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El objetivo de la tesis fue estudiar la relación planta-ambiente en dos morfologías aerodinámicamente contrastantes de plantas características de la Puna Austral de la Argentina. La hipótesis de trabajo fue que las características morfológicas de la vegetación influyen en la respuesta de las plantas a las condiciones físicas de la Puna Austral de la Argentina. Para responder esta hipótesis se seleccionaron dos especies pertenecientes a dos grupos funcionales distintos: Baccharis tola ssp tola, arbusto perenne pulvinado y Senecio oreophyton, arbusto caducifolio de copa cerrada. Se evaluó la partición de asimilados en dos ciclos de crecimiento. Se determinó en campo cómo la morfometría afecta la interacción planta-ambiente (velocidad del viento, temperatura del aire, radiación y evaporación). Se evaluó la respuesta aerodinámica a un viento de flujo laminar en condiciones controladas en un túnel de viento. Se determinó como la morfología de la planta modifica las propiedades físico-químicas del suelo. Se estudió la participación de B. tola ssp tola y de S. oreophyton en la dinámica de los nutrientes en el sistema planta-suelo. Se encontró que ambas especies poseen estrategias de adaptación diferentes: B. tola ssp tola posee una estrategia de tolerancia al estrés y asigna proporciones similares de materia seca a hojas y tallos durante todo el año. S. oreophyton muestra una estrategia de resistencia al estrés y asigna una alta biomasa al tallo y pierde sus hojas durante la estación seca. Ambas bioformas modificaron las condiciones microclimáticas bajo su canopia, aumentando la temperatura y humedad, y disminuyendo la radiación (PAR) y el viento. Este efecto fue mayor en la bioforma pulvinada. En túnel de viento B. tola ssp tola no generó células de recirculación, disminuyendo la resistencia aerodinámica bajo y dentro de la canopia. S. oreophyton presentó resistencia aerodinámica en su interior, pero generó recirculación en la zona posterior del tallo. Ambas bioformas modificaron las propiedades físico-químicas del suelo en función de las precipitaciones de la estación húmeda y de los vientos presentes en la estación seca. B. tola ssp tola presentó bajos niveles de reutilización de N-P-C, mientras que en S. oreophyton fueron mayores y la reutilización estuvo influenciada por las condiciones climáticas durante la estación de crecimiento. Los resultados hallados muestran la relevancia de la morfología de los individuos en los procesos ecosistémicos y ponen en discusión el rol de la especie vs el rol de la morfología.

El áfido verde del duraznero, Myzus persicae, se asocia con la bacteria endosimbiótica Buchnera aphidicola que se localiza en el hemocele del áfido. B. aphidicola suplementa la dieta del áfido, aunque podría cumplir otros roles en la interacción planta-áfido. Las respuestas de las plantas a la infestación por M. persicae, muestran mayores similitudes con las respuestas a una infección bacteriana que al ataque de insectos masticadores, por ejemplo en la inducción de procesos relacionados a la senescencia. La hipótesis propuesta en este trabajo es que en la interacción plantaáfido están involucrados efectores, los cuales podrían ser sintetizados por el áfido o por su endosimbionte primario, B. aphidicola. Por esta razón en ésta Tesis se evaluó la participación de B. aphidicola y de la senescencia foliar inducida en la interacción planta-áfido, integrando estudios que involucran distintos aspectos de la interacción entre plantas, áfidos y el endosimbionte primario. Para estudiar el comportamiento alimenticio de los áfidos se utilizó la técnica de gráfico de penetración eléctrica (EPG), y para evaluar la expresión de genes se utilizó RT-qPCR. Se encontró que la inducción de senescencia foliar incrementó el tiempo de ingestión de savia y mejoró el desarrollo ninfal de los áfidos. Además se encontró que la interrupción de la simbiosis con B. aphidicola, afecta el comportamiento alimenticio y la expresión de genes de las glándulas salivales del áfido, siendo el efecto más evidente en una interacción planta áfido compatible que en una interacción incompatible. Además, la interrupción de la simbiosis con B. aphidicola cambió la expresión de genes marcadores de las dos principales vías de defensa en Arabidopsis thaliana. Estos resultados confirman la participación de B. aphidicola y de procesos similares a la senescencia foliar, en la interacción planta-áfido.

En Argentina la producción y exportación de poroto (aproximadamente 200.000 toneladas por año) es una importante fuente de recursos para la economía de su zona de cultivo que comprende las provincias de Salta, Tucumán, Jujuy y Santiago del Estero y representa una importante fuente de divisas para el país. En la región latinoamericana los suelos son generalmente pobres en nitrógeno (Graham y Halliday, 1977) y los fertilizantes nitrogenados son demasiado costosos para los pequeños productores (Londoño et al., 1978) además de ser contaminantes, de allí la importancia de la fijación biológica de nitrógeno. Sin embargo la situación general en la región indica que no se obtiene respuesta a la inoculación de poroto (Graham, 1981) y por este motivo sólo un pequeño porcentaje de las siembras son inoculadas por sus productores. Se ha observado una excelente asociación simbiótica en condiciones controladas en muchos países de Latinoamérica como Argentina (Boiardi et al, 1983), Brasil (Freire et al,, 1968), Colombia y Guatemala (Graham, 1981). Sin embargo muchos de estos resultados no han podido ser reproducidos a campo (Graham y Halliday, 1977). Se han citado muchas causas probables que podrían explicar la ineficiente interacción simbiótica R. phaseoli-P. vulgaris y para todas ellas se han obtenido resultados que indican que en parte son causas reales de una pobre nodulación o inadecuada fijación de nitrógeno pero la complejidad del manejo de tantas variables hace que hasta el momento no haya soluciones generales a este problema (Schróder, 1992). El logro de una mejor asociación simbiótica y fijación de nitrógeno en poroto, conduciría a una mayor productividad de grano y de proteína y a una aumentada fertilidad de los suelos en Argentina en particular y en Latinoamérica en general. El objetivo general de mi trabajo de Tesis fue el de obtener un mayor conocimiento del funcionamiento de la simbiosis y de las etapas tempranas que la gobiernan a fin de contribuir a la solución de este problema en el par simbiótico R. phaseoli-P. vulgaris que, dicho sea de paso, es el menos estudiado entre las leguminosas de importancia económica.

El objetivo fue analizar la respuesta de las aves dispersoras de semillas a variaciones temporales y espaciales de la oferta de frutos nutritivos. Los frutos carnosos se concentraron en el sotobosque y maduraron en la estación húmeda (octubre-marzo). Tres especies de aves fueron las responsables de la mayor parte de la dispersión de frutos: la charata (Ortalis canicollis) residente permanente, y el zorzal blanco (Turdus amaurochalinus) y el fío pico corto (Elaenia parvirostris) . Las poblaciones de las dos últimas especies residieron en el bosque solo en la estación húmeda coincidiendo con el pico de oferta de frutos carnosos. La charata, en la estación seca consumió menor cantidad de frutos que en la húmeda. Aves de mayor tamaño en relación a la longitud alar, con picos comprimidos, se alimentaron percheando y en grupos (charatas, y zorzales en menor grado) y aves más livianas y solitarias, con picos deprimidos, tomaron los frutos en vuelo (fíos). Los zorzales consumieron significativamente más frutos de especies con grandes cosechas que los fíos y esta tendencia fue similar entre bosques primarios y secundarios, y entre años de muestreo. El sotobosque fue pobre en frutos y frugívoros en comparación con pequeños claros dentro del bosque y ecotonos bosque-pastizal.

Se estudió la relación río-valle aluvial en los últimos 500 km del río Paraná y en la margen derecha del Río de la Plata y se evaluaron los cambios observados en los parámetros fisicos y químicos del agua y en el contenido de metales en agua, sólidos suspendidos, sedimentos de fondo, bivalvos y macrófitas. Se evaluó en ambos sistemas la toxicidad aguda del Zn, un metal con elevados registros en el área, en Cnesterodon decemmaculatus, un pez de amplia distribución geográfica. Se relacionaron los cambios observados en el agua del Bajo Paraná con las principales características fisicas y químicas del valle aluvial con la variación del agua de marea al ingresar y egresar en un juncal costero y con los resultados de ensayos en los cuales clausuras en la planicie aluvial fueron llenadas con agua del río y los cambios en el contenido de nutrientes registrados en función del tiempo. La variación estacional de la biomasa aérea de macrófitas fue evaluada en cuatro períodos de crecimiento en el Delta del Paraná, y en dos períodos en un juncal del Río de la Plata. Se estimó la tasa de acreción del valle aluvial mediante la datación de un “core” de sedimentos con la técnica de 137Cs. Los sólidos suspendidos disminuyeron a lo largo del Bajo Paraná, consistentes con la tasa de acreción estimada en el valle aluvial (1 cm añoˉ¹). El aumento de PRS a lo largo del río resultaría del intercambio con el valle aluvial de agua enriquecida en este elemento, consistente con el incremento de PRS en el agua de salida del juncal costero en cada ciclo de marea. La elevada concentración de PRS en el valle aluvial se debe a la liberación desde los sólidos suspendidos del P asociado al Ca y al Fe luego de su sedimentación, en respuesta a la acidez y anoxia del ambiente. A pesar del evidente impacto antrópico, el contenido de NO3ˉ no aumentó aguas abajo, consistente con las bajas concentraciones de NO3ˉ observadas en el valle aluvial, su rápida desaparición en los experimentos de clausura y su disminución en el agua de salida del juncal en cada ciclo de marea, sugiriendo importantes pérdidas por denitrificación. La baja relación N/P del tejido vegetal sugiere que su crecimiento estaría limitado por la disponibilidad de N. Los humedales funcionan como sumideros de C, N y P. Los resultados sugieren que la tasa de acreción actual contrarrestaría el aumento en el nivel hidrométrico registrado en las últimas décadas, y que la combinación de la retención de sólidos suspendidos y de la elevada producción primaria en el valle aluvial mantendrían las condiciones presentes si el nivel de agua continúa aumentando como en el pasado reciente. El contenido de metales en el agua en el área registró importantes variaciones temporales y espaciales, siendo mayores los valores en el Río de la Plata que en el Paraná. En el Bajo Paraná parte de la variación temporal se relacionaría con el ingreso de contaminantes desde aguas arriba del sector estudiado. En el estuario los registros más elevados ocurrieron cerca de las fuentes de descarga. Una proporción importante de los metales sería transportada en la fijacción particulada. El contenido de metales en los sedimentos de fondo se relacionó tanto con la distancia a las fuentes contaminantes como con su textura. El contenido de metales en S. californicus no se correlacionó con el contenido en sedimentos ni en agua. Los metales se acumularon en los tallos senescentes y en las inflorescencias, aun luego de liberadas las semillas, resultando en un mecanismo de detoxificación. En el estuario, debido a que los mayores valores de nutrientes coincidieron con los de metales, la vegetación presentó un mayor crecimiento en estos sitios. El valle aluvial funcionaría como un sumidero de metales al retener los sólidos suspendidos con su carga de metales adsorbidos, y mantener los metales en los sedimentos (ácidos y reductores) como compuestos asociados a sulfuros. La bioacumulación de Cd, Cu, Zn y Fe en bivalvos fue significativamente superior en el río Paraná que en el Río de la Plata, en forma inversa a la concentración de los mismos en el ambiente, relacionado con la biodisponibilidad de los metales en cada uno de los sistemas. Los valores fueron mayores en los sitios cercanos a las fuentes contaminantes. El río Paraná se presenta más vulnerable al efecto tóxico de los metales que la zona costera del estuario. En forma complementaria a estas observaciones se evaluó la toxicidad del Zn en el Bajo Paraná y en el Río de la Plata mediante la realización de bioensayos de toxicidad aguda en C. decemmaculatus. Se realizaron ensayos con agua reconstituida de composición iónica similar a los valores observados en la cuenca. Se discutió el efecto de la alcalinidad sobre la toxicidad del Zn. La concentración letal 50 a 24 horas (24-h CL50) se correlacionó positivamente con la conductividad y con las concentraciones de Ca²+, Mg²+ y HCO3ˉ, siendo mayor en el estuario (61.2 mg Lˉ¹) que en el río (35.3 mg Lˉ¹). Un ensayo con agua sintética de alcalinidad similar a la del estuario mostró una disminución simultánea de HC03ˉ y de Zn disuelto, mientras que la especiación del Zn, estudiada mediante un programa de computación, sugirió que gran parte del mismo precipitaría como carbonatos de Zn. La toxicidad del Zn fue superior en el estuario que en el agua sintética de igual composición iónica, sugiriendo el efecto sinérgico de otros contaminantes presentes en el agua natural y ausentes en la reconstituida.

La esquistosomosis es una enfermedad causada por parásitos del género Schistosoma, transmitidos por caracoles de agua dulce del género Biomphalaria (hospedero intermediario) y que infectan al mamífero entre ellos al hombre (hospedero definitivo). En el presente trabajo de Tesis se ha estudiado la interacción parásito-huésped, especialmente con el hospedero intermediario y, en relación al hospedero mamífero, la calidad del huevo/miracidio en función de su capacidad para infectar al caracol. Se estudió el sistema de defensa de poblaciones argentinas de biomphalarias descriptas como resistentes a S. mansoni (B. straminea y B.orbignyi) en comparación con B. glabrata (susceptible). Se abarcaron aspectos histológicos e inmunológicos para estudiar la respuesta celular y humoral del hospedero tendientes a determinar posibles mecanismos involucrados en la resistencia a S. mansoni. Por otro lado, se evaluó la dinámica en la tasa de eclosión de huevos recuperados de distintos tejidos del hospedero mamífero, así como la capacidad infectiva de los miracidíos obtenidos de estos huevos durante 12 meses de infección murina por S. mansoni. Los resultados de esta investigación evidenciaron que B. straminea posee un sistema de defensa muy potente que en menos de 24 hs es capaz de reconocer y destruir a los distintos estadios larvales de S. mansoni. No se logró romper esta resistencia, aún cuando se usaron elevadas dosis de miracidíos o exposiciones sucesivas al parásito. B. orbignyi fue descartado como especie refractaria a la infección al igual que como especie resistente. El parásito penetró y evolucionó hasta esporoquiste. Este hecho no pudo asociarse a un sistema defensivo potente, dado que aún pasados 30-60 días de la exposición al parásito se encontraron esporoquistes viables en distintos grados de desarrollo en sus tejidos, sin respuesta celular asociada a ellos pero sin otros progresos a partir de este estadio. En periodos más prolongados que 60 días de infección no se pudo evaluar la evolución de S. mansoni puesto que a estos tiempos el caracol infectado presentó un importante deterioro de la arquitectura tisular, que lo llevó a la muerte. Cuando se coinfectó B. orbignyi con otro trematode, S. mansoni evolucionó hasta la emisión de cercarias. Sin embargo, estas cercarias fueron menos exitosas para infectar al hospedero mamífero. La falta de respuesta celular aún en la especie resistente B. straminea podría estar compensada con una adecuada defensa humoral mediada por proteinas tipo citoquinas. En este sentido B. straminea presentó niveles basales altos de TNF-α e IL-6 con respecto a la especie susceptible B. glabrata y, a pesar que la exposición al parásito modificó estos niveles, los mismos se mantuvieron siempre por encima de los presentados por B. glabrata. Se podría especular que se requiere un umbral de estas citoquinas para mantener la resistencia frente a la infección, y que, los caracoles susceptibles no tendrían capacidad para producir o mantener esos niveles de citoquinas. Por el contrario en B. orbignyi los valores de estas citoquinas estuvieron siempre por debajo de las otras especies independientemente de la exposición al parásito. La falta de respuesta celular antes mencionada y el bajo nivel de citoquinas registrado en B. orbignyi, así como la mala calidad de las cercarias de S. mansoni emitidas al coinfectarlo con otros trematodes nos inducen a proponer a esta especie como un hospedero inadecuado. El patrón de proteinas de hemolinfa y tejido se evaluó con el propósito de determinar aquellas que pudieran estar expresadas diferencialmente pre y post exposición al parásito. En el caso de hemolinfa se registraron modificaciones en la expresión de 2 proteínas (76 y 79 kD). Las mismas se expresaron en B. orbignyi y desaparecieron en B. straminea luego de la exposición al parásito. En tejidos de B. orbignyi expuestos a S. mansoni también se expresaron 2 proteínas de 66 y 72 kD, mientras que en B. straminea una banda de 224 kD desapareció post-exposición. Ninguna de estas proteinas fue detectada en B. glabrata. Si bien estos son resultados preliminares seria interesante caracterizarlas y estudiar si están asociadas a infección y/o resistencia en estas especies. Dado que la efectividad de la transmisión de esta parasitosis está ligada a la calidad de los estadios parasitados que se liberan al medio para infectar al molusco, se estudió la potencialidad de transmisión de S. mansoni a lo largo de 12 meses de infección del hospedero definitivo. Se observó que tanto el éxito de eclosión de los huevos como la infectividad de los miracidios para B. glabrata, especie susceptible, disminuyeron con el tiempo de infección del mamífero. El conjunto de estos resultados indican que ante la eventual introducción en una región libre de esquistosomosis como es la Argentina, de mamíferos parasitados provenientes de áreas endémicas, la probabilidad de establecimiento de un foco sería dependiente, por lo menos, del tiempo de infección del hospedero vertebrado así como de la susceptibilidad de los caracoles y las modificaciones que los mismos puedan sufrir por coinfecciones con otros trematodes.

Tesis presentada para optar al Grado de Doctor en Ciencias Naturales

En esta tesis nos propusimos contribuir a la comprensión de los mecanismos que mantienen patrones espaciales de diversidad y de interacciones biológicas. Se analizaron cambios en la riqueza y composición de especies de ortópteros y plantas, y la forma y congruencia de sus patrones altitudinales, y se contrastaron los principales factores propuestos para explicar dichos patrones. Se evaluaron las hipótesis de la heterogeneidad ambiental y la energía para explicar cambios en la riqueza de especies, y el rol de procesos relacionados a la deriva ecológica y los requerimientos de nicho para evaluar cambios en la composición taxonómica. Además, se analizó el patrón altitudinal de herbivoría por artrópodos en la comunidad de plantas y los posibles factores ambientales relacionados. El estudio se realizó en las Sierras Grandes de Córdoba. La riqueza decreció y la disimilitud en la composición de especies aumentó con la altitud. Ambos patrones se asociaron a la temperatura y los cambios en la temperatura respectivamente. La congruencia entre los patrones de diversidad de ambos taxones dio evidencias de reflejar una respuesta común a la temperatura. La intensidad de la herbivoría disminuyó con la altitud, asociándose a la productividad primaria. Los cambios en la riqueza estarían modelados por restricciones fisiológicas de las especies. La respuesta de la composición taxonómica a la temperatura sugiere que el patrón se encuentra asociado a los requerimientos de nicho de las especies. Finalmente, la herbivoría mostro indicios de estar regulada desde abajo por la disponibilidad de recursos. En conclusión, la energía parece estar jugando un rol clave en el mantenimiento de los patrones de diversidad y de las interacciones biológicas.

Los arenavirus son virus envueltos con genoma ARN segmentado cuyo ciclo de replicación tiene polaridad bisentido. La entrada a las células blanco se realiza vía endocitosis mediada por receptor y posterior fusión dependiente de pH. Una vez que la nucleocápside se encuentra en el citoplasma se expresan 5 proteínas estructurales. La proteína mayoritaria asociada a la nucleocápside se denomina NP. A partir de un único precursor glicoproteico (GPC), se obtienen dos glicoproteínas virales denominadas GP1 y GP2 y el péptido señal (SP), los cuales conforman las estructuras claviformes encontradas en la envoltura viral. En este trabajo se estudiaron aspectos de la interacción virus-célula huésped, caracterizando el rol de distintas proteínas celulares en los eventos tempranos del ciclo de multiplicación de los arenavirus Tacaribe (TCRV) y Junín (JUNV). Debido a que TCRV no utiliza el receptor de transferrina humano (hTfR) para entrar en las células, se utilizo un modelo de células que expresan diferencialmente el TfR y se analizaron las vías de entrada utilizadas por el virus. Para ello, se utilizaron inhibidores farmacológicos de las diferentes vías endocíticas (dependiente de clatrina, colesterol, dinamina, acidificación endosomal y macropinocitosis) y se confirmaron los resultados obtenidos utilizando construcciones dominantes negativas unidas a GFP de proteínas involucradas en cada una de ellas. Estos experimentos permitieron caracterizar que en aquellas líneas que no expresan el hTfR, la vía endocítica principal de entrada es la dependiente de clatrina, dinamina y acidificación endosomal mientras que en las células que si expresan dicho receptor, la vía principal es la macropinocitosis. La endocitosis del virus mediada por la unión a un receptor celular puede desencadenar diferentes señales intracelulares para beneficiarse de procesos celulares. En este trabajo estudiamos la participación de la autofagia durante la infección con JUNV en un modelo de células humanas. Se analizó la distribución de la proteína LC3 sobreexpresada (marcador de la vía de la autofagia), se utilizaron inhibidores farmacológicos y células con el gen Atg 5 mutado (esencial para la activación de la vía convencional de la autofagia). Los resultados obtenidos permitieron determinar que esta vía se activa desde el inicio de la infección y permanece activa hasta 24 hs post-infección. Los hallazgos presentados en este trabajo no sólo aportan conocimientos básicos sobre los pasos iniciales del ciclo de replicación de estos arenavirus, sino que además permite desarrollar nuevos blancos antivirales contra JUNV.

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