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Tesis para obtener el grado de Magíster Scientiae en Producción Vegetal, de la Universidad Nacional de Mar del Plata, en octubre de 2011

La inundación es un factor importante que afecta la implantación y producción de especies forrajeras en ecosistemas de pastizales anegables. Chloris gayana K. y Panicum coloratum L. son dos gramíneas tropicales cuyo uso como forrajera en ambientes templados se ha incrementado recientemente. En esta tesis se realizaron dos experimentos para evaluar la tolerancia de estas especies a eventos de inundación en los estadíos de plántula (implantación, Exp. 1)y de planta adulta (producción, Exp. 2). En el primer experimento plántulas de dos semanas de ambas especies fueron sometidas a tratamientos i)control, ii)sumersión parcial (SP)y iii)sumersión completa (SC)por 14 días, seguidos de un período de recuperación de 12 días. Ambas especies presentaron aerénquima constitutivo en sus raíces, que aumentó considerablemente bajo tratamientos de sumersión. La altura de plántulas sólo difirió de los controles en SC: C. gayana aumentó su altura rápidamente emergiendo del agua mientras P. coloratum no creció, manteniéndose siempre bajo el agua. La respuesta de "escape. exhibida por C. gayana se asoció a una asignación preferencial de biomasa hacia la parte aérea y un marcado alargamiento de las láminas foliares. P. coloratum no mostró cambios en la asignación de biomasa y sus hojas fueron más pequeñas. La biomasa final de C. gayana fue similar bajo SP y SC; mientras que P. coloratum redujo notablemente la biomasa bajo SC incluso al final del experimento, indicando que los daños provocados fueron persistentes. Así, C. gayana parece ser más prometedora para su implantación en pastizales propensos a inundaciones de mayor intensidad. En el segundo experimento se evaluó tolerancia a inundación de plantas adultas en diferentes momentos del ciclo de crecimiento (inundación invernal durante el reposo vegetativo vs. inundación primaveral durante el rebrote). Plantas de 10 meses (mayor a 30 cm altura)fueron sujetas a tratamientos (i)control (ii)inundación invernal por 50 días durante el reposo vegetativo (I), (iii)inundación primaveral por 20 días durante el rebrote (P)y (iv)inundación continua por 70 días (I+P). Luego, se dejaron crecer las plantas por 30 días para evaluar su recuperación. La inundación durante el invierno provocó una reducción del 43-57 por ciento en la biomasa aérea y radical de C. gayana; mientras que P. coloratum no fue afectado. C. gayana mostró una leve mejor tolerancia a la inundación primaveral en comparación a P. coloratum mientras que cuando fue inundada en ambos períodos se detectaron efectos aditivos depresores sobre su biomasa, efecto que en P. coloratum no fue registrado. Al final del período de recuperación las plantas de ambas especies lograron recuperarse completamente, alcanzando una biomasa equivalente a los controles independientemente del tratamiento previo de inundación. Estos resultados sugieren que ambas especies son tolerantes a la inundación en fase adulta, con un compromiso en la reducción de biomasa que no supera el 30 por ciento. Se concluye que ambas especies resultan promisorias para su introducción en los pastizales anegables de la Pampa Deprimida, destacándose C. gayana para sitios donde la intensidad de inundación puede comprometer la sumersión completa en las primeras fases del establecimiento de las plantas.

La densidad de plantas que maximiza el rendimiento de grano por unidad de superficie (RG) en el cultivo de maíz (Zea mays L.) se ha incrementado a través de los años, sugiriendo que los híbridos modernos toleran mejor la competencia intraespecífica que los antiguos. Resulta crucial poder conocer la conexión entre los rasgos determinantes del RG por planta (RGP) y aquellos de la arquitectura de las plantas que confieren tolerancia a la alta densidad de plantas (AD) así como sus bases genéticas, con el fin de desarrollar genotipos tolerantes a la misma. En esta tesis se analizó: i) el impacto de la densidad de plantas (baja, media y alta en híbridos) y el ambiente (dos experimentos a campo) sobre el RGP, sus componentes numéricos y fisiológicos, conjuntamente con la arquitectura de las plantas para vincular los rasgos reproductivos y los arquitecturales en híbridos argentinos liberados en diferentes épocas del mejoramiento, y ii) las bases genéticas (a través del mapeo de loci de caracteres cuantitativos o QTLs, de sus siglas en inglés) de los rasgos arquitecturales de la población pública de RILs IBM (B73×Mo17) Syn4 en baja y alta densidad en dos campañas. El incremento en la densidad de plantas impactó negativamente sobre la tasa de crecimiento de las plantas en el período crítico (i.e., alrededor de floración; TCPPC) de los híbridos evaluados. En el híbrido más moderno (DK72-10), el RGP fue explicado por un elevado número de granos por planta principalmente atribuible a aquellos presentes en la espiga apical (NGE1) a través una mayor eficiencia de la E1 para fijar granos en función de su crecimiento (NGE1 TCE1PC -1). Este híbrido presentó una estructura de planta más compacta asociada con un elevado valor de orientación de las hojas (VOH), producto de una mayor relación entre el largo al quiebre (LQH) y el largo máximo de la hoja (LMH) (LQH/LMH). Bajo condiciones ambientales favorables que generaron altos índices de área foliar; IAF (ca. de 5.6 en promedio), el VOH de los diferentes estratos foliares de las plantas en AD, se asoció directa o indirectamente con TCPPC y NGE1 TCE1PC -1. En la población de RILs numerosos QTL (49) se identificaron para los rasgos de la arquitectura de la planta y de aquellas hojas que rodean a la espiga apical. Los QTLs asociados con la AE/AP, co-localizaron con los de AE y AP, y se concentraron en el cromosoma 9 mientras que los QTLs asociados con VOH colocalizaron mayormente con los de AV principalmente en los cromosomas 4 y 5. Los QTLs de AE/AP y sus componentes resultaron ser los más estables a través de las diferentes condiciones evaluadas (i.e., densidad de plantas × ambiente), mientras que para VOH y consecuentemente AV (en los casos en los que se observó co-localización) se detectaron QTLs adicionales AD-específicos. La identificación de rasgos arquitecturales simples de fenotipificar como el LQH (componente del VOH), que está fuertemente relacionados con TCPPC y NGE1 TCE1PC-1 así como las regiones genómicas, halladas en el cromosoma 4 y 5 (para VOH y AV) y en el 9 para AE/AP y sus componentes, constituyen información potencialmente utilizable en los programas de mejoramiento para generar genotipos adaptados a altas densidades de plantas.

Guillermond y Tanner en 1920, estudiando la actividad de distintas levaduras, demostraron que el poder fermentativo puede ser muy variable. La posibilidad de que estas discrepancias de poder fermentativo fueran debidas a diferencias en su tolerancia alcohólica fué sugerida por primera vez por W. Gray en l941. En esa oportunidad demostró que una levadura varia en su capacidad fermentativa segun cual sea la concentración de alcohol en el medio. Partiendo de un número relativamente grande de especies distintas, y simulando condiciones similares a las que existen en una fermentación normal, pudo establecer que en general el porcentaje de glucosa utilizado se halla en relación inversa con la concentración alcohólica. En base a estos trabajos, W. Gray, denominó arbitrariamente tolerancia alcohólica para una determinada levadura: "Al máximo porcentaje de alcohol que en estas condiciones experimentales permite fermentar glucosa en una proporción no inferior en uno porciento a la que acusa un ensayo control realizado sin alcohol. De acuerdo con esta definición clasificó a las levaduras por él estudiadas en cinco grupos, a saber: 1er. Grupo: Levaduras de muy baja tolerancia alcohólica, comprendida entre 4,76 y 4,82%. 2do. Grupo: Levaduras de tolerancia alcohólica baja: entre 5,71 y 5,79%. 3er. Grupo: Levaduras de tolerancia alcohólica comprendida entre 6,66 a 7,72%. 4to. Grupo: Levaduras de tolerancia alcohólica media: entre 8,56 y 9,52%. 5to. Grupo: Levaduras de tolerancia alcohólica alta; comprendida entre 10,47 y 10,61%. El presente trabajo de tesis tiene por objeto estudiar la tolerancia alcohólica de las levaduras observando la influencia que sobre ella podria ejercer la variación de las distintas condiciones experimentales (temperatura, tiempo de incubación, concentración de azucar en el medio, etec); y posteriormente irradiarlas con luz ultravioleta para obtener posibles mutantes de mayor tolerancia alcohólica. Se ensayó con distintos tipos de levaduras, las que fueron suministradas por instituciones del pais y firmas industriales. La mayor parte provino del Instituto de Microbiologia Agricola. El medio de cultivo utilizado fue el propuesto por W. Gray en el trabajo del año 1946. Se caracteriza por la ausencia de material en suspención, porque es facil y rápido de preparar, y tiene composición definida siendo ésta la siguiente: Extracto de levadura Difco.................... 0,7% PO4H2K........................................ 0,5% Glucosa....................................... 1,25% Agua c. s. p.................................. 100 ml pH............................................ 4,3 a 4,6 En la imposibilidad de conseguir extracto de levadura Difco se usó extracto de levadura sin sal, obteniendose los mismos resultados. Se asignó un valor numérico a cada cepa para indicarsu respectiva tolerancia alcohólica, valor que se estableció realizando las fermentaciones en frascos erlenmayers de 50 ml; éstos contenian un volumen final de 25 ml (teniendo en cuenta el medio de cultivo, suspensión de levadura y concentración alcohólica). Se colocaron primero 20 ml de medio de cultivo estéril, el agregado de alcohol (95,0 a 96,0%) se hizo en cantidades crecientes, de 4,75 a 11,5% a los sucesivos frascos, en forma tal que lo único que variaba era la concentración del mismo; reservándose un frasco control sin alcohol. Se completó el volumen a 24,5 ml con agua estéril. La inoculación se preparó a partir de colonias de 72 horas de desarrollo en agar estría, suspendidas y lavadas con agua destilada estéril, centrifugadas y llevadas a una concentración de 0,25 g/ml. Se sembró 0,5 ml en cada frasco, siendo la concentración final de levadura en él de 0,005 g/ml y el volumen final de 25 ml. Se incubó durante 24 horas a 30°C. Al finalizar el período de incubación se determinó el azúcar residual por el método de Stiles, Peterson y Fred (1926). Una vez estudiados los distintos métodos para aumentar la tolerancia alcohólica, se trató de irradiar las cepas de levaduras con luz ultravioleta con el objeto de obtener posibles mutantes de mayor tolerancia. Se utilizó una lámpara Dr. Ing F. Müller Quarzlampar Fabrik. Essen W. 4 220. Casa Otto Hess. Corriente de encendido 3,5 Amp. Durante su funcionamiento consume 1,5 a 1,8 Amp. La irradiación se realizó sobre cultivos sembrados en caja de Petri por el método de estrías sobre superficie de agar. Una vez sembradas las cajas de Petri se irradiaron con luz ultravioleta a una distancia de 20 cm. Se incubaron por un período de 48 horas aislándose las colonias y determinándose nuevamente las tolerancias alcohólicas segun la técnica anterior. De los 86 ejemplos utilizados puede decirse que en ningun caso se aislaron colonias que tuvieran mayor tolerancia alcohólica que la primitiva, al contrario, todos presentaron una disminución en la misma, y solo algunas tenian un valor semejante a la cepa original. Los trabajos realizados sobre cepas que originariamente poseían una tolerancia alcohólica de 8,6%, una vez irradiadas, dieron un 8,31% de colonias con la misma tolerancia; un 68,9% de tolerancia comprendida entre 6,5 y 7,6% y un 22,8% de tolerancia 5,7%. Por lo tanto en todos los ensayos realizados se obtuvieron datos completamente variados de tolerancia alcohólica como era de esperar. Esto parece estar de acuerdo, en principio, con los trabajos de Duraiswami. Una de las críticas de mayor importancia que puede hacerse a los experimentos de irradiación es que los resultados obtenidos no son fáciles de reproducir. La longitud de onda emitida, la intensidad, la distancia, la interposición de cualquier medio absorbente, la temperatura de irradiación, el pH del medio, la edad de las colonias, y la técnica de inoculación, deben ser tenidos en cuenta en todas las investigaciones para obtener resultados similares, fáciles de comparar.

La mancha amarilla ocasionada por el hongo necrotrófico Pyrenophora tritici-repentis (Died) Drechs (anamorfo Drechslera tritici-repentis) (Died) Shoem) y la roya de la hoja ocasionada por el hongo biotrófico Puccinia triticina Eriks, constituyen una de las principales restricciones bióticas que limitan el rendimiento y afectan la calidad del cultivo de trigo pan (Triticum aestivum L) tanto en Argentina como en otras partes del mundo. La mancha amarilla afecta el área fotosintéticamente activa mientras que la roya de la hoja afecta además la eficiencia de uso de la radiación, componentes involucrados en la generación de rendimiento. En los últimos años se ha impulsado el interés por el estudio de la tolerancia a enfermedades como un importante complemento de la resistencia genética dentro de un contexto de manejo integrado. Sin embargo, cuando la enfermedad no puede ser atenuada por estos mecanismos, es usual optar por la aplicación de fungicidas. Por su parte, la fertilización nitrogenada es necesaria para alcanzar elevados rendimientos y calidad en trigo, no obstante, además puede afectar la expresión de enfermedades. Uno de los objetivos de esta tesis fue evaluar diferencias en tolerancia a la pérdida de rendimiento ocasionadas por Py. tritici-repentis y P. triticina (inoculados separadamente) y su efecto sobre la expresión de la calidad panadera en cultivares de trigo de diferente grupo de calidad. Se condujo un ensayo durante 2012 y 2013 en la Estación Experimental Julio Hirschhorn (Facultad de Ciencias Agrarias y Forestales, UNLP, La Plata, Argentina) utilizando un diseño experimental en parcela dividida con tres repeticiones. Las parcelas principales fueron las inoculaciones de los patógenos (Py. tritici-repentis y P. triticina). La sub-parcela fueron los tratamientos de inoculación: 1- sin inóculo (SI), 2- baja concentración de inóculo (BCI) y 3- alta concentración de inóculo (ACI). Como sub-sub-parcela se sembraron diez cultivares de trigo de diferente grupo de calidad (GC). Las evaluaciones se realizaron en EC39, EC60 y EC82 y consistieron en la determinación del área bajo la curva del progreso de la enfermedad (ABCPE), duración del índice de área foliar verde del cultivo (DAFV), rendimiento y sus componentes, y parámetros de calidad panadera. Se encontró que algunos cultivares fueron tolerantes a las dos enfermedades (BioINTA 3004 y Klein Guerrero). Por su parte, los cultivares ACA 303 y Sursem LE 2330 fueron tolerantes a mancha amarilla, en tanto que Klein Yarará y Baguette 11 lo fueron a roya de la hoja. La pérdida de rendimiento fluctuó entre el 15,2% al 19,9%, debido a las disminuciones en el número de granos/espiga (12,9% para mancha amarilla y 18,7 % para roya de la hoja) y en el peso de mil granos (6,3% y 9,4% para mancha amarilla y roya de la hoja respectivamente). Respecto a los parámetros de aptitud panadera, la mancha amarilla incrementó el contenido de proteínas en grano (CPG), contenido de gluten húmedo (GH), la tenacidad (P), la extensibilidad (L), la fuerza del gluten (W), la absorción de agua de la harina (A), la estabilidad de la masa (D) y el volumen de pan (VP) en tanto que la roya de la hoja generó disminuciones. Los niveles de tolerancia no implicaron menores variaciones de los parámetros de calidad, que sólo presentaron menores fluctuaciones en los de mejor aptitud panadera (GC1). Otro de los objetivos fue evaluar el efecto de diferentes principios activos de fungicidas y de la fertilización nitrogenada sobre la severidad de la mancha amarilla y roya de la hoja, la DAFV del cultivo y de la hoja bandera (DAFVHB), el rendimiento y parámetros de calidad panadera en tres cultivares de trigo pertenecientes a tres grupos de calidad. Para ello, se condujo un ensayo durante 2014 y 2015 en la Estación Experimental Julio Hirschhorn utilizando un diseño experimental en parcela dividida con tres repeticiones. Las parcelas principales fueron las inoculaciones de los patógenos (Py. tritici-repentis y P. triticina). La sub-parcela fueron los tratamientos de fungicidas: 1- sin fungicida (SF), 2- triazol + estrobilurina (TE) y 3- triazol + estrobilurina + carboxamida (TEC). Como sub-sub-parcela se aplicaron tres dosis de N: 1- 0 kgN/ha (0N), 2- 70 kgN/ha (70N) y 3- 140 kgN/ha (140N). Como sub-sub-sub-parcela se sembraron tres cultivares de trigo de diferente grupo de calidad. Las evaluaciones también se realizaron en EC39, EC60 y EC82 y consistieron en la determinación del ABCPE, DAFV, DAFVHB, el rendimiento y sus componentes, y los parámetros de calidad panadera. El ABCPE de mancha amarilla se incrementó ante dosis crecientes de N, contrariamente, con roya de la hoja, sucedió lo contrario. No obstante, el impacto de la fertilización nitrogenada fue mayor sobre la DAFV que sobre la severidad de las enfermedades. Por otro lado, la aplicación de TEC no solo produjo las mayores disminuciones del ABCPE, sino que además produjo los mayores incrementos de la DAFV y DAFVHB lo que derivó en los mayores aumentos de rendimiento fundamentalmente explicados por el número de granos/m2. El CPG se redujo con la aplicación de fungicidas para el control de mancha amarilla, en tanto que, cuando se controló la roya de la hoja, ocurrió lo inverso. Las disminuciones del CPG debido al control de mancha amarilla pudieron ser prevenidas mediante la fertilización nitrogenada. Finalmente, el efecto combinado de fungicidas y N generó efectos mayores sobre los parámetros de GH y reológicos de calidad panadera.

Se estudió la tolerancia y eficiencia de Typha domingensis en la retención de metales y nutrientes de efluentes industriales. Se monitoreó un humedal construido, determinando metales y nutrientes en diferentes órganos vegetales, en los efluentes y en el sedimento de la zona de entrada y de salida, así como también la tolerancia de las plantas a las condiciones del sistema. En experiencias de invernadero, se evalúo la respuesta de T. domingensis al ser expuesta a condiciones extremas de pH y salinidad y a diferentes concentraciones de metales y la capacidad de biosorber metales en sus hojas secas. Las plantas del humedal construido adquirieron adaptaciones fisiológicas y morfológicas para tolerar elevados valores de pH y salinidad, demostradas por una mayor tasa de crecimiento relativo y un incremento en la concentración de clorofila, en comparación con los obtenidos en plantas provenientes de un humedal natural expuestas a las mismas condiciones. La alta eficiencia de remoción de metales por hojas secas de T. domingensis, alcanzada en soluciones multimetales permitiría proponer que las hojas de esta especie sean cosechadas durante las operaciones de mantenimiento de un wetland construido, dándole una disposición final a estos residuos. T. domingensis demostró una alta eficiencia en la retención de metales y nutrientes y una elevada tolerancia a las condiciones de los efluentes tratados debido a su capacidad de adaptación.