotinus, Oleaceae, Spiraea, Corylus, Ostryopsis, Vites, Tetraena, Caragana, Tamaricaceae, Zygophyllum, Nitraria, Cyperaceae, Sanguisorba etc. are under-representative in the pollen assemblages, and can indicate the plant communities well. Populus, Rosaceae, Saxifranaceae, Gramineae, Leguminosae, Compositae, Caprifoliaceae etc. can not be used as significant indicators to the plants.The study on the relation of pollen percentages with plant covers shows that Pinus pollen percentages are more than 30% where pine trees exist in the surrounding region. The Picea+Abies pollen percentages are higher than 20% where the Picea+Abies trees are dominant in the communities, but less than 5% where the parent plants are sparse or absent. Larix pollen percentages vary from 5% to 20% where the Larix trees are dominant in the communities, but less than 5% where the parent plants are sparse or absent. Betula pollen percentages are higher than 40% where the Betula trees are dominant in the communities" but less than 5% where the parent plants are sparse or absent. Quercus pollen percentages are higher than 10% where the Quercus trees are dominant in the communities, but less than 1% where the parent plants sparse or absent. Carpinus pollen percentages vary from 5% to 15% where the Carpinus trees are dominant in the communities, but less than 1% where the parent plants are sparse or absent. Populus pollen percentages are about 0-5% at pure Populus communities, but cannot be recorded easily where the Populus plants mixed with other trees in the communities. Juglans pollen accounts for 25% to 35% in the forest of Juglans mandshurica, but less than 1% where the parent plants are sparse or absent. Pterocelis pollen percentages are less than 15% where the Pterocelis trees are dominant in the communities, but cannot be recorded easily where the parent plants are sparse or absent. Ulmus pollen percentages are more than 8% at Ulmus communities, but less than 1% where the Ulmus plants mixed with other trees in the communities. Vitex pollen percentages increase along with increasing of parent plant covers, but the maximum values are less than 10 %. Caragana pollen percentages are less than 20 % where the Caragana plant are dominant in the communities, and cannot be recorded easily where the parent plants are sparse or absent. Spiraea pollen percentages are less than 16 % where the Spiraea plant are dominant in the communities, and cannot be recorded easily where the parent plants are sparse or absent.The study on the relation of surface pollen assemblages with the modern climate shows that, in the axis 1 of DCA, surface samples scores have significant correlation with the average annual precipitations, and the highest determination coefficient (R2) is 0.8 for the fitting result of the third degree polynomial functions. In the axis 2 of DCA, the samples scores have significant correlation with the average annual temperatures, average July temperatures and average January temperatures, and the determination coefficient falls in 0.13-0.29 for the fitting result of the third degree polynomial functions with the highest determination coefficient for the average July temperature.The sensitivity of the different pollen taxa to climate change shows that some pollen taxa such as Pinus, Quercus, Carpinus, Juglans, Spiraea, Oleaceae, Gramineae, Tamariaceae and Ephedra are only sensitive to the change in precipitation.

Evaluation of microbial adjuncts and their effect on the ripening of cheddar cheese

A bacteriocin-producing strain of Lactobacillus paracasei DPC 4715 was used as an adjunct culture in Cheddar cheese in order to control the growth of “wild” nonstarter lactic acid bacteria. No suppression of growth of the indicator strain was observed in the experimental cheese. The bacteriocin produced by Lactobacillus paracasei DPC 4715 was sensitive to chymosin and cathepsin D and it may have been cleaved by the rennet used for the cheese manufactured or by indigenous milk proteases. A series of studies were performed using various microbial adjuncts to influence cheese ripening. Microbacterium casei DPC 5281, Corynebacterium casei DPC 5293 and Corynebacterium variabile DPC 5305 were added to the cheesemilk at level of 109 cfu/ml resulting in a final concentration of 108 cfu/g in Cheddar cheese. The strains significantly increased the level of pH 4.6-soluble nitrogen, total free amino acids after 60 and 180 d of ripening and some individual free amino acids after 180 d. Yarrowia lipolytica DPC 6266, Yarrowia lipolytica DPC 6268 and Candida intermedia DPC 6271 were used to accelerate the ripening of Cheddar cheese. Strains were grown in YG broth to a final concentration of 107 cfu/ml, microfluidized, freeze-dried and added to the curd during salting at level of 2% w/w. The yeasts positively affected the primary, secondary proteolysis and lipolysis of cheeses and had aminopeptidase, dipeptidase, esterase and 5’ phosphodiestere activities that contributed to accelerate the ripening and improve the flavor of cheese. Hafia alvei was added to Cheddar cheesemilk at levels of 107 cfu/ml and 108 cfu/ml and its contribution during ripening was evaluated. The strain significantly increased the level of pH 4.6-soluble nitrogen, total free amino-acids, and some individual free amino-acids of Cheddar cheese, whereas no differences in the urea-polyacrylamide gel electrophoresis (urea-PAGE) electrophoretograms of the cheeses were detected. Hafia alvei also significantly increased the level of some biogenic amines. A low-fat Cheddar cheese was made with Bifidobacterium animalis subsp. lactis, strain BB-12® at level of 108 cfu/ml, as a probiotic adjunct culture and Hi-Maize® 260 (resistant high amylose maize starch) at level of 2% and 4% w/v, as a prebiotic fiber which also played the role of fat replacer. Bifidobacterium BB-12 decreased by 1 log cycle after 60 d of ripening and remained steady at level of ~107 cfu/g during ripening. The Young’s modulus also increased proportionally with increasing levels of Hi-maize. Hencky strain at fracture decreased over ripening and increased with increasing in fat replacer. A cheese based medium (CBM) was developed with the purpose of mimicking the cheese environment at an early ripening stage. The strains grown in CBM showed aminopeptidase activity against Gly-, Arg-, Pro- and Phe-p-nitroanalide, whereas, when grown in MRS they were active against all the substrates tested. Both Lb. danicus strains grown in MRS and in CBM had aminotransferase activity towards aromatic amino acids (Phe and Trp) and also branched-chain amino acids (Leu and Val). Esterase activity was expressed against p-nitrophenyl-acetate (C2), pnitrophenyl- butyrate (C4) and p-nitrophenyl-palmitate (C16) and was significantly higher in CBM than in MRS.

Brotado pre cosecha y pre germinado en cebada cervecera : predicción de la susceptibilidad del cultivo basada en el ambiente y manejo pos cosecha de los granos dañados

El grano de cebada cervecera (Hordeum vulgare L.) debe conservar su capacidad germinativa para poder ser malteado. El brotado pre-cosecha (BPC) y el pre-germinado obstaculizan la consecución de este objetivo. El objeto de esta tesis fue desarrollar conocimientos y herramientas tecnológicas que permitan manejar la susceptibilidad a estas adversidades en pre- y pos-cosecha del cultivo. Se evaluó el efecto del ambiente durante el llenado de granos sobre la dinámica de salida de la dormición y la susceptibilidad a BPC del cultivo y se estudiaron relaciones entre el nivel de pregerminado y la longevidad potencial (Ki) de lotes de cebada, en los principales cultivares comerciales de uso actual en Argentina. Ni la disponibilidad de nitrógeno del suelo ni el fotoperíodo medio durante el llenado tuvieron efectos sobre el nivel de dormición de los granos y la susceptibilidad a BPC del cultivo. La baja disponibilidad hídrica durante el llenado y las altas temperaturas imperantes durante las últimas etapas de este período aumentaron la susceptibilidad a BPC en todos los cultivares con resistencia intermedia a brotado, existiendo interacción entre ambos factores ambientales. Se desarrollaron modelos predictivos de la susceptibilidad a BPC basados en los efectos del ambiente térmico, para cada cultivar. Si la susceptibilidad es alta y existe pronóstico de lluvias el productor de cebada puede anticipar la cosecha y secar artificialmente. El pre-germinado no afectó la viabilidad inicial pero sí la longevidad potencial de los lotes de cebada. Se encontraron asociaciones positivas entre este último parámetro y el valor de Falling Number de los lotes. Esto permite la predicción de la viabilidad de un lote de cebada durante su almacenamiento en la maltería, y el diseño de las condiciones de almacenaje según el nivel de daño por pre-germinado y los requerimientos de la industria

Relación productividad - diversidad dentro y entre niveles tróficos de un ecosistema de pastizal

Existe un interés histórico por las relaciones diversidad-productividad dentro y entre niveles tróficos y las relaciones diversidad-diversidad y productividad-productividad entre niveles tróficos. Sin embargo, no existe consenso en la forma de las relaciones, sus determinantes, los mecanismos subyacentes o la dirección causal entre las variables. El objetivo central fue analizar las relaciones mencionadas en un ecosistema de pastizal inundable a diferentes escalas espacio-temporales a lo largo de gradientes ambientales. Se realizaron dos experimentos observacionales a escala de comunidad y metacomunidad con respuestas de plantas, uno en lagos de Uruguay y otro en comunidades circundantes a lagos en Argentina y un experimento manipulativo en la matriz del pastizal de Argentina que integró respuestas de plantas e invertebrados. En los lagos la relación diversidad-productividad fue positiva y dependió de variables ambientales y de la escala espacial y temporal. En las comunidades circundantes la relación fue positiva, dependió de variables ambientales y la escala espacial, pero no de la temporal. En el experimento manipulativo, la disminución de la productividad de productores primarios redujo su diversidad. Contrariamente, la disminución de la diversidad aumentó la productividad, aunque sólo en condiciones iniciales de productividad primaria intermedia. Dentro de los niveles tróficos de consumidores las relaciones diversidad-productividad fueron positivas. Entre los niveles tróficos, las cascadas ascendentes estuvieron dadas por la productividad primaria y no por su diversidad: la disminución de la productividad primaria redujo la diversidad de herbívoros, aumentó la de omnívoros y no afectó la de carnívoros. La presencia de consumidores produjo una cascada descendente que disminuyó la diversidad y productividad primaria. En síntesis la relación diversidad-productividad primaria no solo es una propiedad del sistema, sino también una consecuencia de las variaciones ambientales, de la escala espacial y temporal y del sentido causal considerado. Además, la productividad primaria afecta a los consumidores y estos afectan la diversidad y la productividad primaria, pero no a su relación.

Mecanismos de tolerancia a sequía y sus efectos sobre la habilidad competitiva de pastos de la estepa patagónica

En zonas áridas y semiáridas, las estrategias evolutivas de uso del agua determinan la posibilidad de coexistencia, entre especies vegetales. El objetivo propuesto de evaluar si existen diferencias en los niveles de tolerancia a sequía entre pastos que coexisten en un sistema semiárido patagónico, y si dichas diferencias determinan su capacidad de competir por el agua y el resultado de esa competencia a largo plazo. Se estudiaron 4 especies de pastos: Bromus pictus, Poa ligularis, Pappostipa speciosa y Festuca pallescens. En dos experimentos controlados P. speciosa fue la especie más tolerante (menor efecto de la sequía sobre la biomasa), la menos plástica y la de menor crecimiento potencial. En el otro extremo, B. pictus fue la menos tolerante, más plástica y con mayor crecimiento potencial. P. ligularis junto con F. pallescens, esta última proveniente de un ambiente con mayor productividad, resultaron ser especies de plasticidad y crecimiento potencial intermedios. En un experimento de dos años de duración en el campo, la especie menos tolerante (B. pictus) mostró menor habilidad competitiva que la más tolerante (P. speciosa) solamente cuando la disponobilidad de agua era baja y su competidora era de mayor tamaño. Mediante modelos de Markov, basados en mapas sucesivos de vegetación, de parcelas permamentes clausuradas al pastoreo, se observó para una ventana temporal de 7 años que la especie más representada en la comunidad climáxica no era ni la más tolerante ni la de mayor crecimiento potencial. Las especies mostraron diferencias claras de dinámica: la menos frecuente (B. pictus) persiste gracias a su permanencia en cada sitio ocupado; la más frecuente (P. ligularis), en cambio, mediante una elevada movilidad (colonizando suelo desnudo y reemplazando a vecinas), mientras que P. speciosa, de frecuencia intermedia, presentó una combinación entre permanencia y movilidad. Estos pastos mostraron diferencias funcionales en el uso del agua, señalando al gremio de los pastos perennes patagónicos como un grupo más heterogéneo de lo que pensaba. Las diferencias en el uso del agua implicarían una diferenciación funcional de los nichos de las especies posibilitando su coexistencia.

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

Influencia de la temperatura en llenado de grano como factor determinante de la presencia de granos verdes en soja

Una de las características que define la calidad de los granos de soja es la presencia de granos verdes (GV). Estos exhiben una coloración verdosa, total o parcial, debida a la presencia de pigmentos clorofílicos no degradados durante el proceso de maduración de los granos. A pesar de que algunas evidencias sugieren que la presencia de GV se asocia a que parte del ciclo del cultivo coincida con temperaturas altas, no se encontraron en la bibliografía trabajos que confronten fehacientemente las condiciones ambientales con la presencia de GV en el cultivo de soja en condiciones de campo. Más aún, aunque se presume que la temperatura durante la fase de llenado está involucrada en modular la incidencia de GV, se desconoce si los efectos están asociados a los períodos tempranos del llenado, cuando predomina la formación de los granos, a la fase de crecimiento intermedia o a las fases finales, en las que se degrada la clorofila y se alcanza la madurez. El objetivo de este trabajo fue producir información que contribuya a desarrollar estrategias de manejo adecuadas para reducir la incidencia de GV en los sistemas de producción de soja, sobre la base de la identificación de las condiciones ambientales que determinan su aparición. Durante las campañas agrícolas 2004/05 a 2008/09, se realizaron ensayos a campo combinando diferentes fechas de siembra y genotipos, de modo de generar un escalonamiento de la etapa de maduración de los granos. Se realizaron además, dos ensayos a campo en condiciones semi-controladas. En todos los casos se evaluó el porcentaje de GV y se analizó su asociación con la temperatura y el déficit hídrico en diferentes momentos del llenado. Las altas temperaturas por sí solas no fueron determinantes de la aparición de granos verdes en el cultivo de soja ni en los experimentos de siembras escalonadas ni en los llevados a cabo en forma semi-controlada. Por el contrario, condiciones de altas temperaturas durante las etapas finales del llenado en combinación con estrés hídrico favorecieron la presencia de GV. Los genotipos más afectados fueron los de ciclo precoz (GM III y IV), sembrados en fechas tempranas, ya que ubicaron el llenado en condiciones conducentes de la aparición de GV. Los genotipos de GM largos no exploraron, en Rafaela, condiciones conducentes a la aparición de GV. La almacenabilidad de las semillas fue afectada en mayor medida por el GV que por el valor de PG inicial, luego de la cosecha.

Ecofisiología de la generación del rendimiento y la calidad en genotipos de trigo y su comparación con cebada

La creciente demanda de materias primas de alta calidad por parte de la industria alimenticia plantea la necesidad de obtener aumentos en el rendimiento y en la calidad de los granos de trigo pan y cebada cervecera. El entendimiento de los diferentes procesos ecofisiológicos involucrados en la determinación del contenido final de nitrógeno (N) del grano cosechado constituye una herramienta indispensable para incrementar la calidad de estos productos, ya que a nivel productivo, altos contenidos de N en grano se relacionan en forma negativa con el rendimiento. Actualmente son escasos los trabajos que hayan analizado en forma conjunta la generación del rendimiento y su calidad en cultivos de trigo y cebada. El objetivo general de la presente tesis fue estudiar la economía del carbono y del N en trigo y cebada cervecera considerando tanto variables asociadas a la generación del rendimiento como de calidad del grano, mediante una aproximación desde la ecofisiología de los cultivos (nivel canopeo), nivel de órganos (granos) y nivel bioquímico (tipo de proteína). En este contexto, se evaluó el comportamiento de los cultivos de trigo y cebada bajo disponibilidades contrastantes de N y S durante el ciclo de cultivo. Si bien ambos cultivos mostraron niveles de rendimiento similares (ca. 470 g m-2), presentaron diferencias en como generan su rendimiento. Las principales diferencias se observaron durante post floración, en efecto, trigo alcazó niveles de biomasa superiores que cebada (ca. 40 por ciento), mientras que ésta mostró mayor partición de biomasa hacia los granos (ca. 0,39 para trigo vs. 0,47 para cebada). En cuanto a los parámetros relacionados a la economía del N, trigo presentó respecto a cebada menores eficiencias en el uso de N para generar rendimiento (ca. 10 por ciento) y relación entre la partición de carbono y N a los granos (ca. 0,55 para trigo vs. 0,67 para cebada), principales variables que explicaron, negativamente, las diferencias finales entre ambos cultivos en el porcentaje de N en los granos. La calidad de ambos cultivos respondió diferencialmente a las fertilizaciones y existió una notable diferencia entre cultivares de trigo en cuanto a su respuesta (cultivares de trigo indentificados a priori como de calidad panadera intermedia presentaron mayor variabilidad en su calidad que cultivares de calidades extremos y que cebada). La información presentada en esta tesis puede ser base importante tanto en el campo del manejo de la fertilización de cultivos como en el campo de la modelización y mejora genética de ambos cultivos.

Mecanismos de regulación de la competencia entre una gramínea C3 anual y otra peremne en comunidades multiespecíficas implantadas

El mantenimiento de la composición florística óptima, dada por la dominancia de las gramineas C3 perennes sobre las anuales, es altamente relevante en pasturas templado - húmedas. Las decisiones culturales, tales como los arreglos de siembra, las fertilizaciones y las frecuencias de defoliación, son clave para lograrlo. El objetivo de mi tesis fue analizar los mecanismos involucrados en la dinámica de las relaciones de competencia intra e interespecíficas entre los componentes de gramínea C3 perenne y anual/bianual y el efecto de diferentes frecuencias de defoliación y de la fertilización nitrogenada sobre la persistencia y la productividad de la graminea perenne. Se realizaron dos ensayos manipulativos en distintos niveles de organización y escalas temporales. En el primero, se analizaron los mecanismos morfogenéticos y estructurales involucrados en la dinámica de las relaciones de competencia entre Dactylis glomerata L. (pasto ovillo, perenne) y Bromus willdenowii Khunt (cebadilla, anual/bianual), durante el establecimiento temprano. Se establecieron cuatro combinaciones de siembra -solo cebadilla, solo pasto ovillo, y cada especie rodeada por vecinos de la otra - sin y con fertilización nitrogenada invernal. Las variables bajo estudio se registraron en tres cohortes de macollos de la planta objetivo, el principal y los aparecidos 20 y 30 días después de la fertilización. Ambas gramineas rodeadas por anuales fueron restringidas en la ocupación espacial horizontal y subterránea. Las mayores tasas de elongación foliar y la longitud total de láminas verdes y de pseudotallos indicaron una mayor jerarquía de la gramínea anual en captura de luz. Los vecinos anuales causaron disminución de la vida media foliar de los macollos más jóvenes y retrasaron la tasa de aparición de hojas en el macollo principal y en los aparecidos 20 días post-fertilización. Además, disminuyeron los números de hojas expandidas y vivas en los macollos de edad intermedia de las dos especies y redujeron la tasa de aparición de macollos, su densidad por planta y su biomasa radical. En el segundo ensayo las frecuencias de defoliación se definieron por el número de hojas presentes por macollo y por la especie guía. Las altas frecuencias de defoliación afectaron consistente y negativamente a la especie perenne. La desventaja de las defoliaciones frecuentes, habiendo o no fertilizado, se expresó en incrementos del filocrono y disminuciones en las tasas de acumulación de biomasa tanto radical como aerea y en el contenido de hidratos de carbono de reserva durante la implantación de la pastura. Se propone que los cuatro mecanismos principales de regulación del crecimiento y de la habilidad competitiva son la tasa de aparición de hojas, la tasa de elongación foliar, el número de hojas expandidas y la biomasa radical. El conocimiento de la respuesta de dichas variables ante cambios en el ambiente biótico y abiótico permitirá la toma de decisiones culturales y de manejo sobre bases objetivas.