Respuestas fenológicas de dos gramíneas C3 y dos C4, del pastizal natural de San Luis (Argentina), a variaciones de agua y temperatura

La temperatura y las precipitaciones son factores claves en la fenología de especies vegetales y su productividad. Los pastizales de la provincia de San Luis son especialmente interesantes porque coexisten gramíneas con vías metabólicas C3 (invernales) y C4 (estivales). Para evaluar cómo se relacionan la producción y la fenología reproductiva de las especies frente a cambios de temperatura y disponibilidad de agua, evalué cuatro gramíneas representativas de la región (dos C3 y dos C4) en dos estudios: 1) observacional a campo, y 2) manipulativo en invernáculo con dos niveles de temperatura y dos niveles de agua. En el estudio observacional comparé diez años de relevamientos fenológicos históricos realizados entre 1976 y 1986, con relevamientos fenológicos propios entre 2008 y 2010, todos llevados a cabo sobre el mismo sitio de estudio. En esta comparación encontré que una de las cuatro especies (Poa ligularis), atrasó significativamente su ciclo reproductivo (38 días la floración y 16 días la diseminación de semillas). La temperatura tuvo menor efecto sobre la producción, pero reflejó un claro control sobre la fenología en las cuatro especies estudiadas. En general, altas temperaturas estivales atrasaron el fin y aumentaron el largo del ciclo reproductivo de todas las especies. En cambio, primaveras más cálidas adelantaron el inicio reproductivo de las C4, pero retrasaron el de las C3. Por otra parte, la mayor disponibilidad de agua incrementó la producción, adelantó el comienzo floral y extendió entre 15 y 30 días el ciclo reproductivo de las cuatro especies. Inviernos lluviosos adelantaron el inicio floral de las especies C3, mientras que años con elevadas precipitaciones estivales retrasaron y extendieron el ciclo reproductivo de las C4. Estos resultados aportan valiosa información sobre las respuestas de la vegetación al clima, y pueden servir de insumo en el diseño de estrategias de manejo sustentable de estos pastizales.

Regulación fotomorfogenética del número de estructuras reproductivas en canopeos de soja

El rendimiento del cultivo de la soja está fuertemente asociado al número de estructuras reproductivas (vainas y semillas) por unidad de superficie. Estos componentes presentan importantes variaciones según las condiciones de cultivo. El modelo predominante propone que el número de estructuras reproductivas está directamente asociado a la tasa de crecimiento de cultivo (TCC) entre la floración y el inicio del crecimiento de las semillas. Sin embargo, existen evidencias de que dicha asociación se vuelve débil o nula para valores altos de TCC. El número de estructuras reproductivas es el resultado de múltiples procesos que tienen diferentes requerimientos de asimilados y que además son sensibles a la regulación fotomorfogénica. Las distintas longitudes de onda con efecto fotomorfogénico son señales fuertes que regulan el desarrollo de las plantas. En esta tesis se puso a prueba la hipótesis de que el número de estructuras reproductivas en un cultivo de soja, en condiciones de crecimiento no limitantes, está regulado fotomorfogénicamente. Para ello se utilizaron dos aproximaciones experimentales. En la primera aproximación se removieron folíolos (todos, dos, uno o ninguno) de todas las hojas expandidas, en diferentes momentos, a partir de floración hasta el inicio del crecimiento de las semillas. La remoción de folíolos en floración redujo el índice de área foliar y la radiación interceptada, sin afectar la tasa de crecimiento de cultivo en algunos casos, ya que las reducciones del índice de área foliar y la radiación interceptada fueron compensadas por el incremento de la actividad fotosintética de las hojas remanentes y de las nuevas hojas desarrolladas. Sin embargo, la remoción de folíolos indujo incrementos significativos en el número de estructuras reproductivas. Este incremento fue principalmente consecuencia del aumento en el número de nudos de las ramificaciones. La eliminación de folíolos modificó la composición espectral de la radiación en el interior del canopeo, aumentando la relación rojo/rojo lejano y la intensidad de radiación azul, y ambas variables estuvieron directamente asociadas con los incrementos en el número de nudos de las ramificaciones y en el número de vainas de las ramificaciones. En la segunda aproximación experimental se aumentaron o redujeron los niveles de las distintas longitudes de onda con efectos fotomorfogénicos en el interior del canopeo, utilizando lámparas y filtros. En estos experimentos el número de nudos de las ramificaciones también estuvo directamente asociado a los cambios en la relación rojo/rojo lejano y a los niveles de radiación azul. Esta tesis presenta evidencias experimentales que señalan la existencia de un componente fotomorfogénico capaz de regular el potencial de rendimiento en el cultivo de soja, a través de su efecto sobre los componentes numéricos del mismo. Asimismo, el conjunto de los resultados obtenidos sugieren que es necesario reveer el concepto de que el número de estructuras reproductivas en cultivos de soja está limitado solamente por la disponibilidad de asimilados. Al respecto se propone un nuevo marco conceptual para explicar la regulación del número de estructuras reproductivas en canopeos de soja que incluye a la radiación fotomorfogénica.

Ozono troposférico como modulador de la interacción planta herbívoro

Una de las consecuencias de la actividad humana en zonas densamente pobladas es la contaminación atmosférica, que genera condiciones propicias para la acumulación de ozono (O3) en la troposfera. Se plantea la necesidad de comprender el efecto de los contaminantes atmosféricos sobre las interacciones entre las plantas y sus plagas. En esta tesis se caracterizaron las respuestas de las plantas a la infestación con áfidos. Se estudió cómo se modifican dichas respuestas en ambientes con diferente grado de contaminación por O3 y sus consecuencias sobre la dinámica poblacional de los insectos. Las plantas de rúcula y tomate fueron capaces de desarrollar defensa inducida por la infestación de áfidos, la que fue desarticulada por una alta infestación de insectos o por infestaciones prolongadas. En ambas especies, la tasa de crecimiento poblacional de áfidos fue proporcional al aumento de densidad inicial, lo que sugiere que la población de insectos no tuvo un control densodependiente. El crecimiento de las poblaciones cesó a distintas densidades, posiblemente por la acción de mecanismos relacionados con el balance oxidativo en la planta huésped. El O3 produjo disminución en el tejido verde mientras que no se detectaron cambios relacionados con la infestación de áfidos, aunque el daño por O3, fue menor en las plantas infestadas con áfidos que en el control. Sin embargo, la alometría y el tamaño de las plantas fueron sensibles a ambos factores, disminuyéndose principalmente la biomasa de las raíces y la biomasa total de las plantas. El crecimiento de la población de áfidos en ambientes libres de O3 disminuyó en un 50 por ciento cuando los áfidos provenían de plantas que habían sido expuestas a ozono. El balance entre la producción de especies de oxígeno reactivas (ROS) y la capacidad antioxidante de la planta parece haber sido determinante en estas interacciones. La herbivoría indujo la síntesis de alta concentración de antioxidantes, que varió a lo largo del experimento. Asimismo la exposición al O3 afectó el balance de los antioxidantes, creando una dinámica con aumentos y reducciones menores a los inducidos por los áfidos. La dinámica del balance de antioxidantes fue diferente cuando los factores de estrés actuaron simultáneamente, manteniéndose en valores bajos con una tendencia a aumentar en el tiempo. Los resultados de esta tesis permiten concluir que el impacto del O3 sobre el crecimiento de la población de áfidos va a depender del orden de exposición de las plantas a los factores de estrés. La capacidad de infestación dependerá de la impronta en los áfidos de las condiciones previas y del estado oxidativo de la planta a colonizar. En consecuencia, la probabilidad de epidemias estará determinada por la heterogeneidad de los parches, la historia de los individuos y de la dinámica de migraciones de los insectos

Rendimiento potencial en trigo : identificación de atributos ecofisiológicos favorables en líneas doble haploide

La demanda mundial de trigo crece a tasas mayores que las actuales ganancias geneticas, indicando una perdida de eficiencia en el mejoramiento tradicional que utiliza como estrategia la seleccion empírica por rendimiento per se. Para complementar dicha estrategia, se ha propuesto la utilización de atributos ecofisiológicos simples ligados funcionalmente al rendimiento como criterio de seleccion indirecto. Sin embargo, el actual cuello de botella., tanto para identificar estos atributos como para comprender sus bases geneticas, es una detallada y correcta caracterización fenotípica de poblaciones de mapeo. Esta informacion, combinada con las herramientas moleculares disponibles, permitiría establecer un modelo mas completo de la relación genotipo-fenotipo y de la interacción genotipo-ambiente. En este contexto, el objetivo de la tesis fue caracterizar fenotípicamente una población de líneas doble haploide de trigo, obtenida a partir de cultivares que generan alto rendimiento potencial a traves de una combinación diferente de número y peso de grano, e identificar atributos ecofisiológicos ligados funcionalmente con el rendimiento. La población utilizada se evaluó en dos ambientes contrastantes bajo condiciones potenciales de campo, donde se uniformó el tiempo a floración y la altura de planta, a fin de evitar las posibles confusiones en la identificacion de otros atributos claves asociados al rendimiento. Las variaciones en rendimiento fueron explicadas principalmente por cambios en la biomasa acumulada durante todo el ciclo (r2 menor a 0.80 en cada ambiente), producto de diferencias en la eficiencia en el uso de la radiacion (EUR), manteniendose el indice de cosecha relativamente contante. El número de granos por unidad de superficie, que tendió a asociarse mejor con el coeficiente de fertilidad de espiga (CFE) que con el peso seco de espigas a floración, fue el principal componente del rendimiento. Mejoras en la EUR durante el período de crecimiento de la espiga (produciría espigas más pesadas) y un mayor CFE (no asociado a reducciones en el peso potencial de grano) serían dos atributos clave para incrementar el rendimiento potencial en trigo

Bases ecofisiológicas de la determinación del rendimiento y la calidad de grano en maíces pisingallo

El cultivo de maíz pisingallo (Zea mays L. var. everta) es una alternativa conveniente en la diversificación de la producción de granos en Argentina, sin embargo las bases ecofisiológicas de la determinación del rendimiento y la calidad han sido fundamentadas sobre maíces de tipo dentado, mientras que en maíces pisingallo se desconocen. El objetivo de esta tesis es entender cómo los maíces pisingallos determinan sus componentes del rendimiento, el nivel de proteína en grano y su volumen de expansión (principal criterio de calidad comercial) por medio de un marco conceptual basado en el crecimiento y partición de biomasa del cultivo en torno a floración y durante el llenado efectivo de los granos. Durante 2007 y 2008 se llevaron a cabo tres experimentos a campo en donde la tasa de crecimiento por planta fue alterada por medio de tratamientos de densidad de siembra y de raleo de plantas y defoliaciones (en torno a floración y durante el llenado efectivo) en 4 genotipos dentados y 8 pisingallos. Ambos tipos de maíz tuvieron en común una fuerte asociación de su rendimiento con la capacidad potencial de rendimiento establecida en torno a floración (R2 igual a 0,93, p menor a 0,001), pero difirieron en la determinación del peso de grano. El peso de grano potencial en maíces pisingallos siempre fue menor ante una misma disponibilidad de asimilados por grano en torno a floración (p menor a 0,05), mientras que el peso final de grano se redujo menos que el de los dentados ante una misma disminución en la disponibilidad de asimilados durante el llenado (p menor a 0,05). La concentración y contenido de proteínas del grano, y su volumen de expansión, estuvieron asociados principalmente a la tasa de crecimiento por planta por grano durante el llenado efectivo, y en menor medida con dicha tasa en torno a floración. Los resultados de esta tesis resaltan la importancia de las condiciones de crecimiento en torno a floración para la determinación del rendimiento dentro de un conjunto diverso de germoplasma de maíz (dentado y pisingallo) y demuestran, por primera vez, que el volumen de expansión de grano de maíz pisingallo puede ser predicho a partir del crecimiento del cultivo.

Bases ecofisiológicas relacionadas con la tolerancia a la inundación y la defoliación en especies conspicuas de pastizales húmedos

Las inundaciones y el pastoreo son disturbios importantes que modulan la estructura y el funcionamiento de pastizales húmedos. La inundación genera un ambiente anaeróbico en el suelo, disminuyendo la disponibilidad de oxígeno para las raíces, mientras que el pastoreo afecta a la vegetación mediante la defoliación selectiva del forraje. En primer lugar se investigaron los rasgos anatómicos y las respuestas fisiológicas relacionadas con el crecimiento bajo anaerobiosis de raíces de graminoides (Paspalidium geminatum, Cyperus eragrostis) y dicotiledóneas (Lotus tenuis, Rumex crispus) con distintos tipos de aerénquima. Se encontró que las graminoides mantienen la tasa de elongación de sus raíces bajo anaerobiosis, con alta proporción de aerénquima para conducir oxígeno y una barrera física (menor suberina) - constitutiva en P. geminatum e inducida en C. eragrostis - que limita la pérdida radial de oxígeno hacia la rizósfera. Por el contrario, las dicotiledóneas disminuyen la elongación radical en medio anaeróbico, a pesar de incrementar el aerénquima en sus raíces, asociado a una alta pérdida radial de oxígeno y una menor deposición de suberina en la corteza radical externa. En segundo lugar, se estudiaron las estrategias de crecimiento de L. tenuis y P. dilatatum bajo condiciones de sumersión parcial y completa de sus plantas (i.e. intensidad de inundación), con énfasis en el uso de carbohidratos de reserva. Se demostró que L. tenuis puede desarrollar dos estrategias de crecimiento: 'escape' del agua bajo sumersión parcial sin usar sus reservas y sobrevivir 30 días en estado de 'quiescencia' bajo sumersión completa utilizando sus reservas. Por el contrario, P. dilatatum sólo desarrolla 'escape' bajo sumersión parcial y no tolera (muere) la sumersión completa. En tercer lugar, se evaluaron las respuestas de L. tenuis y P. dilatatum frente a la combinación inundación/frecuencia de defoliación. Aquí se encontró que L. tenuis tolera los eventos sucesivos de defoliación bajo inundación, con un mínimo crecimiento, a partir de priorizar la emergencia de las hojas fuera del agua post-corte, utilizando exhaustivamente las reservas en coronas. Por el contrario, P. dilatatum no sobrevive a dos defoliaciones si se encuentra bajo anegamiento. De esta manera, si bien ambas especies toleran la inundación y la defoliación por separado, si estos estreses se combinan se compromete la supervivencia de la gramínea y el rebrote de la leguminosa. En consecuencia, resulta importante considerar el tiempo entre defoliaciones sucesivas, si el suelo está inundado, al momento de planificar las estrategias de manejo de estas especies en el pastizal

Clonado posicional del gen VRN-D4 en trigo hexaploide (Triticum aestivum)

Las variedades de trigo con hábito de crecimiento invernal requieren una prolongada exposición a bajas temperaturas para acelerar la floración. Este requerimiento se denomina 'vernalización' y la variación natural en los genes que controlan este proceso ha favorecido la adaptación del trigo a diferentes ambientes. Los principales loci que controlan el requerimiento de vernalización en trigo se denominan VRN1, VRN2, VRN3 y VRN-D4. Los primeros tres genes han sido aislados y caracterizados pero VRN-D4 no ha sido identificado aún a nivel molecular. El objetivo de esta tesis es la identificación de VRN-D4 mediante clonado posicional, lo que incluyó la construcción de un mapa genético de alta densidad, un mapa físico, el estudio de los genes candidatos y su validación. Usando esta estrategia se encontró que VRN-D4 está localizado en la región centromérica del brazo corto del cromosoma 5D. En esta región se identificó la inserción un fragmento cromosómico de ~290Kb del cromosoma 5A incluyendo una copia del gen de floración VRN-A1. Usando mutantes inducidos por EMS este estudio demuestra que esta segunda copia de VRN-A1 es VRN-D4. VRN-D4 fue encontrado en muy alta frecuencia en la sub-especie T. aestivum ssp. sphaerococcum predominante en el sur del continente Asiático. Esta sub-especie carece de otros genes para hábito de crecimiento primaveral, lo que sugiere que VRN-D4 jugó un rol importante en la adaptación del trigo a esta región. Este estudio también identificó mutaciones en una región regulatoria de VRN-D4 asociadas a su expresión temprana. Mutaciones similares identificadas en alelos de VRN-A1 también estuvieron asociadas con un reducido requerimiento de vernalización. Los alelos de VRN-A1 y VRN-D4 identificados en este estudio representan una herramienta útil para regular la fecha de floración de trigo. Este estudio contribuye también al conocimiento básico de los mecanismos moleculares involucrados en la respuesta a la vernalización.

Incidencia del manejo agronómico convencional y orgánico sobre la biodiversidad en sistemas productivos de aguacate (Persea americana Mill.) en el estado de Michoacán, México

La pérdida de la biodiversidad que genera la disminución de interacciones bióticas y procesos ecosistémicos es uno de los principales problemas ecológicos en la actualidad. Esta situación se ha relacionado a la simplificación de los sistemas naturales y a la intensificación de los sistemas productivos agrícolas, prácticas que incluso pueden ir en detrimento del rendimiento de los campos de cultivo. Sin embargo, las huertas podrían ser reservorios de biodiversidad y recursos alimenticios que provean hábitats de alta calidad para muchos organismos. En este trabajo, se relaciona el tipo de manejo agronómico (convencional y orgánico) en huertas aguacateras con la riqueza y la composición de las comunidades de visitantes florales, acarreadores de polen y plantas herbáceas con el fin de estudiar la diversidad asociada a dichos sistemas y la incidencia del manejo agronómico sobre estas comunidades. El trabajo se compone de 3 capítulos. El primer capítulo plantea la relación entre el manejo agronómico y la diversidad de visitantes florales y plantas herbáceas a partir de la generación de Unidades Básicas de Clasificación (UBC). En el segundo capítulo, se aborda la ecología reproductiva del aguacatero, en donde se estimó la oferta floral, la diversidad de la comunidad de visitantes florales y acarreadores de polen, su eficiencia de estos en el acarreo de polen y su contribución a la producción de frutos bajo el manejo agronómico orgánico y convencional. En el tercer capítulo, se construyeron y analizaron seis redes de interacción de polen acarreado-acarreador en dos momentos del cultivo: i) durante la floración del aguacatero y ii) en ausencia de floración del aguacatero. El estudio se llevó a cabo durante dos años consecutivos en el pico de floración 2010/2011 y 2011/2012 en 6 huertas orgánicas y 4 convencionales (...) Los resultados de este trabajo mostraron como el manejo agronómico puede influir en la estructura de la comunidad de visitantes, acarreadores de polen y herbáceas. Considerando que el cultivo del aguacatero presenta la floración en una época específica del año, es importante que existan de forma continua otros recursos florales para los acarreadores como son las herbáceas. Los recursos provenientes de estas plantas pueden mantener durante el año la funcionalidad de la comunidad de visitantes y acarredores, proporcionando el servicio ecosistémico de la polinización de plantas silvestres y de las cultivadas. A su vez, la tesis contribuye al fortalecimiento del conocimiento de patrones que proponen que la disponibilidad de recursos florales en las huertas derivados de manejos agronómicos más integrales y menos intensivos que favorecen el incremento de la riqueza de visitantes de flores y acarreadores de polen nativos

Análisis de la variabilidad genotípica de cebada cervecera en rendimiento, porcentaje de proteína y calibre en distintos ambientes

En Argentina el principal uso de la cebada cervecera es la industria maltera. En la actualidad el cultivo tuvo una expansión en superficie a nuevas zonas de siembra, lo cual sumado a la introducción de nuevos genotipos al mercado hace relevante el estudio de la interacción genotipo por ambiente (GxA). Al ser el principal destino la industria, son de suma importancia parámetros de calidad como porcentaje de proteína y calibre. El objetivo del trabajo fue evaluar el comportamiento en cuanto a rendimiento, porcentaje de proteína y calibre de los principales genotipos argentinos de cebada cervecera en respuesta a variaciones ambientales. Para el trabajo se utilizaron los datos de la Red de Evaluación de Cultivares de Cebada coordinada por el INTA, se seleccionaron 8 genotipos y 14 ambientes (diferentes localidades en las campañas 2007 y 2008). Se determinaron las interacciones genotipo x ambiente realizando análisis de varianza, se calcularon los índices ambientales y se realizó un análisis de componentes principales. El ambiente fue el principal factor condicionante de las variaciones en rendimiento, porcentaje de proteína en grano o calibre, seguido por la interacción GxA y finalmente por el efecto genotipo. Los genotipos que presentaron los mayores rendimientos medios fueron también los que presentaron la mayor adaptabilidad. Las variaciones entre genotipos en porcentaje de proteína y calibre fueron más acentuadas que las obtenidas para rendimiento. El porcentaje de proteína en grano no presentó asociación con el rendimiento pero tuvo una relación negativa con el calibre. Las variaciones en ambientes (tanto por efecto sitio como por efecto año) estuvieron dadas por modificaciones en el nivel de precipitaciones en el ciclo del cultivo y por las temperaturas en post-floración.

Bases del control del comportamiento anual o bienal en el cultivo oleaginoso Oenothera biennis

El comportamiento bienal facultativo de Oenothera biennis representa una limitante para su explotación comercial extensiva. Los individuos de esta especie pueden florecer en la primera estación de crecimiento (ciclo anual) o retrasar su floración hasta la siguiente (ciclo bianual). Este comportamiento estaría modulado por la capacidad endógena de las plantas para responder a las señales ambientales que desencadenan la floración, la cual dependería del logro de un umbral de biomasa. El objetivo de esta tesis fue contribuir al entendimiento de los factores que controlan la floración de Oenothera biennis haciendo énfasis en la relación entre el tamaño de las plantas y su respuesta a las señales inductoras de la reproducción. Se realizaron experimentos en macetas a campo donde se manipularon factores candidatos a inducir la floración (vernalización y fotoperíodo). Se modificó la disponibilidad de nutrientes mediante fertilización mineral, para lograr variabilidad en los indicadores de la condición endógena de las plantas (área y tasa de crecimiento de las rosetas). La vernalización, el fotoperíodo (días largos) y la fertilización redujeron la incidencia de plantas de comportamiento bienal (hasta 25 por ciento respecto al control) y adelantaron la floración entre 3 y 31 días (según tratamiento y condiciones experimentales) en las plantas de comportamiento anual La respuesta a la vernalización fue facultativa y no dependió de una biomasa umbral, ya que se vernalizaron plántulas recién germinadas. La respuesta al fotoperíodo tampoco requirió de un tamaño umbral, pero estuvo condicionada por la tasa de crecimiento de las plantas, la cual fue modulada por la fertilización y el área de las rosetas al inicio de las condiciones fotoinductivas. Se identificó a la incidencia de temperaturas elevadas (T media menor a 25ºC; Tmáx menor a 30ºC), alrededor de la iniciación floral, como un posible factor causal de la bianualidad que inhibiría la reproducción, de una proporción de los individuos, en fechas de siembra tardías. Se concluye que los factores que aceleran el desarrollo (vernalización, fotoperíodos extendidos artificialmente y nutrición mineral) contribuyen indirectamente a reducir la bianualidad, evitando que las condiciones inductivas de la floración coincidan con el período estival de alta temperatura.

Análisis arquitectural de Paspalum vaginatum y diferenciación morfológica de dos ecótipos

Se analizó en detalle la morfología vegetativa de Paspalum vaginatum Sw., una Poaceae constituyente de pastizales naturales de Argentina y utilizada para céspedes, con el propósito de efectuar su análisis arquitectural. Se evaluó en forma comparada la dinámica del crecimiento de un ecótipo nativo (N) versus uno comercial (C) bajo las mismas condiciones ambientales. Para ello, se cultivaron al aire libre plantas en maceta obtenidas por clonación, a partir de esquejes, de un individuo de cada ecótipo, durante dos veranos consecutivos. Se analizó en cada caso el patrón arquitectural, y se cuantificaron las tasas de producción de entrenudos y de diferentes categorías de vástagos, la tasa de cobertura vegetal y el esfuerzo reproductivo. Ambos ecótipos presentaron ejes plagiótropos de 2º, 3º y 4º orden estoloníferos y rizomatosos, que llevaron en toda su extensión una vasta zona de innovación de la cual emergieron ramificaciones axilares ortótropas de hasta 5º orden. Los vástagos ortótropos que florecieron constaron de una zona de entrenudos cortos con catafilos y hojas de transición, una zona de entrenudos largos con hojas de follaje y una unidad de floración. Los dos ecótipos mostraron diferencias significativas en las siguientes variables cuantitativas: proporción de ejes plagiótropos vs. ortótropos, tasa de producción de entrenudos, proporción de vástagos floríferos vs. vegetativos, cobertura vegetal y distribución espacial del canopeo. El ecótipo C produjo mayor número de entrenudos por unidad de vástago mientras que el ecótipo N lo superó en esfuerzo reproductivo y cobertura total y mostró también mayor plasticidad de respuesta a la heterogeneidad ambiental en relación con la partición de recursos hacia los diferentes meristemas.

Estrés abiótico en maíz : efectos sobre la variabilidad poblacional del crecimiento de las plantas, la partición de biomasa y el desarrollo reproductivo en genotipos contrastantes en su tolerancia a la densidad

Los sistemas de producción de maíz (Zea mays L.) en secano con altas densidades de siembra promueven procesos de competencia intra-específica desde etapas tempranas del desarrollo. Existen diferencias genotípicas en la evolución temporal de la variabilidad poblacional del crecimiento de las plantas (indicativa de la intensidad de la competencia intra-específica) en cultivos con densidades de siembra contrastantes. Sin embargo, esta información es escasa en cultivos bajo estrés hídrico y nitrogenado. El objetivo de este trabajo fue analizar los efectos de los estreses abióticos (luz, agua y N) sobre la evolución de la variabilidad poblacional del crecimiento de las plantas, su desarrollo reproductivo, la partición de biomasa y el número de granos por planta (NGP), en dos híbridos de maíz con diferente tolerancia a la alta densidad de siembra. La variabilidad inicial del crecimiento de las plantas pudo atenuarse mediante la fertilización y el riego, detectándose diferencias genotípicas en estas respuestas. Por el contrario, dicha variabilidad se sostuvo en el tiempo en situaciones de deficiencias de N y de agua. Se hallaron fuertes asociaciones entre las tasas de crecimiento de las plantas entre períodos y entre éstas y diversos rasgos del desarrollo reproductivo. Sin embargo, los estreses hídricos y nutricionales no afectaron la partición de biomasa hacia la espiga durante el período crítico centrado en floración, y sólo afectaron ligeramente el número de flores fértiles. La principal fuente de pérdida del NGP fue el aborto de granos, promovido por las condiciones de estrés y reflejado por la relación de esta pérdida con la tasa de crecimiento de las flores durante el periodo crítico (TCFPC). Así, la relación encontrada entre el NGP y TCFPC, sugiere que los efectos de los estreses abióticos se ejercieron principalmente por una reducción del flujo de asimilados hacia las flores. El menor NGP por unidad de TCFPC de las plantas dominadas del híbrido más intolerante, revela efectos directos de los estreses sobre la eficiencia reproductiva.

Interacciones entre el ambiente lumínico y la producción de defensas contra hervíboros y patógenos en plantas

La radiación UV-B es un componente importante de la luz solar y tiene efetos netos sobre el desarrollo de las plantas. En condiciones naturales se observa frecuentemente que las plantas expuestas a la radiación UV-B son menos atacadas por insectos herbívoros. Estudios previos indicaron que este fenómeno se encontraba relacionado a cambios en la calidad de los tejidos vegetales producido por la radiación UV-B. Se ha sugerido que podría existir una convergencia entre las cascadas de señalización inducidas por el UV-B y por la herbivoría ya que algunos de los compuestos inducidos por el UV-B también son producidas en respuesta al ataque de insectos. En base a esto, en el presente trabajo de tesis se estudió el rol de la vía de señalización de jasmonatos y el papel del fotoreceptor de UV-B, UVR8, sobre el incremento de la resistencia a insectos y patógenos necrótrofos producidos porla exposición de las plantas a la radiación UV-B. A partir de experimentos realizados con las plantas modelo Nicotiana attenuata y Arabidopsis thaliana, se evaluó la producción de diversos componentes de la respuesta de defensa y la resistencia de insectos y patógenos mediante bioensayos. Como resultado, se encontró que parte del efecto de la radiación UV-B incrementando las defensas implica a la vía de los jasmonatos y que la radiación UV-B incrementa la sensibilidad de los tejidos a estas hormonas. En otros casos, el UV-B incrementa la resistencia a agresores bióticos por mecanismos independientes de los jasmonatos, pero que son dependientes del fotorreceptor UVR8. El trabajo presentado en esta tesis constituye la primera evidencia directa del rol de los jasmonatos en el incremento de las defensas producido por la radiación UV-B y es además el primer trabajo donde se evalúa el rol del fotorreceptor UVR8 sobre la producción de defensas

Caracterización y evaluación del germoplasma nativo de quínoa (Chenopodium quinoa Willd.) del Noroeste Argentino en base a atributos morfológicos y agronómicos

La información generada en la caracterización y evaluación de las colecciones de germoplasma permite conocer el tipo de material genético que se conserva en el banco. Esta tesis aborda la caracterización morfológica, la evaluación fenológica y los patrones de interacción genotipo × ambiente (G × A) para rendimiento en grano, sus determinantes fisiológicos y componentes numéricos de un conjunto de poblaciones del germoplasma nativo de quínoa (Chenopodium quinoa Willd.) del Noroeste Argentino, combinando localidades y años en tres ecorregiones de cultivo. Los resultados mostraron que el germoplasma es altamente diverso a nivel fenotípico, reflejando variación en el ambiente de origen. Se observó amplia variación en el tiempo a floración entre poblaciones y ambientes evaluados y el patrón de respuesta fue coherente con una adaptación fotoperiódica cuantitativa a días cortos. Los efectos del fotoperíodo fueron más importantes en las poblaciones cultivadas a menor altitud, mientras que la temperatura lo fue para las poblaciones cultivadas a mayor altitud. Por otro lado, de acuerdo al tamaño y naturaleza de las interacciones G x A, se necesita de estrategias de mejoramiento y evaluación estructuradas para acomodar sus efectos, ya sea evitándolas o explotándolas. El análisis de agrupamiento sobre la matriz estandarizada de rendimiento reveló cuatro grupos genotípicos con diferentes patrones de respuesta a través de dos grupos ambientales (altiplano vs. valles interandinos), siendo esta clasificación congruente con la basada en atributos morfo-fenológicos. Los determinantes fisiológicos y componentes numéricos influyeron sobre las respuestas genotípicas para rendimiento en los dos mega-ambientes. Los resultados indican que el desempeño promedio de las poblaciones para tiempo a floración tuvo una influencia determinante sobre la biomasa aérea y el número de granos, y ambos a su vez sobre el rendimiento. Por lo tanto, esta tesis destaca el rol de la fenología en la adaptación genotípica de quínoa a las diferentes condiciones agroecológicas del NOA

Estrés por golpe de calor en maíz : diferencias en las respuestas ecofisiológicas entre genotipos templados y tropicales

El golpe de calor afecta el rendimiento de maíz al influir negativamente sobre el crecimiento y desarrollo de las plantas. Existe escasa información sobre las bases ecofisiológicas de la respuesta a este estrés, y ninguna referida a diferencias genotípicas en la tolerancia a las temperaturas supraóptimas en condiciones de cultivo. El objetivo de este trabajo fue evaluar el efecto del golpe de calor en distintos momentos del ciclo de maíz sobre los determinantes ecofisiológicos (radiación interceptada, eficiencia en el uso de la radiación (EUR), índice de cosecha) y numéricos (número de granos por planta (NGP), peso de granos (PG) ) del rendimiento en tres híbridos de fondo genético contrastante (templado, tropical, y templado × tropical) creciendo a campo. El golpe de calor provocó reducciones severas de rendimiento, especialmente cuando ocurrió alrededor de floración y sobre el híbrido templado. Las pérdidas de rendimiento estuvieron principalmente asociadas a caídas en índice de cosecha, y en menor medida a reducciones en la producción de biomasa. Esta última fue mayormente afectada por caídas en la EUR. Golpes de calor alrededor de floración causaron fuertes pérdidas del NGP, atribuibles a incrementos en el aborto de grano, y no a problemas en el desarrollo de flores femeninas o emisión de estigmas. Se desarrolló una nueva aproximación para identificar las causas subyacentes a la caída del NGP, cuya aplicación permitió dilucidar que bajo condiciones de golpe de calor (i) el aborto de granos estuvo altamente correlacionado con la disponibilidad de asimilados en la espiga, y (ii) las diferencias genotípicas en el NGP se debieron a efectos directos del estrés sobre el cuaje de granos. Las caídas del NGP incrementaron la disponibilidad de asimilados por grano alrededor de floración y durante el llenado efectivo de granos, sin embargo se observaron caídas en el PG atribuidas a efectos directos del estrés sobre el PG potencial. Por su parte, golpes de calor durante la primer mitad del llenado efectivo de granos redujeron la disponibilidad de asimilados por grano, determinando interrupciones en el llenado de granos. Esta respuesta fue acompañada de un mayor uso de asimilados de reservas e incrementos en la pérdida de agua del grano. Se encontraron diferencias genotípicas en la respuesta al estrés para la mayoría de los rasgos analizados, siendo el híbrido templado el genotipo con mayor sensibilidad al golpe de calor.