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Tesis (Doctor en Ciencias Agropecuarias)--UNC- Facultad de Ciencias Agropecuarias, 2015

Argentina tiene una larga tradición en el mejoramiento de girasol, siendo su germoplasma un recurso genético invaluable a nivel mundial. Nuestro país es el tercer exportador mundial de aceite crudo y segundo exportador de harinas proteicas y pellet. Actualmente, la producción del cultivo presenta una importante brecha entre el rendimiento real y el rendimiento potencial debido principalmente a las limitantes generadas por los estreses bióticos y abióticos. El mapeo por asociación (MA) es un método de mapeo de QTL (del inglés, Quantitative trait loci) que tiene el potencial de identificar las bases genéticas de características cuantitativas complejas, alcanzando resolución a nivel de genes individuales. Los objetivos de este trabajo comprendieron: 1) el estudio de la diversidad genómica en colecciones de girasol cultivado conservadas en el Banco Activo de Germoplasma de INTA Manfredi (BAG-IM); y 2) la identificación de genes involucrados en la defensa a la Podredumbre Húmeda del Capítulo (PHC) causada por Sclerotinia sclerotiorum utilizando la estrategia de MA. La población de mapeo por asociación (PMA) para caracteres complejos de INTA, constituida por 137 líneas endocriadas pertenecientes al programa de mejoramiento de girasol, fue genotipificada con un panel de 384 polimorfismos de nucleótido simple (SNPs) basado en la tecnología Veracode (Illumina), 28 genes candidato y 42 marcadores microsatélite (SSRs). Los estudios de diversidad realizados mostraron que tanto los SSR como los SNPs resultaron informativos para la caracterización del germoplasma. En general, las estimas de variabilidad genética fueron moderadas, al tiempo que se obtuvieron evidencias de la existencia de tres grupos genéticos diferentes en la PMA. La respuesta a PHC en las líneas de la PMA fue evaluada a campo durante cinco campañas sucesivas con inoculación asistida con esporas del hongo, registrando como medidas fenotípicas la incidencia, severidad y período de incubación de la enfermedad. El análisis estadístico de las asociaciones fenotipo-genotipo llevado a cabo, ya sea mediante el uso de modelos lineales mixtos que contemplan la existencia de estructuración y relaciones de parentesco entre los individuos de la población de mapeo, o modelos bayesianos de interrogación simultánea de loci, permitió la identificación de polimorfismos asociados con reducción de la enfermedad (p<0,05). Los resultados obtenidos demuestran que los estudios de asociación son herramientas útiles a la hora de identificar genes implicados en caracteres complejos para ser usados como insumos para el mejoramiento genético del cultivo de girasol.

El objetivo de esta tesis es estudiar la diversidad productiva de la industria argentina en las veinticuatro jurisdicciones en las que se divide el país, y examinar los factores económicos regionales asociados a dicho fenómeno, a lo largo del período 1996-2012. Para ello, se estima un modelo econométrico con efectos fijos por provincias. Los resultados indican que la diversidad industrial de las provincias se asocia positivamente con el grado de desarrollo, el tamaño de la región, una mayor urbanización y las capacidades territoriales. Por otra parte, la diversidad industrial se asocia negativamente a la salida de empresas.

El sistema Copahue-Caviahue, que comprende el Volcán Copahue, el Río Agrio, varias manifestaciones geotermales de distintas temperaturas además de lagunas, lagos y otros cursos de agua, es un ambiente natural de características principalmente termales y ácidas, derivadas de su origen volcánico. Estos hábitats están colonizados por microorganismos especialmente adaptados para sobrevivir en condiciones extremas, por lo que son denominados extremófilos. Los extremófilos participan activamente en la geoquímica del lugar, formando parte de los ciclos naturales de varios elementos químicos. Muchas de las arqueas y bacterias que habitan en ambientes extremos son especies nuevas, no conocidas para el hombre, aunque algunas de ellas están ahí desde los orígenes de la vida en la Tierra. La biodiversidad de estos ambientes constituye un patrimonio que debe conocerse y valorarse. Ese conocimiento puede ser aplicado para estudiar los procesos evolutivos que se tuvieron lugar en la Tierra, conocer los mecanismos moleculares que hacen resistentes a los extremófilos y entender cómo participan en los ciclos biogeoquímicos del ambiente. Los microorganismos que pudieran ser aislados de estos ambientes podrían ser usados posteriormente para desarrollar nuevos procesos biotecnológicos u optimizar los ya existentes. El estudio de la biodiversidad extremófila no es tarea sencilla. Los microorganismos de ambientes extremos crecen en condiciones difíciles de reproducir en el laboratorio y pueden tener requerimientos nutricionales que desconocemos. Es por eso que las técnicas de biología molecular cultivo-independientes se vuelven herramientas indispensables. A partir de estas premisas e inquietudes se formularon las hipótesis del presente Trabajo de Tesis Doctoral que se canalizaron a través de los objetivos que se describen a continuación. Objetivo general Realizar la prospección de la diversidad microbiana de la región volcánica de Caviahue-Copahue, un ambiente extremo con altas temperaturas y bajos valores de pH, utilizando herramientas de biología molecular cultivo independientes. Objetivos específicos: ♦ Realizar la prospección de la biodiversidad procariota del Río Agrio, un sistema donde las condiciones fisicoquímicas cambian a lo largo de su recorrido. ♦ Realizar la prospección de la biodiversidad en algunos pozos geotermales representativos de acuerdo a sus condiciones fisicoquímicas y su nivel de intervención antropogénica. ♦ Relacionar la diversidad y las especies procariotas presentes en cada sitio con sus condiciones fisicoquímicas, la geoquímica del lugar y los ciclos de elementos importantes en la zona como los del azufre y del hierro. ♦ Detectar posibles nuevas especies extremófilas. ♦ Predecir condiciones para el aislamiento de nuevas especies. ♦ Predecir posibles características fisiológicas y aplicaciones biotecnológicas de nuevas especies.

Los sistemas silvopastoriles son promovidos como una alternativa para mejorar la sostenibilidad de las prácticas agropecuarias por los beneficios múltiples que tendría la inclusión de árboles en los agroecosistemas. Sin embargo la información existente respecto del impacto de los SP en las comunidades microbianas del suelo es escaza y limitada a determinadas regiones del mundo lo que dificulta su generalización y no ha sido reportado para la Región Chaqueña. Se conoce que los sistemas silvopastoriles tienen un gran potencial para incrementar la captura de carbono y mejorar la bioquímica del suelo. Sin embargo los factores que inciden en la dinámica de las fracciones de carbono del suelo y en la diversidad microbiana a nivel regional permanecen poco esclarecidos. Por ello resulta imprescindible el abordaje del estudio con el propósito de poder suministrar información para la toma de decisiones que permitan hacer un uso racional del recurso suelo en la región. Las consecuencias de la transformación de bosques a sistemas silvopastoriles son dependientes de las condiciones ecológicas de cada subregión. En la subregión subhúmeda, donde el suelo presente mejores condiciones en términos de contenido y calidad de la materia orgánica, los efectos de la implementación de sistemas silvopastoriles son casi imperceptibles, salvo por la disminución del potencial catabólico (AWCD) y la diversidad de hongos (TRFLP- 18S). En cambio en la subregión semiárida, múltiples parámetros respondieron al cambio de uso del uso. Este estudio evidencia que la habilitación de bosques secundarios mediante rolado selectivo de baja intensidad conserva o mejora las propiedades físicas y químicas del suelo, hecho que es atribuible a la conservación de la vegetación leñosa. Las comunidades bacterianas del suelo de los bosques de ambas subregiones muestran cierto grado de tolerancia al disturbio inducido por el uso silvopastoril, ya que se producen cambios significativos en su estructura luego de un año, lo cual se restaura a los cinco años. Contrariamente, las comunidades de hongos del suelo son muy sensibles al cambio de uso del suelo, lo que es atribuible a la menor diversidad metabólica comparada con las bacterias y por lo tanto a una mayor sensiblidad a la cantidad y calidad de los residuos que ingresan al suelo. Los sistemas silvopastoriles impactan en la funcionalidad del suelo principalmente en el potencial catabólico y diversidad funcional, cuyo efecto se detecta los cinco años en el ambiente subhúmedo y al año en el ambiente semiárido. Adicionalmente, para el ambiente semiárido, otros parámetros funcionales (respiración y actividad deshidrogenasa), son afectados por el uso silvopastoril luego de un año. Sin embargo estos parámetros muestran una tendencia a la restauración a los cinco años lo que sugiere que los sistemas silvopastoriles son capaces de mejorar la funcionalidad del suelo. Las cobertura de las especies arbóreas más dominante del bosqueño Chaqueño (quebracho blanco, quebracho colorado y mistol) tienen un efecto diferencial en el contenido de carbono del suelo (mistol > quebrachos) lo que estaría relacionado al ingreso diferencial de residuos vegetales al suelo. Además los suelos bajo la cobertura de las diferentes especies arbóreas albergan comunidades microbianas diferentes en cuanto a su estructura (DGGE) y diversidad funcional. Las comunidades microbianas del suelo bajo la cobertura de quebracho colorado mostraron preferencias por los polímeros, lo que está relacionado al mayor contenido de taninos y fenoles en las hojas de esta especie. Mientras que la microbiota del suelo bajo la cobertura de mistol muestra preferencia por los carbohidratos y aminoácidos, lo que está relacionado con menor contenido de fibra y mayor contenido de proteína de las hojas. Lo mencionado anteriormente permite enunciar que los sistemas silvopastoriles son una alternativa interesante para la conservación y/o mejora del suelo que permitiría a su vez frenar los desmontes en la Región Chaco y particularmente para la provincia Santiago del Estero que ha sufrido gran pérdida de bosques por el rápido avance de la frontera agropecuaria en la útlima década, aún después de la promulgación de la ley 26.331 de protección de bosques nativos. Estos resultados son sumamente importantes para la región porque brindan la información necesaria para comprender las consecuencias de la transformación de bosques nativos a sistemas silvopastoriles sobre la dinámica de la materia orgánica, la estrcutura de las comunidades microbianas y la bioquímica del suelo. Además esta información elucida la capacidad de los sistemas silvopastoriles de restaurar las propiedades del suelo al estado predisturbio. A su vez representan el primer antecedente para la construcción de niveles umbrales, que son requeridos para la evaluación del impacto ambiental de los sitemas silvopastoriles y su desconocimiento es la mayor limitante. Sin embargo es necesario continuar monitoreando la calidad del suelo en sistemas silvopastoriles con énfasis en propiedades microbiológicas. De acuerdo al presente estudio, se sugieren como indicadores de calidad de suelo al potencial catabólico estimado por el AWCD (average well color development) y diversidad de hongos (cultivables y no cultivables).

Entre los agentes causales de enfermedades infecciosas en la soja, las especies del género Cercospora constituyen un problema importante. El tizón de la hoja y la mancha púrpura de la semilla causada por Cercospora kikuchii y la mancha ojo de rana producida por Cercospora sojina, reducen el valor nutricional de la planta y provocan severo deterioro de las cosechas. Los objetivos de este trabajo fueron el aislamiento de las especies de Cercospora que ocasionaron patología en las plantas de soja, cultivadas en diferentes regiones de la provincia de Santa Fe durante las campañas 2005/2006-2008/2009, su caracterización fenpotípica utilizando diferentes medios de cultivo y su caracterización molecular mediante la amplificación de ISSR, RAPD-PCR y las regiones ITS del ADNr, las que se analizaron mediante RFLP-PCR y se secuenciaron. Los grupos formados por los aislamientos genéticamente relacionados, se volcaron sobre un mapa de la provincia de Santa Fe, para visualizar su distribución espacial y temporal. Se desarrollaron métodos de detección precoz de estas especies fúngicas y un modelo experimental de infección de plantas de soja con Cercospora. Se concluyó que las poblaciones argentinas de Cercospora kikuchii y Cercospora sojina son fenotípica, genotípica y geográficamente variables, lo que constituye un grupo muy heterogéneo. Una alta homología en las secuencias ITS confirmó que los hongos analizados pertenecían al género Cercospora, no encontrándose diferencias entre las dos especies. Tanto la técnica de Dot blot como la PCR permitieron detectar precozmente estas especies en la planta.

Los roedores caviomorfos son uno de los grupos de mamíferos más diversos de América del Sur. Presentan gran variación tanto en su ecología (e.g. hábitats que ocupan, modos de vida y locomotores, tamaño corporal) como en su anatomía esqueletaria. La historia evolutiva de este grupo es larga y, al menos, desde el Oligoceno tardío (> 25 Ma) las cuatro superfamilias en las que se divide al grupo divergen filogenéticamente. En esta tesis se explora la variación morfológica presente en los caviomorfos actuales y se analiza su asociación con ciertas variables que se consideran potencialmente explicativas del patrón de variación. Se tiene en cuenta, además, la influencia de la estructura filogenética sobre la variación observada. Se incluye un análisis de la diversidad morfológica en caviomorfos fósiles para poner a prueba la hipótesis de un origen temprano en la historia del grupo de las principales vías de diferenciación morfológica. Se analizó la variación morfológica del cráneo y la mandíbula, con énfasis en el aparato masticatorio. A su vez, se analizó la variación presente en los tres módulos craneanos (rostro, basicráneo y neurocráneo). Se estudiaron 200 especímenes correspondientes a 24 géneros que representan siete familias de tres de las cuatro superfamilias de caviomorfos: Cavioidea, Chinchilloidea y Octodontoidea. Se analizó cuantitativamente el cambio de forma mediante técnicas de morfometría geométrica que implica el análisis de la variación de coordenadas cartesianas, en este caso, en tres dimensiones como herramienta principal. También se tomaron datos en dos dimensiones para comparar el tipo y cantidad de información que brindan los distintos conjuntos de datos. La variación se exploró mediante análisis de componentes principales y se visualizó mediante grillas de deformación que reflejan los cambios en las coordenadas entre las unidades de estudio. La asociación entre la variación morfológica y las variables elegidas como explicativas, i.e. hábitos, modos masticatorios, fuerza de mordida y tamaño, se estudió mediante modelos de regresión generalizados que permiten tener en cuenta la covariación filogenética incorporándola como parte del modelo. El análisis de la variación morfológica en caviomorfos fósiles se centró en la región alveolar de la mandíbula, y se incluyeron, también, datos de forma de caviomorfos actuales. Finalmente, se realizaron varias disecciones de los principales músculos masticatorios para poder asociar ciertos rasgos mio-esqueletarios con determinados aspectos del funcionamiento del aparato masticatorio.

Cucurbita maxima Duch. es una especie de origen sudamericano que ha sido domesticada en una gran diversidad de formas y tipos de frutos. Los estudios previos han descrito y caracterizado conjuntos de materiales pero en forma parcial, no siempre incluyendo todos los representantes domesticados y el antecesor silvestre. En tal sentido el presente trabajo tiene como objetivo extender la caracterización morfológica y molecular a un conjunto amplio de entradas para contribuir al entendimiento de las relaciones entre las formas domesticadas entre sí y con las silvestres. Un conjunto de 171 entradas de Cucurbita, que abarcan tanto los grupos de cultivares propuestos para C. maxima (Zapallito, Zipinka, Turbante, Nugget, Buttercup, Moranga, Show, Hubbard y Banana), orígenes distintos, poblaciones de la subespecie silvestre (C. maxima ssp. andreana), entradas no asignadas a estos grupos de cultivares, así como también germoplasma de otras especies de Cucurbita: C. moschata, C. argyrosperma, C. ficifolia (domesticadas) y C. ecuadorensis (semidomesticada), fueron evaluadas para 39 caracteres cuantitativos de hábito de crecimiento, ciclo a antesis, hojas, tallos, pedúnculos, frutos, semillas y partición hacia la producción de fruto y semilla, como así también para 47 atributos cualitativos de los tipos de hoja, fruto, pulpa, semilla y planta. Además, en un subconjunto de las entradas se realizó un análisis molecular a partir de marcadores SRAP (Secuence related amplified polymorphism). La caracterización a campo se realizó con un diseño de dos repeticiones de seis plantas por cada entrada durante dos años de evaluación. Los atributos cuantitativos fueron sometidos a un análisis de la variancia y comparación de valores promedio, y todos los atributos (cuantitativos y cualitativos) fueron analizados en forma independiente y en conjunto con análisis multivariados de componentes principales, coordenadas principales, conglomerados y procrustes generalizado. Se encontró una significativa variación para todos los caracteres cuantitativos entre las entradas de C. maxima estudiadas. La partición de los cuadrados medios entre grupos de cultivares, definidos por atributos de color y forma de fruto, fue en general mayor que dentro de los grupos, lo que se traduciría en que los grupos también guardan cierta semejanza para otros caracteres. El estudio por atributos cualitativos reflejó una diferenciación entre los grupos de cultivares, donde algunos se caracterizan por ciertos atributos en particular. En el análisis de conglomerados se separaron las entradas de C. maxima ssp. andreana de las de las formas cultivadas, donde los grupos Zapallito y Zipinka tendieron a compartir el mismo clado. En el consenso de los caracteres cuantitativos y cualitativos hubo un agrupamiento entre Plomo, 3 Moranga y Hubbard, y entre Zapallito, Nugget y Zipinka. C. maxima ssp. andreana se diferenció de los representantes de C. maxima ssp. maxima. La entrada 129unk (Ovo de ganso) correspondiente a C. maxima ssp. maxima tomó una posición intermedia en la configuración. El análisis a través de los marcadores SRAP permitió separar a cada una de las especies fuera de grupo (C. moschata, C. argyrosperma, C. ficifolia y C. ecuadorensis) de entradas de C. maxima. Las entradas de C. maxima ssp. andreana se separaron de las de la ssp. maxima, a excepción de la entrada 129unk. Dentro de las forma cultivadas de C. maxima no hubo un claro agrupamiento por grupo cultivar, sí cierta tendencia por origen sobre todo en las entradas no asignadas a alguno de los grupos de cultivares. La distancia genética entre los grupos cultivados dentro de C. maxima ssp. maxima y la ssp. andreana fue mayor que entre los grupos. Dentro de los grupos, Banana, Zipinka, Hubbard, Moranga y Show presentaron la menor distancia genética promedio, y Buttercup la mayor. El consenso de los caracteres morfológicos y moleculares permitió distinguir cierta relación entre los grupos. Las entradas de Zapallito, Zipinka y Nugget se posicionaron más cerca entre sí. Lo mismo ocurrió entre los representantes de Show, Plomo, Hubbard y Moranga. C. maxima ssp. andreana se separó claramente, y la entrada 129unk se posicionó mas cerca de esta subspecie que de la ssp. maxima. Las otras especies de Cucurbita también se separaron de C. maxima. Se discuten los posibles centros de domesticación sudamericanos para la especie asociado a los grupos de cultivares.

Los lípidos desempeñan numerosas funciones biológicas, entre las que se destaca el almacenamiento y provisión de energía. Los lagartos cuentan con diferentes estructuras destinadas al almacenamiento de estas sustancias, entre la cuales, los cuerpos grasos abdominales han sido los más estudiados por considerarse de mayor importancia en numerosas especies. También se han analizado el hígado, las vísceras, la cola, y diferentes sectores subcutáneos del cuerpo, y se ha demostrado que estas estructuras pueden sufrir cambios temporales cíclicos en su contenido lipídico. A nivel general, estos ciclos lipídicos en las lagartijas se ajustan a cuatro patrones de almacenamiento y utilización de lípidos principales: Tipo I: Presente en especies que no acumulan grasas y no desarrollan ciclos lipídicos. Tipo II: Especies con ciclos lipídicos asociados principalmente a la brumación. Tipo III: Especies con ciclos lipídicos asociados principalmente a la reproducción. Tipo IV: Especies con ciclos lipídicos asociados a la brumación y reproducción en proporciones similares. La Familia Liolaemidae constituye un diverso grupo de lagartos que ha colonizado un enorme rango geográfico de Sudamérica, habitando una gran variedad de ecosistemas. Las estructuras de reserva lipídica de estos reptiles fueron pobremente estudiadas, no obstante, se especula que habrían sido trascendentales en su evolución. Por este motivo, el objetivo principal de esta tesis fue estudiar la diversidad morfo fisiológica, filogenética y evolutiva de las estructuras de reserva lipídica, en representantes de los principales clados de Liolaemidae. Con este fin, se describen sus características morfológicas y disposición en el cuerpo, sus variaciones sexuales y patrones estacionales. Por otra parte, se describen los ciclos sexuales de las especies, y se analiza su relación con las reservas lipídicas. Finalmente, se analizan los patrones evolutivos de estas estructuras para determinar su relación con la filogenia y los procesos adaptativos. Se estudiaron 11 especies de la familia Liolaemidae de los géneros Liolaemus y Phymaturus. Los muestreos se realizaron en diferentes momentos del ciclo activo de estas especies: Períodos post invernales: a finales de los meses fríos cuando se inicia la actividad biológica. Períodos de verano: en los meses cálidos de máxima actividad biológica. Períodos pre invernales: cuando disminuye la actividad biológica, antes del inicio de los meses fríos. Las estructuras de reserva estudiadas fueron los cuerpos grasos abdominales, la cola, el hígado y las grasas depositadas en los pliegues laterales del cuello y las fosas axilares. Para describir los ciclos sexuales se estudiaron diferentes estructuras de los tractos reproductivos de ambos sexos (testículos, epidídimos, ovarios, folículos ováricos y ovocitos del oviducto). Las descripciones de los patrones estacionales de las reservas y los ciclos sexuales se realizaron con las pruebas ANOVA, ANCOVA y Kruskal Wallis. La comparación entre pares de muestras con la Prueba T de Student y Wilcoxon, y la relación entre variables con modelos de regresión lineal y análisis de correlación. Las estructuras de reserva más importantes resultaron la cola y los cuerpos grasos abdominales. El hígado presentó poca relevancia como estructura de reserva, pero fue importante en el metabolismo de lípidos durante la vitelogénesis. Se observaron variaciones estacionales en el contenido lipídico de los pliegues del cuello y la fosa axilar, y se sugiere su participación como reservas auxiliares en la provisión y el almacenamiento energético. En el estudio evolutivo, el método comparativo indicó la presencia de más de un patrón de evolución para las estructuras de reserva lipídica, ponderando en mayor medida la inercia filogenética. Por su parte, el mapeo filogenético de los patrones estacionales de las reservas, mostró poca consistencia con las relaciones de parentesco de las especies. A pesar que Liolamidae es un grupo diverso, numerosos aspectos de su morfología resultan conservados. En este contexto, las diferentes características observadas en el almacenamiento y utilización de lípidos, y la capacidad de las especies de modificar estas características en respuesta a variaciones ambientales, posicionan a las estructuras de reserva lipídica como elementos claves para interpretar la compleja evolución, y el gran éxito adaptativo de este grupo de reptiles.