Factores que afectan la emisión de escapo floral y producción de bulbillos aéreos en ajo (Allium sativum L.)

El ajo constituye el principal producto agrícola no transformado destinado a la exportación en Mendoza. En la Argentina, la ausencia de cultivares específicas de ajo y producción de semilla fiscalizada han sido unas de las principales debilidades del sistema exportador. Para que los materiales provenientes de los planes de mejoramiento y saneados lleguen rápidamente al productor es necesario acelerar la tasa de multiplicación de los mismos. Con esta finalidad, los bulbillos aéreos que se forman en el extremo del escapo de ajo tipo “colorado" (Grupo IV, Argentina) libre de virus, pueden ser utilizados como propágulos en la producción de ajo “semilla". El objetivo general del presente trabajo fue establecer la influencia del: genotipo, liberación de virus (OYDV y LYSV), tamaño de “diente" empleado como propágulo, fertilización nitrogenada y conservación de los escapos luego de la cosecha, en la producción de bulbillos aéreos. En Mendoza, Argentina, se evaluaron durante el ciclo 1994, 32 introducciones de ajo tipo “colorado" de distinto origen, por su hábito de floración y producción de bulbillos aéreos. Se llevaron a cabo durante los años 1995 y 1996 dos ciclos de ensayos, en los que se evaluó en una población clonal de ajo “colorado criollo" (AR-I-051) y una de ajo “ruso" (AR-I-033) el efecto del saneamiento viral sobre la floración y producción de bulbillos aéreos, trabajando con material crónicamente enfermo y libre de OYDV y LYSV. En AR-I-051 además se estudió el efecto del tamaño de “diente" (2; 3,5 y 5 g ó 1,2; 3,2 y 5,2 g) e influencia de la fertilización nitrogenada (0, 50 y 100 kg.ha-1 de N como SO4(NH4)2). Entre 1995 y 1998, se compararon diversas métodos de “curado" de los escapos luego de la cosecha de las plantas (en planta entera, cortados de distintas longitudes, mantenidos en seco o con inmersión de sus bases en agua o en solución nutritiva con o sin el regulador del crecimiento CCC). Se concluye que la producción de bulbillos aéreos depende del genotipo considerado. En ajo “colorado" se distinguen 5 grupos por su modalidad de floración y potencialidad de producción de bulbillos. La producción de bulbillos aéreos útiles (>2,4 mm de diámetro) depende del tiempo transcurrido entre floración y cosecha y no entre plantación y floración. Se puede predecir la cantidad de bulbillos aéreos útiles (Numa) sobre la base del diámetro de espata (espa) y la longitud de escapo (long) al momento de cosecha, según la ecuación: Numa = - 81,62 + 4,79 espa + 1,05 long (r2 = 0,88). v La capacidad de cada genotipo de emitir escapos, disminuye con la liberación de OYDV y LYSV, por lo que la producción por hectárea de bulbillos aéreos útiles es menor en el material saneado. El empleo de material saneado, “dientes" grandes, como la fertilización con N producen plantas de mayor tamaño y con mayor área foliar, lo que se traduce en un mayor rendimiento en la producción de bulbos. Sin embargo, la producción de bulbillos aéreos por hectárea disminuye, debido al menor porcentaje de plantas que emiten escapos y no a la disminución del número de bulbillos por planta. En cambio, todas aquellas condiciones que favorecen menor expresión vegetativa de las plantas aumentan la emisión de escapos. El “curado" de los escapos separados de la planta madre se puede llevar a cabo sin necesidad de realizar la inmersión de la base de los mismos en agua o en solución nutritiva con o sin CCC. La longitud a la cual se deben cortar los escapos, de manera de no afectar la producción de bulbillos, depende del grado de crecimiento de los bulbillos en el campo. La longitud de corte del escapo en ajo “criollo", con escaso crecimiento de los bulbillos aéreos en el campo, no debe ser inferior a 50 cm. En ajo “ruso", que presenta al momento de cosecha de las plantas un desarrollo avanzado de los bulbillos aéreos, los escapos pueden cortarse de menor longitud, sin afectar la producción de bulbillos aéreos. La longitud del escapo, en planta o separado de ella, afecta la producción de bulbillos aéreos en forma directamente proporcional.

Síntesis y purificación de ajoeno y su cuantificación en aceites comerciales de ajo

El ajo (Allium sativum L.) es una de las principales hortalizas estudiadas por sus efectos benéficos para la salud, atribuidos en su mayoría a la riqueza que posee en compuestos organoazufrados. Entre ellos, el ajoeno, presente en preparaciones de ajo añejado en aceite, se destaca por ser uno de los principales responsables de la actividad antiagregante plaquetaria. El objetivo de este trabajo fue validar una metodología analítica para su cuantificación en aceite de ajo. Como este compuesto no se comercializa en el mercado y es necesario disponer de él para su empleo como estándar de referencia, se debió adecuar su síntesis y posterior purificación. Para la síntesis se probaron dos metodologías, obteniéndose mejores resultados con la propuesta de Block et al. Se purificó colectando fracciones a la salida del HPLC (Cromatografía Líquida de Alta Performance), se logró la separación de ambos isómeros y por último se cuantificaron muestras de aceite de ajo, comercializadas en la provincia de Mendoza.

Cultivares de ajo : degustaciones dirigidas de productos gourmet

Un mejor aprovechamiento de los tiempos de cultivo y comercialización y, por ende, de apertura de nuevos mercados, ha conducido al Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA) a desarrollar una serie de cultivares de Allium sativum L. diferenciados en cuanto a adaptación y rendimiento. El objetivo de este trabajo fue conocer la reacción de los consumidores frente a algunos cultivares. En 2003 y 2005 se llevaron a cabo ensayos que aportaron información sobre la intensidad de pungencia de los cultivares Fuego, Castaño, Nieve, Unión, Gostoso y Sureño; se obtuvieron los mayores valores medianos de pungencia para Fuego, Sureño y Castaño, y los menores para los ajos blancos: Nieve y Unión. A partir de pruebas de ordenamiento se detectaron las preferencias de los consumidores frente a distintos cultivares. Se observó predilección por los cultivares de mayor pungencia: Sureño y Fuego ocuparon los primeros lugares. Al estratificar consumidores por sexo, edad y hábito de consumo no se observaron tendencias diferenciadas en relación con los resultados generales. Cabe destacar que las degustaciones dirigidas constituyen una herramienta alternativa para identificar gustos y tendencias de los consumidores.

Comportamiento de clones de álamos en Barreal : San Juan, Argentina

Con el objetivo de estudiar el comportamiento de diferentes clones de álamos en el valle cordillerano de Barreal, ubicado en la provincia de San Juan, Argentina, en 1995 se instaló un ensayo con los siguientes clones: 7 Populus x canadensis: Cima, Fogolino, Giorgione, Schiavone, Conti 12, I-214, Veronese y 7 Populus x deltoides: Harvard, Fierolo, I-72, 67/67, 71/67, Catfish 2 y Catfish 5. El sitio se encuentra a 31°36'55'' S, 69°27'30'' W y una altura de 1.628 msnm. El suelo es aluvial, de textura franca con cantos rodados de tamaño medio a partir de los 70 cm de la superficie. El marco de plantación fue de 5 x 2,5 m y el riego superficial por surcos. Se tomaron periódicamente datos dasométricos del diámetro altura de pecho (DAP) de todos los individuos, y altura total de árboles de diámetro promedio de cada clon. Además se observó cada una de las plantas a fin de determinar la presencia o ausencia de cancrosis del álamo y taladrillo de los forestales. Los resultados a la fecha muestran que los clones con mayor producción de madera, expresada en m3/ha son: Schiavone, I-214, Veronese, Conti 12 y Giorgione.

Comportamiento de clones de álamos en San Carlos : Mendoza, Argentina

Desde hace más de 30 años el Instituto Forestal de la Facultad de Ciencias Agrarias de la Universidad Nacional de Cuyo, Mendoza, Argentina, ha realizado la introducción de clones de álamos de diversos orígenes, con el fin de evaluar sus comportamientos frente a agentes bióticos y abióticos, ampliar la base genética disponible y mejorar los rendimientos volumétricos promedio de las plantaciones comerciales de la región. Como parte de esta línea de investigación, en 1996 se instaló un ensayo en un establecimiento agrícola-forestal ubicado en el Departamento de San Carlos, provincia de Mendoza, a los 33°46' S; 69°02' O y 940 msnm. Se evaluaron 10 clones de álamos: cuatro P. x deltoides (Stoneville 124, EEA Delta 107/68, INTA 69/69, Fierolo) y seis Populus x canadensis (El Campeador, Neva, Luisa Avanzo, B. L. Constanzo, I-42, I-455), que se dispusieron en parcelas de 9 plantas cada una distribuidas al azar con 4 repeticiones. La distancia de plantación fue de 4 x 6 m. Se realizaron mediciones anuales de diámetro altura pecho (DAP) y altura total de los árboles, además de registrar periódicamente el estado sanitario, en particular en lo referido a la presencia de ataques de cancrosis producida por Septoria musiva Peck. Los clones que produjeron un mayor volumen de madera/ha fueron: Stoneville 124 con una producción de 322 m3/ha, EEA Delta 107/68 con 293 m3/ha, INTA 69/69 con 285 m3/ha y Fierolo con 239 m3/ha. El clon Luisa Avanzo y el clon I-42 presentaron una alta susceptibilidad a cancrosis, lo que motivó un altísimo porcentaje de fallas a partir del tercer año, fallas que se repitieron en menor medida en el resto de los clones P. x canadensis. Cabe concluir que los clones con mejor comportamiento bajo las condiciones del ensayo fueron: Stoneville 124, EEA Delta 107/68 e INTA 69/69.

Secado de ajo elefante : allium ampeloprasum

Los estudios realizados en la Argentina sobre poscosecha del género Allium se refieren a A. sativum, no habiéndolos sobre Allium ampeloprasum (ajo elefante), de buenas características organolépticas (sabor más suave) y creciente demanda en los mercados internos y externos. Por tal motivo se decidió investigar la incidencia del método de secado en su pérdida de peso comparando el procedimiento tradicional en caballete con el realizado en horno solar con circulación forzada de aire. En ambos casos se efectuaron 5 repeticiones para control de pérdida de peso. Se sacaron muestras al azar de los distintos niveles de las paseras para establecer la humedad en bulbo entero, bulbo pelado y hojas, efectuando 3 repeticiones para cada determinación y tratamiento. La duración de los tratamientos se determinó en base a la humedad en hoja y bulbo entero, puesto que la variación en bulbo pelado no fue significativa. Los datos fueron evaluados con el análisis de la varianza utilizando un nivel de significancia del 5 % y la prueba de Duncan. En las condiciones del ensayo, el secado en horno solar adelanta 6 días la terminación, con una pérdida de peso del 30,7 %.

Clones de sauce : longitud de la fibra de su madera

En la madera de clones de sauce (Salix spp.) la longitud de fibra, que está asociada con su aptitud papelera, varía ampliamente en el mismo árbol. En algunas especies se ha comprobado diferencias entre la médula y el exterior -a lo largo de ejes radiales (variación radial)- y longitudinales, entre la base del tronco y la parte superior (variación axial). La determinación de dichas diferencias permitiría localizar muestras útiles para evaluar la calidad de árboles completos, utilizables en la industria celulósica. Por tal motivo se han estudiado en 8 clones de sauces de 13 años extrayendo material a 3 distintas alturas en el fuste: 1,3; 4,3 y 6,5 m. En cada una de ellas se tomaron muestras de 3 posiciones radiales correspondientes a las edades, en años: 3-4 (interna), 6-7 (media) y 10-11 (externa). Se midió el largo de 30 fibras por posición sobre material disociado. En el sentido radial se verificó -en todos los clones y a todas las alturas- un aumento de la longitud de fibra desde el interior hacia el exterior. Para la variación axial se registró una tendencia general de disminución desde las secciones inferiores a las superiores.

Populus spp. : : supervivencia y crecimiento en clones implantados en Buenos Aires, Argentina

El objetivo de este trabajo fue evaluar la supervivencia, evolución de las alturas y áreas basales de rebrotes de clones de Populus spp. de diferentes procedencias implantados en Argiudoles típicos del borde Sur de la Pampa Ondulada, Buenos Aires, Argentina (34°55' S; 57°57' W; 15 m snm). Los clones evaluados fueron ‘Delta Gold’, ‘Stoneville 71’, ‘Catfish 2’, ‘Harvard’, ‘Onda’ e ‘I-74/51’. Se compararon, para el conjunto de clones, los comportamientos para el primero y segundo corte. Se realizó una evaluación de los resultados clonales al segundo turno de los valores dasométricos logrados. Los valores anuales en área basal individual media y las alturas totales medias observados desde el 2° al 8° año con los obtenidos al año 9, se correlacionaron año a año mediante un modelo lineal. Se observó una prevalencia de los clones de procedencia de los Estados Unidos. Las alturas logradas al primer turno fueron significativamente mayores que las del segundo turno, en tanto los valores en área basal resultaron mayores en la segunda cosecha que en la primera. Los coeficientes de correlación fueron significativos a partir del cuarto año; esta relación temprana permitiría la selección anticipada de los parámetros de crecimiento para el régimen de tallar.

Estudio de procesos de deshidratación industrial de ajo con la finalidad de preservar alicina como principio bioactivo

El ajo es ampliamente conocido por sus propiedades benéficas para la salud y por sus características sensoriales. Además de su consumo en fresco, se elaboran diversos subproductos industriales, entre ellos se destaca el ajo deshidratado. Este producto se emplea tanto para consumo como condimento como para la elaboración de fitofármacos. Un atributo de calidad buscado en el polvo de ajo es que tenga elevados contenidos de principios bioactivos, especialmente, para la elaboración de preparaciones galénicas. Los fitoquímicos presentes en el ajo son compuestos organoazufrados y el más importante y representativo del grupo es la alicina. Diversos autores coinciden en que las tabletas comerciales de ajo en polvo evidencian grandes fluctuaciones en el contenido de alicina. Estas pueden deberse a las diferencias en la materia prima y a las pérdidas durante el proceso de deshidratación industrial. El objetivo del trabajo fue evaluar los niveles de alicina en polvos de ajo obtenidos mediante distintos procesos de deshidratación. Se trabajó con ajo cv Sureño INTA. Los bulbos fueron seleccionados y los dientes pelados en forma manual. La pasta de ajo fue obtenida mediante molino helicoidal y homogeneizador. Los tratamientos fueron: deshidratación en Spray, en horno Terminador y en horno de deshidratación de Usos Múltiples. También se evaluó la eficacia del empleo de aditivos microencapsulantes (goma arábiga) en los distintos tratamientos de deshidratados: tipo Spray, Lecho Espumado. La evaluación de los procesos fue realizada mediante la medición de humedad y alicina (HPLC). Además, se cuantificó alicina en productos de ajo deshidratado disponibles en el mercado. De todos los tratamientos, el proceso de deshidratación Spray evidenció las menores pérdidas de alicina, en las condiciones bajo estudio. De lo que se desprende, que las condiciones para la deshidratación de alta temperatura, corto tiempo y empleo de aditivo microencapsulante resultaron propicios para preservar alicina.

Evaluación de clones de Populus spp., a los dos años de edad, en dos micrositios de la región pampeana, Argentina

La producción de álamos en la pampa ondulada de la provincia de Buenos Aires podría constituir una actividad alternativa y/o complementaria, debido a zonas ecológicas favorables para su cultivo. En este contexto es importante conocer el comportamiento de los clones en los diversos ambientes para poder definir cuáles de ellos podrían presentar mayor estabilidad para los diferentes sitios. El objetivo del trabajo fue estudiar la interacción existente entre los parámetros de crecimiento y supervivencia de 16 clones de Populus spp. en dos micrositios geomorfológicamente diferentes en la región pampeana, Argentina. Los clones en estudio provienen de cruzamientos intraespecíficos de P. deltoides e interespecíficos de P. deltoides x P. nigra (Populus x canadensis). Se plantaron en dos ensayos, uno por cada situación geomórfica: loma y bajo, y se completó con un análisis estadístico comparando los ensayos en forma individual y conjunta. Cada ensayo se instaló con un diseño de bloques completos al azar. Las variables analizadas fueron la supervivencia, la altura media y el área basal al concluir el segundo año de crecimiento. Para el sitio regional evaluado, la interacción entre los clones y los micrositios fue significativa para las variables altura y supervivencia. La mayor disponibilidad de agua en el micrositio bajo produjo mayores crecimientos clonales con diferencias significativas respecto del micrositio loma. La estabilidad de los atributos de supervivencia y crecimiento frente a los micrositios es un objetivo fundamental en las plantaciones clonales. Siendo los micrositios una realidad ambiental importante, propia como variable no controlable, la reducción de la variabilidad de respuesta ante ellos permitiría la constitución de unidades de manejo más homogéneas.

Aceites saborizados con ajo (aderezos)

El ajo es una especie cultivada por sus propiedades terapéuticas, su significancia religiosa, su sabor y aroma. Por su alto aporte de flavonoides, compuestos polifenólicos y organoazufrados (OSCs) se encuentra entre los alimentos considerados saludables. Entre los efectos biológicos que posee se incluyen propiedades antimicrobianas, antidiabéticas, antimutagénicas y anticancerígenas. En la actualidad, existen en el mercado subproductos denominados aceites saborizados con ajo que de acuerdo a la legislación nacional vigente se comercializan bajo la denominación de aderezos sin ninguna diferenciación en cuanto al proceso de saborización empleado. Establecer el proceso de saborización utilizado resulta de importancia ya que de ello dependen tanto el perfil de compuestos bioactivos como las potenciales propiedades biológicas que estos ejerzan. Por otro lado, los aceites saborizados con ajo pueden ser empleados como medio para cocción mediante fritura. Numerosas variables se encuentran implicadas en este proceso culinario, existiendo condiciones de fritura óptimas para cada tipo de producto. De lo anteriormente expuesto surge el interés en caracterizar aceites saborizados con ajo en función de indicadores de calidad bromatológica, color y perfil cuali-cuantitativo de OSCs y en determinar posibles modificaciones durante su empleo como medio para la cocción mediante fritura. Para ello se adquirieron en el comercio local aceites saborizados con ajo en aceites vegetales de girasol, canola y oliva. Paralelamente, se obtuvieron aceites saborizados con ajo a escala de laboratorio utilizando dos métodos diferentes de saborización. Estos consistieron, por un lado en la adición de aceite destilado de ajo y por otro en la maceración de dientes de ajo fresco picado en un aceite vegetal. Posteriormente tanto los aceites comercializados como los obtenidos a escala de laboratorio, se sometieron a diferentes temperaturas de fritura (180 °C, 220 °C y 300 °C) durante 3 minutos. La calidad bromatológica se evaluó a través de las determinaciones de índice de peróxidos (IP) e índice de acidez (IA), el color a través del Sistema CIELAB y el perfil de OSCs mediante cromatografía gaseosa y cromatografía líquida. A partir de los indicadores de calidad bromatológica evaluados fue posible determinar el estado oxidativo de los aceites saborizados con ajo evaluados. El color estuvo determinado por las características y la presencia de pigmentos propios de cada aceite vegetal. Se evidenciaron diferencias tanto cuali- como cuantitativas en el perfil de OSCs, estableciendo que la metodología de HPLC es la más idónea para la detección de dichos compuestos. Se diferenciaron a los aceites saborizados con ajo bajo estudio en „aceites de ajo macerado‟ cuando contenían alicina, ajoeno y vinilditiinas y en „aceites destilados de ajo‟ por la presencia de sulfuros y polisulfuros. Al ser sometidos a condiciones de cocción mediante fritura, se observaron modificaciones en los indicadores de calidad bromatológica, color y perfil de OSCs. Estas modificaciones implicaron cambios en el IP, IA y color. En todos los casos las modificaciones observadas fueron dependientes del aceite vegetal evaluado. Respecto del perfil y concentración de OSCs, también se denotaron modificaciones, evidenciándose cierta inestabilidad de algunos compuestos. Otro aspecto importante a destacar es que aún a la temperatura más alta de fritura ensayada, los aceites saborizados con ajo aún contuvieron compuestos organoazufrados que evidencian importantes propiedades benéficas para la salud.

Efecto del estrés hídrico en tallos de álamos y discos de hojas colonizados por Septoria musiva

En Mendoza, el cultivo del álamo representa la actividad forestal de mayor importancia dentro de los bosques cultivados bajo riego. La superficie cultivada con estos se estima que alcanza aproximadamente unas 16.000 ha incluyendo las plantaciones en macizo y las plantaciones en línea o cortinas. El microorganismo patógeno Septoria musiva es el agente causal de una de las enfermedades con mayor influencia en la cantidad y calidad de la madera producida por los álamos, el cual se manifiesta produciendo manchas foliares y cancros en troncos y ramas. El sitio y las condiciones meteorológicas adversas, y así como otros agentes de estrés, tales como plagas de insectos, pueden aumentar la incidencia y severidad de la infección por uno o más patógenos. Durante las últimas décadas, los daños causados por estrés hídrico en álamos se están incrementando en varios países, produciendo decaimiento de árboles, ataque de parásitos oportunistas y muerte de plantas. Considerando la importancia del cultivo de álamos en Mendoza y a nivel nacional, sumado al hecho que Septoria musiva es un patógeno endémico en la región provocando grandes pérdidas económicas, el objetivo de este trabajo fue determinar el efecto del estrés hídrico en la colonización de tallos y hojas de clones de Populus spp. inoculados por Septoria musiva. Los clones de álamo Harvard y Conti-12 fueron sometidos a tres niveles de estrés hídrico en invernadero (lámina de reposición del 90, 70, 50 % del agua disponible). Luego la mitad de las plantas de cada clon fueron inoculadas con un aislado de Septoria musiva y la otra mitad fueron utilizadas como testigos. La respuesta al patógeno se midió 95 días después, como longitud promedio de cancro y porcentaje promedio del perímetro del tallo afectado por la lesión. Los valores para estas variables fueron mayores cuando aumento el nivel de estrés hídrico para ambos clones. También se llevó a cabo un ensayo de disco de hojas, utilizando hojas de las plantas sometidas a los diferentes niveles de estrés. Estos fueron colocados en cajas de Petri e inoculados con Septoria musiva y sus respectivos testigos con agua estéril. Los clones mostraron una respuesta diferencial al estrés hídrico. En Harvard el porcentaje promedio de área necrótica en hojas aumentó cuando el agua disponible para la planta fue mayor, en cambio en el Clon Conti-12 sucedió lo contrario. Esta investigación aporta información valiosa para el manejo de la salud de las plantaciones forestales de álamo. La información generada en este trabajo resulta de máxima utilidad para los productores, los cuales deberían tomar los recaudos necesarios en el manejo del agua en las plantaciones de modo de disminuir el efecto del estrés hídrico. Situación ésta que puede provocar aumento de la susceptibilidad a la enfermedad por parte de las plantas. Este conocimiento permitirá a los productores maximizar los beneficios del cultivo y reducir al mínimo el riesgo a cancrosis.

Evaluación de la capacidad de rebrote en clones híbridos de Populus destinados a la producción de biomasa para energía.

El objetivo del presente Trabajo Fin de Carrera es evaluar la habilidad para el rebrote a nivel clonal así como la producción de biomasa en el tiempo obtenida con diferentes clones híbridos de Populus, en dos plantaciones similares ubicadas en dos diferentes ambientes. El presente Trabajo Fin de Carrera, se enmarca dentro del proyecto de investigación “Cultivo forestales para la obtención de biomasa con fines energéticos” (RTA 2008 00025.C02.01), desarrollado en el CIFOR-INIA y dirigido por la Dra. Hortensia Sixto. El interés que pretende aportar esta evaluación es ayudar en la búsqueda de los clones que mejor se adapten a nuestras territorio, siendo estos clones lo más productivos posible.

Utilización del cultivo plurianual de pataca (Helianthus tuberosus L.) para la producción de hidratos de carbono fermentables a partir de los tallos

La pataca (Helianthus tuberosus L.) es una especie de cultivo con un alto potencial en la producción de hidratos de carbono de reserva en forma de polifructanos, especialmente inulina, que se acumulan temporalmente en los tallos en forma de polisacáridos para translocarse posteriormente a los tubérculos, donde son almacenados. Aunque tradicionalmente el producto de interés del cultivo son los tubérculos, que acumulan gran cantidad de hidratos de carbono fermentables (HCF) cuando se recogen al final del ciclo de desarrollo, en este trabajo se pretende evaluar el potencial de la pataca como productor de HCF a partir de los tallos cosechados en el momento de máximo contenido en HCF, mediante un sistema de cultivo plurianual. Se han realizado los siguientes estudios: i) Determinación del momento óptimo de cosecha en ensayos con 12 clones ii) Potencial del cultivo plurianual de la pataca en términos de producción anual de biomasa aérea y de HCF en cosechas sucesivas, iii) Ensayos de conservación de la biomasa aérea, iv) Estimación de los costes de las dos modalidades de cultivo de pataca para producción de HCF y v) Estimación de la sostenibilidad energética de la producción de bioetanol mediante la utilización de los subproductos. Para la determinación del momento óptimo de la cosecha de la biomasa aérea se ensayaron 12 clones de diferente precocidad en Madrid; 4 tempranos (Huertos de Moya, C-17, Columbia y D-19) y 8 tardíos (Boniches, China, K-8, Salmantina, Nahodka, C-13, INIA y Violeta de Rennes). El máximo contenido en HCF tuvo lugar en el estado fenológico de botón floral-flor que además coincidió con la máxima producción de biomasa aérea. De acuerdo con los resultados obtenidos, la cosecha de los clones tempranos se debería realizar en el mes de julio y en los clones tardíos en septiembre, siendo éstos últimos más productivos. La producción media más representativa entre los 12 clones, obtenida en el estado fenológico de botón floral fue de 23,40 t ms/ha (clon INIA), con un contenido medio en HCF de 30,30 % lo que supondría una producción potencial media de 7,06 t HCF/ha. La producción máxima en HCF se obtuvo en el clon Boniches con 7,61 t/ha y 22,81 t ms/ha de biomasa aérea. En el sistema de cultivo plurianual la cantidad de tallos por unidad de superficie aumenta cada año debido a la cantidad de tubérculos que van quedando en el terreno, sobre todo a partir del 3er año, lo que produce la disminución del peso unitario de los tallos, con el consiguiente riesgo de encamado. El aclareo de los tallos nacidos a principios de primavera mediante herbicidas tipo Glifosato o mediante una labor de rotocultor rebaja la densidad final de tallos y mejora los rendimientos del cultivo. En las experiencias de conservación de la biomasa aérea se obtuvo una buena conservación por un período de 6 meses de los HCF contenidos en los tallos secos empacados y almacenados bajo cubierta. Considerando que el rendimiento práctico de la fermentación alcohólica es de 0,5 l de etanol por cada kg de azúcar, la producción potencial de etanol para una cosecha de tallos de 7,06 t de HCF/ha sería de 3.530 l/ha. El bagazo producido en la extracción de los HCF de la biomasa aérea supondría 11,91 t/ha lo que utilizado para fines térmicos supone más de 3 veces la energía primaria requerida en el proceso de producción de etanol, considerando un poder calorífico inferior de 3.832,6 kcal/kg. Para una producción de HCF a partir de la biomasa aérea de 7,06 t/ha y en tubérculos al final del ciclo de 12,11 t/ha, los costes de producción estimados para cada uno de ellos fueron de 184,69 €/t para los HCF procedentes de la biomasa aérea y 311,30 €/t para los de tubérculos. Como resultado de este trabajo se puede concluir que la producción de HCF a partir de la biomasa aérea de pataca en cultivo plurianual, es viable desde un punto de vista técnico, con reducción de los costes de producción respecto al sistema tradicional de cosecha de tubérculos. Entre las ventajas técnicas de esta modalidad de cultivo, cabe destacar: la reducción de operaciones de cultivo, la facilidad y menor coste de la cosecha, y la posibilidad de conservación de los HCF en la biomasa cosechada sin mermas durante varios meses. Estas ventajas, compensan con creces el menor rendimiento por unidad de superficie que se obtiene con este sistema de cultivo frente al de cosecha de los tubérculos. Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.) (JA) is a crop with a high potential for the production of carbohydrates in the form of polyfructans, especially inulin, which are temporarily accumulated in the stems in the form of polysaccharides. Subsequently they are translocated to the tubers, where they are finally accumulated. In this work the potential of Jerusalem artichoke for fermentable carbohydrates from stems that are harvested at their peak of carbohydrates accumulation is assessed as compared to the traditional cultivation system that aims at the production of tubers harvested at the end of the growth cycle. Tubers are storage organs of polyfructans, namely fermentable carbohydrates. Studies addressed in this work were: i) Determination of the optimum period of time for stem harvesting as a function of clone precocity in a 12-clone field experiment; ii) Study of the potential of JA poly-annual crop regarding the annual yield of aerial biomass and fermentable carbohydrates (HCF) over the years; iii) Tests of storage of the aerial biomass, iv) Comparative analysis of the two JA cultivation systems for HCF production: the poly-annual system for aerial biomass harvesting versus the annual cultivation system for tubers and v) Estimation of the energy sustainability of the bioethanol production by using by-products of the production chain. In order to determine the best period of time for aerial biomass harvesting twelve JA clones of different precocity were tested in Madrid: four early clones (Huertos de Moya, C-17, Columbia and D-19) and eight late clones (Boniches, China, K-8 , Salmantina, Nahodka, C-13, INIA and Violeta de Rennes). Best time was between the phenological stages of floral buds (closed capitula) and blossom (opened capitula), period in which the peak of biomass production coincides with the peak of HCF accumulation in the stems. According to the results, the early clones should be harvested in July and the late ones in September, being the late clones more productive. The clone named INIA was the one that exhibited more steady yields in biomass over the 12 clones experimented. The average potential biomass production of this clone was 23.40 t dm/ha when harvested at the floral buds phenological stage; mean HCF content is 30.30%, representing 7.06 t HCF/ha yield. However, the highest HCF production was obtained for the clone Boniches, 7.61 t HCF/ha from a production of 22.81 t aerial biomass/ha. In the poly-annual cultivation system the number of stems per unit area increases over the years due to the increase in the number of tubers that are left under ground; this effect is particularly important after the 3rd year of the poly-annual crop and results in a decrease of the stems unit weight and a risk of lodging. Thinning of JA shoots in early spring, by means of an herbicide treatment based on glyphosate or by means of one pass with a rotary tiller, results in a decrease of the crop stem density and in higher crop yields. Tests of biomass storing showed that the method of keeping dried stems packed and stored under cover results in a good preservation of HCF for a period of six months at least. Assuming that the fermentation yield is 0.5 L ethanol per kg sugars and a HCF stem production of 7.06 t HCF/ha, the potential for bioethanol is estimated at 3530 L/ha. The use of bagasse -by-product of the process of HCF extraction from the JA stems- for thermal purposes would represent over 3 times the primary energy required for the industrial ethanol production process, assuming 11.91 t/ha bagasse and 3832.6 kcal/kg heating value. HCF production costs of 7.06 t HCF/ha yield from aerial biomass and HCF production costs of 12.11 t HCF/ha from tubers were estimated at 184.69 €/t HCF and 311.30 €/t HCF, respectively. It can be concluded that the production of HCF from JA stems, following a poly-annual cultivation system, can be feasible from a technical standpoint and lead to lower production costs as compared to the traditional annual cultivation system for the production of HCF from tubers. Among the technical advantages of the poly-annual cultivation system it is worth mentioning the reduction in crop operations, the ease and efficiency of harvesting operations and the possibility of HCF preservation without incurring in HCF losses during the storage period, which can last several months. These advantages might compensate the lower yield of HCF per unit area that is obtained in the poly-annual crop system, which aims at stems harvesting, versus the annual one, which involves tubers harvesting.

Obtención de clones de alcornoque (Quercus suber L.) mediante embriogénesis somática: aplicación de medios líquidos y biorreactores en la sincronización de los procesos de desarrollo y maduración de los embriones

El alcornoque tiene un gran valor ambiental, como integrante de los ecosistemas forestales mediterráneos, e interés comercial por el valor de la bellota (alimentación del cerdo ibérico), el carbón, la madera y sobre todo por las aplicaciones industriales del corcho. Las posibilidades de mejora genética del alcornoque, como las de otras especies forestales, están limitadas por sus largos ciclos reproductivos y porque su propagación vegetativa mediante estaquillado solo es posible en estados muy juveniles. Por ello este sistema de propagación tiene muy poca, o ninguna, utilidad práctica en la mejora genética. La embriogénesis somática es la vía más apropiada para la clonación de muchas especies forestales y ha hecho posible el desarrollo a gran escala de plantaciones multivarietales de coníferas. En alcornoque es posible la regeneración completa de árboles adultos mediante embriogénesis somática. Con los protocolos actuales (en medio semisólido), los embriones se generan formando acúmulos y en la fase de multiplicación conviven embriones en distintos estados de desarrollo. Es un sistema asincrónico, con baja eficacia para la propagación en masa, que no elimina completamente las dificultades para el desarrollo de programas de mejora genética del alcornoque. En otras especies la utilización de medios líquidos ha mejorado: la sincronización, productividad de los cultivos, el manejo y reducido los costes de producción. Por ello el desarrollo de suspensiones embriogénicas de alcornoque se plantea como una vía para aumentar la eficacia de la propagación clonal a gran escala. En la presente tesis se desarrollan cultivos embriogénicos de alcornoque en medio líquido. El capítulo 3 aborda el establecimiento y mantenimiento de suspensiones, el capítulo 4 el desarrollo de una fase de proliferación en medio líquido y el capítulo 5 la utilización de sistemas de cultivo en medio líquido, estacionarios y de inmersión temporal, como vía para favorecer la maduración de los embriones somáticos. Para iniciar los cultivos en medio líquido se emplearon agregados de embriones tomados de la fase de proliferación en medio semisólido. Cuando estos agregados se inocularon directamente en medio líquido no se logró el establecimiento de las suspensiones. El establecimiento se consiguió empleando como inóculo las células y Resumen pequeños agregados embriogénicos, de tamaño comprendido entre 41 y 800 μm, desprendidas por agitación breve de los agregados de embriones. El mantenimiento se logró inoculando en baja densidad masas embriogénicas compactas de tamaño comprendido entre 0,8 y 1,2 mm. Estas suspensiones, muy heterogéneas, mantuvieron su capacidad de proliferación y de regeneración de embriones al menos durante diez subcultivos consecutivos. El protocolo de iniciación y mantenimiento, desarrollado inicialmente con un solo genotipo, fue eficaz cuando se probó sobre otros 11 genotipos de alcornoque. En la fase de proliferación se ensayaron tres tipos de envase y tres velocidades de agitación. La combinación envase × velocidad determinó el intercambio gaseoso, la disponibilidad de oxígeno y el estrés hidrodinámico. Los agregados embriogénicos de alcornoque crecieron incluso en condiciones de hipoxia no siendo la disponibilidad de oxígeno un factor limitante del crecimiento para tasas de trasferencia de oxígeno comprendidas entre 0,11 h-1 y 1,47 h-1. Por otra parte la producción de biomasa creció con el estrés hidrodinámico para valores de índice de cizalladura inferiores a 5 x 10-3 cm min-1. La mayor producción de biomasa se obtuvo con matraces Erlenmeyer de 100 ml y alta velocidad de agitación (160 rpm) mientras que la diferenciación de embriones se vio favorecida por bajas velocidades de agitación (60 rpm) asociadas con bajas disponibilidades de oxígeno. La posibilidad de madurar embriones de alcornoque en medio líquido se estudió utilizando sistemas de inmersión permanente y sistemas de inmersión temporal. En inmersión permanente no se diferenciaron embriones cotiledonares (posiblemente por hiperhidricidad). Los sistemas de inmersión temporal permitieron obtener embriones maduros en estado cotiledonar y capaces de regenerar plantas in vitro. Concentraciones de sacarosa superiores a 60 g l-1 y frecuencias de inmersión iguales o inferiores a una diaria, tuvieron efectos negativos para el desarrollo de los embriones somáticos. En los sistemas de inmersión temporal los parámetros físico-químicos del medio de cultivo se mantuvieron estables y no se observó ninguna limitación de nutrientes. No obstante, estos sistemas se vieron afectados por la evaporación que generó el flujo de aire necesario para desplazar el líquido en cada periodo de inmersión. Abstract ABSTRACT Cork oak is one of the most important tree species of the Mediterranean ecosystem. Besides its high environmental value has a great economic interest due to the sustainable production of acorns (to feed the Iberian pig) charcoal, timber and cork, which is a renewable natural product with various technological applications. As happens with other forest species, cork oak genetic improvement programs are limited by their long life cycles and because vegetative propagation by cuttings it´s only possible in very juvenile plants. Hence this propagation system is useless or has little practical use for breeding cork oak. Plant regeneration by somatic embryogenesis is the most suitable way for cloning many forest species, and it is the enabling technology which has allowed the establishment of large-scale conifer multi-varietal plantations. Clonal plant regeneration of mature cork oak trees can be achieved through somatic embryogenesis. Somatic embryos at different stages of development and forming clusters are produced during the multiplication phase with current protocols (using semisolid medium). This is an asynchronous low-efficient process not suitable for mass propagation, and therefore it does not solve the difficulties presented by cork oak breeding programs. Culture in liquid medium has been used with other species to improve: synchronization, yield, handling, and to reduce production costs. Thus the development of cork oak embryogenic suspension cultures is envisaged as a way to increase the efficiency of large scale clonal propagation. The thesis herein develops cork oak embryogenic cultures in liquid medium. In chapter 3 establishment and maintenance of suspension cultures are developed, chapter 4 studies proliferation phase in liquid medium and chapter 5 considers the use of different systems of culture in liquid medium, both stationary and temporary immersion, as a way to promote somatic embryos maturation. Clusters of embryos taken from proliferating cultures on semisolid medium were used to initiate the cultures in liquid medium. When these clusters were inoculated directly in liquid medium establishment of suspension cultures was not executed. However using, as initial inoculum, cells and cell aggregates with a size between 41 and 800 μm detached from these clusters of embryos, subjected to a brief shaking, suspension cultures could be established. Suspension maintenance was achieved by inoculating compact embryogenic Abstract clumps with a size between 0.8 and 1.2 mm at low density. The suspension cultures, very heterogeneous, retained both their proliferation and embryo regeneration capacity for at least ten consecutive subcultures. The initiation and maintenance protocol, initially developed with a single genotype, was effective when tested on 11 additional genotypes of cork oak. In proliferation phase three types of vessels and three different levels of agitation were assayed. The combination vessel × orbiting speed determined gas exchange, oxygen availability and hydrodynamic stress. Cork oak embryogenic aggregates grew even under hypoxia conditions; oxygen availability at transfer rates between 0.11 and 1.47 h-1 was not a limiting factor for growth. Furthermore the biomass production was increased with hydrodynamic stress when shear rate values were of less than 5 x 10-3 cm min-1. The highest biomass production was obtained with 100 ml Erlenmeyer flask and high stirring speed (160 rpm) while the differentiation of embryos was favored by low agitation speeds (60 rpm) associated with low oxygen availability. The possibility to mature cork oak somatic embryos in liquid medium was studied using both permanent immersion systems and temporary immersion systems. Cotyledonary embryos did not differentiate in permanent immersion conditions (probably due to hyperhydricity). Temporary immersion systems allowed obtaining mature cotyledonary embryos, which were able to regenerate plants in vitro. Sucrose concentrations above 60 g l-1 and immersion frequencies equal to or lower than one each 24 h had negative effects on somatic embryo development. Physicochemical parameters of the culture medium in temporary immersion systems were stable and showed no limitation of nutrients. However, these systems were affected by the evaporation generated by the airflow necessary to relocate the medium at each immersion period.