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En maíz, el mejoramiento genético ha estado acompañado de cambios en el manejo, entre los que se destaca un aumento en la densidad de plantas a un ritmo de aproximadamente 1000 pl ha-1 año-1 (Duvick, 2005). Además, los híbridos modernos presentan una demora en la senescencia foliar o carácter staygreen (SG) (Rajcan & Tollenaar, 1999; Duvick, 2005) y entre ellos existe variabilidad para este rasgo (Kosgey et al., 2013; Acciaresi et al., 2014; Antonietta et al., 2014, 2016). Dado que el aumento de la densidad implica un estrés que acelera la senescencia foliar (Borrás et al., 2003; Antonietta et al., 2014) cabe preguntarse en qué medida la demora en la senescencia foliar del canopeo puede representar una ventaja en términos de rendimiento en contextos de alta densidad de siembra. A fin de analizar las posibles ventajas del carácter SG, trabajos previos han intentado cuantificar este rasgo de distintas maneras. Para este fin, la caída del área foliar durante el período reproductivo puede ajus¬tarse a una relación bilineal, con una fase inicial más lenta seguida de otra fase de caída del área foliar más rápida (Borrás et al., 2003). Así, entre otros parámetros relacionados al carácter SG se ha utilizado el momento en que cambia la tasa de senescencia (en sorgo, Borrell et al., 2000), y la velocidad de senescencia relativa durante la fase rápida (Borrás et al., 2003). Sin embargo, estos parámetros podrían no ser suficientes para reflejar situaciones donde el índice de área foliar (IAF) máximo es superior al IAF crítico. En este sentido, incluso a las densi¬dades recomendadas (i.e., 8 pl m-2 para zona núcleo en Buenos Aires) una demora en la senescencia foliar no se traduce en aumentos en la intercepción de luz sino a partir de estadios tardíos del llenado (Accia¬resi et al., 2014) debido a que el IAF máximo supera ampliamente al IAF por debajo del cual se afecta la intercepción de luz. Los objetivos de este trabajo son (i) detectar la presencia de variación genotípica en el perfil de intercepción de luz y senescencia foliar frente al aumento de la densidad de plantas; (ii) desarrollar una metodología para cuantificar la variación genotípica detectada en la senescencia del canopeo y (iii) establecer si la demora en la senescencia representa una ventaja de rendimiento en altas densidades. Estación Experimental Agropecuaria General Villegas Fil: Antonietta, Mariana. Universidad Nacional de La Plata. Instituto de Fisiología Vegetal; Argentina Fil: Antonietta, Mariana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Fisiología Vegetal; Argentina Fil: Girón Paula. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria General Villegas; Argentina Fil: Guiamet, Juan José. Universidad Nacional de La Plata. Instituto de Fisiología Vegetal; Argentina Fil: Guiamet, Juan José. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Fisiología Vegetal; Argentina

En este período he continuado con los estudios sobre el mecanismo y regulación de la degradación del aparato fotosintético durante la senescencia, iniciando el estudio de proteasas involucradas en este proceso, y he mantenido colaboraciones con otros grupos en el INFIVE. Las principales actividades de investigación que realicé en el período 2013-2014 fueron: Continué trabajando en proteasas y degradación de proteínas durante la senescencia. En esta línea publiqué en colaboración dos trabajos de investigación (-3 Carrión et al., 2013, 9-Martínez et al. 2014), una revisión (-8 Carrión et al., 2014), y un capítulo en un libro (-10 Costa et al., 2013). Finalmente, hay en prensa una capítulo sobre métodos para estudiar proteasas cisteínicas en hojas senescentes (-11 Martínez et al., 2014); algunos de estos métodos han sido puestos a punto para su uso en vegetales en nuestro laboratorio. Realicé también trabajos sobre aspectos generales de la senescencia foliar, o no específicamente ligados a proteasas. Por ejemplo, publiqué una revisión sobre los cambios en el apoplasto de las hojas durante la senescencia (-5 Martínez et al., 2014, esta revisión ha servido de base al trabajo de tesis doctoral iniciado por la Lic. Lucía Borniego), y fueron aceptados y publicados dos trabajos enviados en 2012 (período correspondiente al informe anterior) sobre la síntesis de óxido nítrico, una molécula con actividad retardante de la senescencia (-1 Galatro et al., 2013) y sobre la senescencia pos-cosecha de la albahaca (-2 Costa et al., 2013). Por otra parte, continué con el estudio del impacto de la senescencia en especies de cultivo. Estos estudios de fisiología de cultivos en condiciones realistas de campo se plasmaron en tres publicaciones (-4 Antonietta et al., 2014, -6 Acciaresi et al. 2014, -7 Maydup et al., 2014). En este período dirigí a dos Investigadoras Asistentes del CONICET (ML Costa y DE Martínez) hasta su promoción a la categoría Adjunto a principios de 2014, dos becarios post-doctorales y tres becarios doctorales del CONICET, y 2 Profesionales de apoyo de CICBA. Fui director de dos tesis doctorales y co-director de otras tres, y director de una tesis de maestría defendidas en 2013-2014. Por último, he continuado con la dirección del Instituto de Fisiología Vegetal (CONICET-UNLP).

En el período indicado he continuado con los estudios sobre el mecanismo y regulación de la degradación del aparato fotosintético y he mantenido colaboraciones con otros grupos en el INFIVE. Las principales actividades que realicé en el período 2011-2012 fueron: 1. A través de una aproximación farmacológica utlizando un inhibidor de proteasas cisteínicas in vivo, aportamos evidencias sobre la participación de las proteasas cisteínicas localizadas en las Vacuolas Asociadas a la Senescencia (VAS) como responsables de la degradación de importantes proteínas cloroplásticas (v.g., Rubisco) durante la senescencia foliar. Estos trabajos son la base de un manuscrito en preparación, no enviado, en 2012. 2. Demostramos que el método de lixiviación de solutos, muy empleado para estimar la estabilidad de membranas en tejidos vegetales, sufre una seria interferencia por la producción de amonio en hojas senescentes. Este trabajo (Rolny et al., 2011), además puso en evidencia la notable acumulación de amonio en hojas senescentes, que estamos investigando y posiblemente constituye una pérdida importante de nitrógeno desde los cultivos a la atmósfera. 3. En colaboración con otro grupo del INFIVE (ver el trabajo Galatro et al., 2013, enviado en 2012) demostramos que los cloroplastos son una fuente importante de óxido nítrico (NO, una importante molécula señal), y que la síntesis cloroplástica de NO depende de la funcionalidad del aparato fotosintético. 4. Junto con la Dra. M.L.Costa investigamos la posibilidad de retrasar la senescencia pos-cosecha de albahaba, un vegetal altamente perecedero, a través de la aplicación de pulsos de luz de baja intensidad. Este trabajo fue enviado a publicar en 2012 (Costa et al., 2013). Finalmente, he publicado otros trabajos en colaboración con los grupos de fisiología de especies forestales (1 ms.) y de ecofisiología de trigo (2 ms) del INFIVE. En este período he dirigido o co-dirigido 5 tesis doctorales (en curso), 3 investigadores (CICBA o CONICET), y 2 Profesionales de apoyo de CICBA, y he continuado con la dirección del Instituto de Fisiología Vegetal (CONICET-UNLP).

Fil: Guiamet, Juan José. Instituto de Fisiología Vegetal (INFIVE). Facultad de Ciencias Naturales y Museo. Universidad Nacional de La Plata; Argentina Fil: Pichersky, Eran. Department of Biology. University of Michigan; USA Fil: Nooden, Larry D.. Department of Biology. University of Michigan; USA

La manzana es la fruta que ocupa el cuarto lugar en volumen consumido anualmente en el mundo. Desde hace décadas, la producción y consumo de manzanas se han incrementado, en respuesta a una mayor demanda, que a su vez aumenta continuamente los estándares de calidad. La interacción medio ambiente-metabolismo es determinante de la composición, anatomía, morfología y desarrollo de los tejidos del fruto. Por lo tanto, el rendimiento y la calidad están influenciados por el clima imperante en la región donde se desarrolla el cultivo. En la mayoría de las zonas productoras de manzanas del mundo (entre ellas los valles del norte de la Patagonia) se registran elevada radiación solar y temperatura. La tensión que generan estos factores ambientales sobre el metabolismo de los tejidos del fruto induce un desorden fisiológico de tipo oxidativo denominado ‘daño por sol’. Esta fisiopatía se produce en la cara de los frutos expuesta al sol y es considerada uno de los problemas más importante en huertos de manzano, llegando a alcanzar incidencias superiores al 40% de la producción dependiendo de la región y variedad evaluada. Debido al impacto del estrés generado por la elevada radiación solar y temperatura en la productividad del cultivo de manzanas, se propuso esta temática. El objetivo fue estudiar la respuesta antioxidante, el desarrollo de pigmentos y cambios hormonales, que presentan los frutos de variedades de manzana con diferente susceptibilidad al daño por sol, cultivadas bajo estrés por alta radiación solar. Los parámetros ambientales estudiados fueron radiación solar y temperatura. La temperatura se midió con diferentes tipos de sensores según el grado de precisión necesario (termómetros de mercurio, termómetro de infrarrojos láser y termocúplas tipo T). Los datos de radiación global se obtuvieron a través de la Red Agrometeorológica INTA Alto Valle y la radiación fotosintéticamente activa se midió con un ceptómetro. El impacto de los factores de estrés fue determinado sobre los frutos de cuatro variedades de manzanas (Malus domestica Borkh) rojas y dos verdes-amarillas, mediante técnicas bioquímicas (espectrofotometría, espectrometría de masa, HPLC, y cromatografía de gases), fisiológicas (conductimetría, fluorescencia de la clorofila, analizadores de gas infrarrojos, refractometría óptica, colorimetría) y mediciones de variables vegetativas y de calidad de frutos. Los resultados indicaron que los tejidos de manzanas que están sometidos a estrés por elevada radiación y temperatura generaron síntomas de daño por sol, lo que afectó al 22% de los frutos la var. Red Delicious y al 34% en el caso de Granny Smith. El estrés generado en los tejidos expuestos al sol produjo disminución del contenido relativo de agua y reducción de los procesos de disipación de energía. Este último aspecto quedó evidenciado por disminución de la eficiencia cuántica máxima del fotosistema II y degradación de clorofilas. En las variedades rojas también se registró disminución en la concentración de antocianinas, las cuales actúan como filtro natural de la radiación solar. Por otra parte, se registró aumento del estrés oxidativo evidenciado por un incremento significativo (p≤ 0,05) de peróxidos lipídicos de membranas celulares. En respuesta a la pérdida de homeostasis, los tejidos expuestos aumentaron la capacidad antioxidante, coincidiendo con una mayor concentración de polifenoles totales. En cuanto a la actividad de las enzimas antioxidantes, superóxido dismutasa (SOD) y glutatión reductasa (GR) incrementó en todas las variedades. La actividad de ascorbato peroxidasa (APX) solamente aumento en las variedades rojas y se mantuvo constante en las verdes-amarillas. La respuesta de síntesis de hormonas frente a la exposición a elevada radiación solar fue diferente según la variedad estudiada. En las variedades rojas se registró un aumento significativo de poliaminas y etileno, mientras que no se observaron cambios en el contenido de ácido abscísico (ABA). Inversamente, las variedades verdes-amarillas reaccionaron incrementando el contenido de ABA, sin modificar la concentración de poliaminas ni la emisión de etileno. Mediante el análisis de componentes principales se seleccionaron estadísticamente las variables más explicativas de la respuesta de los tejidos al estrés por elevada radiación y temperatura. Estas variables fueron introducirlas en un análisis de conglomerados el que determinó que las variedades de manzanas rojas presentaron mayor capacidad de adaptación a la alta intensidad solar y temperatura. Esta característica se asoció a una mayor capacidad de sintetizar sustancias antioxidantes como polifenoles y antocianinas, presentar mayor actividad de las enzimas SOD y GR y a un incremento en la concentración de hormonas involucradas en los mecanismos para reducir el estrés. La respuesta de los tejidos a los factores estresantes fue diferente cuando los mismos actuaron paulatinamente a lo largo del desarrollo de los frutos, o de modo repentino en condiciones simuladas experimentalmente. Mientras que en el primer caso el fotosistema II permaneció activo, en el segundo caso la exposición brusca provocó una pérdida total de la integridad a los 50 minutos de tratamiento. En ese mismo lapso de tiempo, se observó la desactivación de la enzima catalasa. El estrés repentino redujo la actividad de GR, afectando la eliminación del peróxido de hidrógeno catalizado por APX en el ciclo ascorbato-glutatión. La concentración de poliaminas aumentó rápidamente frente a la imposición de estrés, pero no se observaron cambios significativos en los niveles de ABA y etileno en los 170 min que duró el estudio. Se determinó que la aplicación exógena de ABA pre-cosecha no redujo la incidencia de daño por sol, pero atenuó el daño oxidativo y aumentó la síntesis de antocianinas en las manzanas Red Delicious. Esto es un factor de aumento de calidad de frutos dado que la variedad Red Delicious tiene piel roja. No obstante, la aplicación de ABA disminuyó la fotosíntesis afectando el área foliar específica de los árboles. Los resultados obtenidos sugieren que sería relevante continuar investigando la interacción metabólico-ambiental y la regulación hormonal en procesos oxidativos generados por estrés por elevada radiación solar. Esto contribuiría a incrementar el conocimiento necesario para lograr herramientas de aplicación agronómica que permitan mitigar el daño por sol en frutos., Apples are currently the fourth most widely consumed fruit in the world. Over time, apple production has been increasing in response to higher demand, driving in turn a steady increase in quality standards. The environment-metabolism interaction determines fruit composition, anatomy, morphology and tissue development. Therefore, yield and quality are influenced by the prevailing climate in the region where the crop is grown. Most apple-growing areas of the world (including the northern valleys of Patagonia) experience high solar radiation and temperature. The stress generated by these environmental factors on the metabolism of fruit tissues induces an oxidative physiological disorder called 'sunburn'. This physiopathology occurs on the side of the fruit exposed to the sun and is considered one of the most important problems in apple orchards, reaching an incidence upwards of 40%, depending on the region and variety evaluated. Given the considerable impact of high solar radiation and temperature on apple crop productivity, the objective of this thesis was to study the antioxidant response, pigment development, and hormonal changes in the fruit of apple varieties with different susceptibility to sunburn damage, grown under high solar radiation stress. The environmental parameters studied were solar radiation and temperature. Temperature was measured with different types of sensors (mercury or laser infrared thermometers, type T thermocouples) according to the degree of precision required. Global radiation data were obtained through the Agrometeorological Network INTA Alto Valle and photosynthetically active radiation was measured with a ceptometer. The impact of stress factors was determined on the fruit of four red and two green-yellow apple varieties (Malus domestica Borkh) using biochemical (spectrophotometry, mass spectrometry, HPLC, gas chromatography) and physiological (conductimetry, chlorophyll fluorescence, infrared gas analysis, optical refractometry, colorimetry.) techniques, and through measurements of vegetative variables and fruit quality. The studies carried out indicated that apple tissues subjected to high radiation and temperature stress generated symptoms of sunburn damage, which affected 22% of Red Delicious and 34% of Granny Smith fruit. The stress generated in the tissues exposed to the sun produced a decrease in relative water content and a reduction in energy dissipation processes, as evidenced by a decrease in the maximum quantum efficiency of photosystem II and chlorophyll degradation. The red varieties also showed a decrease in the concentration of anthocyanins, which are antioxidant substances that act as pigments and natural filter of solar radiation. These conditions triggered oxidative stress in the fruit, with a significant increase in cell membrane lipid peroxidation. In response to the loss of homeostasis, the exposed tissues enhanced their antioxidant capacity, as reflected by increased total polyphenol concentrations. The analysis of antioxidant enzymes showed that the activities of superoxide dismutase (SOD) and glutathione reductase (GR) were increased in all fruit varieties, while that of ascorbate peroxidase (APX) was increased only in the red, but remained constant in the green-yellow, varieties. Fruit hormone synthesis responses to high solar radiation exposure differed according to the variety studied. Red varieties showed a significant increase in polyamines and ethylene, but no changes in abscisic acid (ABA) levels. Conversely, the green-yellow varieties reacted by increasing ABA contents, with polyamine concentration and ethylene emission remaining unaffected. After statistical selection of the most explanatory variables of tissue response to high radiation and temperature stress, cluster analysis determined that red apple varieties showed a greater capacity to adapt to high solar intensity and temperature. This characteristic was associated with a greater capacity to synthesize antioxidant substances such as polyphenols and anthocyanins, higher antioxidant activity of both SOD and GR, and increased potential for synthesis of hormones involved in stress resistance mechanisms. In apple tissue response to stressors were different, depending on whether these acted gradually throughout fruit development or were suddenly imposed experimentally. In the first case, photosystem II remained active; in the second, sudden stress exposure caused total loss of integrity after 50 minutes of treatment. Within this time frame, catalase (CAT) enzyme deactivation was observed. Sudden stress reduced also GR activity, affecting APX-catalyzed hydrogen peroxide removal through the ascorbate-glutathione cycle. The concentration of polyamines increased rapidly under sudden stress conditions, but no significant changes in ABA and ethylene levels were observed over the 170 min duration of the study. Finally, we observed that pre-harvest ABA application did not reduce sunburn incidence, but it attenuated oxidative damage and increased anthocyanin synthesis in Red Delicious apples, a quality-enhancing factor in this red-skin variety. However, ABA application also led to decreased photosynthesis, affecting the specific leaf area of the trees. The results obtained in this thesis suggest that it would be relevant to continue investigating the impact of metabolic-environmental interactions and hormonal regulation on oxidative processes generated by high solar radiation stress, with the goal of designing more effective approaches to mitigate sun damage in fruits., Facultad de Ciencias Agrarias y Forestales

Se realizó un estudio de dosis-respuesta con distintos herbicidas en una población de Lolium multiflorum de Solís (provincia de Buenos Aires) presente en barbechos y cultivos de invierno y difícil de controlar con glifosato. En el campo se aplicó glifosato 60 % solo a las dosis de 60, 120, 240, 480, 960, 1920, 3840 y 7680 gi.a./ha y glifosato 60% (960gi.a./ha) en mezcla con haloxyfop (15, 30, 45, 60, 75, 90, 115gi.a./ha) y a su vez se aplicó glifosato en mezcla con cletodim (15, 30, 60, 90, 120, 150, 180 gi.a./ha). Se evaluó el porcentaje de control, porcentaje de supervivencia y materia seca (MS). En una segunda etapa, en invernáculo, se comparó la población resistente con una susceptible aplicando solo distintas dosis de glifosato. Se evaluó MS, altura, y porcentaje de supervivencia de las plantas. La población problema es resistente a glifosato, con un índice de resistencia (IR) = 2,27. De las pruebas se obtuvo una supervivencia en el campo de 20% de los individuos con la dosis máxima de glifosato (7680gi.a./ha). En el campo, a los 60DDA, en las tres dosis superiores de glifosato no hubo diferencias en la tasa de supervivencia de las plantas de la población resistente que alcanzaron el menor peso seco diferenciándose del testigo. Las plantas fueron severamente afectadas, pero no se logró control total. Las dosis menores a 480gi.a./ha generaron un efecto de hormesis, evidenciando una mayor acumulación de materia verde y seca de las plantas. La evaluación de MS de la población susceptible también mostró un efecto de hormesis. En el campo, dosis iguales o superiores a 60gi.a./ha de haloxyfop y 90gi.a./ha de cletodim realizaron un buen control sin necesidad de realizar nuevas aplicaciones., Facultad de Ciencias Agrarias y Forestales

El objetivo general de esta tesis fue estudiar si la demora en la senescencia foliar (carácter stay-green, SG) en híbridos de maíz confiere tolerancia del rendimiento al estrés abiótico. Se realizaron ensayos a campo utilizando híbridos contrastantes en la senescencia foliar. Se registró la evolución de la senescencia, la producción neta de fotoasimilados, el rendimiento y sus componentes. Bajo sequía en post-floración, los genotipos SG presentaron mayor producción de fotoasimilados y esto se relacionó con mayor conductancia estomática y con la retención de área foliar verde (AFV). Esta ventaja se tradujo en mayor rendimiento (a través de un mayor peso de grano, PG) en dos ensayos; en el tercer ensayo los genotipos SG presentaron menor partición a espiga por lo que el rendimiento no se diferenció del grupo de híbridos no stay-green (NSG). En condiciones de deficiencias de N, los genotipos SG presentaron mayor producción de fotoasimilados en post-floración mientras las temperaturas mínimas se mantuvieron por encima de 10°C, pero pérdidas netas de materia seca por debajo de este umbral que no se observaron en los genotipos NSG o con mayor nivel de fertilización. El carácter SG no se relacionó con el rendimiento o con el PG a bajo nivel de N (18 kg de N ha-1) pero sí al aumentar la dosis de fertilización (100 y 200 kg de N ha-1). En condiciones de estrés por alta densidad poblacional, se compararon dos genotipos. El genotipo SG presentó menor producción de asimilados, y menor inducción de la senescencia de las hojas basales por sombreo. El genotipo SG demoró la senescencia aún cuando la absorción de N en post-floración fue menor que en el genotipo NSG. El PG se relacionó con la concentración de N en granos, y ambos fueron menores en el genotipo SG, resultando en menor rendimiento. En un tercer ensayo, se incorporaron dos genotipos adicionales. En uno de ellos, el carácter SG se mantuvo sólo en las hojas superiores; éste genotipo SG presentó mayor PG y rendimiento en comparación con los otros tres. Finalmente, se analizó la degradación de proteínas foliares durante el llenado. La degradación de proteínas se relacionó positivamente con el PG en condiciones de deficiencias de N pero inversamente cuando las plantas se fertilizaron con 200 kg N ha-1. Uno de los genotipos SG mostró muy escasa degradación de proteínas mientras que en otro SG la degradación aumentó en respuesta a las deficiencias de N. En conclusión, la contribución del carácter SG a la estabilidad del rendimiento depende de la capacidad que presenten los genotipos SG para ajustar la expresión del carácter en función del ambiente (por ejemplo, induciendo la senescencia en respuesta al sombreo, o por deficiencias de N edáfico)., Facultad de Ciencias Naturales y Museo

La senescencia constituye la etapa final del desarrollo ontogénico de las hojas, que se caracteriza por el desmantelamiento altamente organizado de componentes celulares, y la degradación masiva de sus macromoléculas (proteínas, ARN, ADN, lípidos). Este síndrome tiene un impacto positivo para la planta, dado que posibilita la exportación de nutrientes, principalmente N, de las hojas senescentes y su re-utilización en otros órganos. A nivel celular, los cloroplastos albergan la mayor parte de las proteínas foliares, y su desensamblado es central y diagnóstico del progreso de la senescencia. Es por esto que la mayor parte de los estudios en el tema se han enfocado en los cloroplastos, y los eventos extra-plastidiales que acompañan estos cambios son menos conocidos. Menos aún se conoce qué ocurre fuera de la membrana plasmática en las células senescentes. El apoplasto representa un compartimiento “extracelular”, externo, limitado por la membrana plasmática, que incluye las paredes celulares, los espacios intercelulares y el fluido apoplástico (FA). La composición (iones, macromoléculas, etc) de este espacio varía en forma dinámica contribuyendo al desarrollo de la planta y la adaptación a las condiciones ambientales. En el apoplasto tiene lugar la percepción y las primeras respuestas a varios estreses, que han sido estudiadas y caracterizadas en detalle tanto para estreses bióticos y abióticos. Dado que el apoplasto es escenario de procesos fisiológicos como la absorción y el transporte de azúcares y aminoácidos, la comunicación intercelular, la señalización sistémica, etc, es altamente probable que en este compartimiento tengan lugar cambios funcionales vinculados con la senescencia. En este trabajo se examinaron cambios en parámetros fisiológicos del apoplasto como compartimiento, y variaciones en la composición del fluido apoplástico a lo largo de la senescencia en Arabidopsis thaliana, a fin de profundizar el conocimiento sobre la dinámica de este espacio, y su papel en la degradación y removilización de nitrógeno durante la senescencia. En el capítulo 3 se describen las técnicas utilizadas para la obtención y análisis de fluido apoplástico foliar (FA). Este capítulo se enfoca en la optimización de las técnicas de infiltración-centrifugación para la extracción de FA de hojas senescentes de Arabidopsis, y del Índigo Carmín para calcular el volumen original de FA y el factor de dilución del FA aislado, ambos parámetros necesarios para estimar la concentración fisiológica de los componentes del FA. Luego, en el capítulo 4 se caracteriza la senescencia foliar como etapa ontogénica y los FAs obtenidos de hojas senescentes y no senescentes. En este capítulo se describe la selección de hojas representativas de distintas etapas de desarrollo para realizar un análisis sobre los cambios asociados a la senescencia en el fluido apoplástico foliar. En el capítulo 5 se presentan cambios fisiológicos en el compartimiento extracelular asociados a la senescencia, y en el capítulo 6 se analizan variaciones en las proteínas y proteoma del fluido apoplástico. En el capítulo 7 se muestran resultados de experimentos manipulativos de la senescencia foliar, y las respuestas a nivel de variaciones en el contenido estable de aminoácidos, péptidos y proteínas. Se analizó el rol del apoplasto en la degradación de proteínas foliares y la removilización de nitrógeno durante la senescencia, natural y acelerada por oscuridad y el papel de la autofagia en la exportación de aminoácidos al apoplasto., Facultad de Ciencias Naturales y Museo

Participo de estudios morfofisiológicos relacionados con el mejoramiento genético y la silvicultura de las Salicáceas en la Provincia de Buenos Aires. Realizo tareas técnico – productivas, de investigación aplicada, de investigación básica y de transferencia tecnológica vinculadas con el sector forestal del Delta del Paraná, la Pampa arenosa y la Pampa deprimida bonaerenses. Soy responsable del control y mantenimiento de sistemas de climatización en invernáculos y del generador eléctrico de emergencia del Instituto de Fisiología Vegetal (INFIVE); también cosecho y preparo material de propagación de Salicáceas utilizado por productores e instituciones de la región. Realizo cuidados culturales, cosecha y medición de ensayos forestales, efectuados para evaluar tolerancia al estrés por anegamiento y sequía, así como productividad de madera para distintos usos, incluyendo dendroenergia; preparo muestras de materiales para análisis de laboratorio y realizo análisis estadísticos de los datos. Soy profesor de Silvicultura en la Facultad de Ciencias Agrarias y Forestales UNLP.

En las plantas, el término “senescencia” se utiliza para aludir al deterioro estructural y funcional que sufren muchos órganos en la fase terminal de su desarrollo. En particular, en las especies anuales todos los órganos vegetativos atraviesan un proceso generalizado de senescencia durante el final del desarrollo reproductivo (“senescencia monocárpica”). Se ha estudiado extensamente la senescencia de las hojas y flores, pero se ha desatendido la de otros órganos como las raíces. Como resultado del énfasis puesto en la senescencia foliar, la mayoría de los estudios se han focalizado en el desmantelamiento de los cloroplastos. Son escasos los estudios sobre las modificaciones que ocurren durante el envejecimiento en otras organelas, particularmente las mitocondrias. El objetivo general de la presente tesis fue determinar modificaciones funcionales y estructurales de mitocondrias durante la senescencia de hojas y raíces. De acuerdo a los resultados obtenidos, Arabidopsis thaliana sería un caso intermedio entre una planta monocárpica y una planta de crecimiento continuo, o por lo menos no presentó los síntomas de senescencia de una planta monocárpica típica. Estos resultados condujeron a realizar ensayos también en una especie monocárpica típica, como la soja (Glycine max). El patrón de cambio en el metabolismo radical a lo largo del desarrollo reproductivo fue similar en Arabidopsis thaliana y en soja. Esto indicaría que la actividad radical no está ligada a un proceso de senescencia como el que sufren los tejidos aéreos, y que es moderadamente distinto en Arabidopsis y soja. Las raíces mantuvieron su actividad metabólica y acumularon biomasa aún durante el período de crecimiento de las semillas. En plantas desfrutadas (plantas de soja a las cuales se les extrajo los frutos) las raíces parecerían ser el destino de fotoasimilados más importante, ya que incrementaron su biomasa 4,7 veces respecto del estadio inicial (es decir, en 54 días). La falta de compensación entre la cantidad de tejido producido y la actividad metabólica en estos tratamientos serían indicadores de desajustes metabólicos, y la AOX (Oxidasa Alternativa) podría cumplir una función de “alivio” de las presumiblemente grandes cantidades de productos reducidos de la fotosíntesis (fotosintatos) presentes en las raíces de las plantas desfrutadas. La disminución de la cantidad de proteína total y mitocondrial hacia las etapas finales del período de crecimiento de las semillas, podría indicar que existen procesos de exportación de N desde las raíces. El decaimiento de la actividad respiratoria de las raíces posterior a la muerte de las hojas, sugeriría que las raíces experimentan un envejecimiento por falta de fotoasimilados. Para estudiar este tema se realizaron ensayos en plantas inducidas a senescer en oscuridad. En plantas de Arabidopsis que fueron sometidas a oscuridad contínua aumentó la proporción de biomasa de las rosetas, respecto de las raíces. En las raíces decrecieron la actividad respiratoria, la cantidad de proteína mitocondrial y el número total de mitocondrias. Las mitocondrias de menor tamaño son la que se encontraron en mayor abundancia y las que más cambiaron en su cantidad debido a los tratamientos de oscuridad, por lo que parecería ser las que más contribuyen a la actividad respiratoria radical. En oscuridad disminuyó más marcadamente el número de mitocondrias activas que el de mitocondrias totales, lo que parece indicar que existieron conjuntos de mitocondrias con actividades basales o en “standby”. El contenido de azúcares solubles disminuyó, y esto podría explicar las caídas de las tasas metabólicas por un efecto de hambreado. El aumento de la respiración radical por el agregado temporario de glucosa confirmaría esta hipótesis. El estudio con mutantes KO en la vía autofágica (atg5-KO) de Arabidopsis thaliana no arrojó resultados concluyentes respecto de la participación de esta vía en la degradación de las mitocondrias radicales. De acuerdo a los datos obtenidos se puede concluir que se cumplió con el objetivo planteado en términos generales. También se ha aportado información respecto a temas poco estudiados como la fisiología de las raíces y las mitocondrias en el contexto de la senescencia., Facultad de Ciencias Naturales y Museo

Estudios Morfofisiológicos Relacionados con el Mejoramiento Genético y la Silvicultura de las Salicáceas en la Provincia de Buenos Aires (en los subproyectos: a- Análisis fisiológico de las respuestas al estrés en clones de álamo (Populus spp.) plantados en la zona del Delta del Paraná; b- Estudio de respuestas de crecimiento en álamos y sauces ante distintas alternativas de manejo silvicultural ; c- Conservación y propagación de clones de Salix spp. y Populus spp. obtenidos en distintos planes de mejoramiento genético).

Las plantas establecen estrechas relaciones con algunos microorganismos. Particularmente las royas establecen una asociación considerada parasítica, obteniendo del hospedante nutrientes y compuestos carbonados. Como consecuencia de este parasitismo se observan pérdidas de rendimiento en los cultivos asociadas a un desmantelamiento del aparato fotosintético por un lado y un aumento de ciertas rutas biosintéticas de defensa por el otro. La roya de los álamos es considerada una de las enfermedades más importantes del género Populus en Argentina como también a nivel mundial. Esta enfermedad ha obligado al remplazo de materiales genéticos utilizados en diferentes áreas productoras de álamo. Sin embargo, las alteraciones producidas por esta enfermedad no han sido abordadas desde un enfoque fisiológico integrador. La magnitud de estas alteraciones no sólo depende de la especie de álamo y del microorganismo causante de la roya, sino que también de las condiciones ambientales en las que se produce dicha asociación. Bajo estas consideraciones, se planteó como objetivo general conocer los mecanismos fisiológicos que determinan la merma en el crecimiento de Populus deltoides por la infección por roya (Melampsora medusae). Para ello, se trabajó con dos clones de álamo que presentaban “a priori” una susceptibilidad diferencial a la roya (clon Onda y clon `Australiano 106/60´). Se realizaron ensayos en contenedores como también a campo. Se evaluaron las alteraciones producidas por roya en el crecimiento de las plantas (altura de la planta, diámetro del tallo y acumulación de biomasa), densidad básica de la madera, variables fisiológicas a nivel foliar (fotosíntesis neta, respiración, tasa de transporte de electrones y rendimiento cuántico del fotosistema II, contenido de clorofilas, conductancia estomática y conductividad hidráulica de la hoja) y en la dinámica de nutrientes. También se estudiaron las alteraciones producidas por la roya bajo diferentes condiciones ambientales, como lo son suelos con diferente disponibilidad de nitrógeno y estrés hídrico (sequía e inundación). En esta investigación se determinó que la roya produce una reducción en el crecimiento de las plantas de ambos clones en condiciones de campo, como también en condiciones controladas. La magnitud de la alteración depende del clon. La disminución en la densidad básica de la madera sólo se produce en el clon Onda. La reducción en el crecimiento producida por roya puede ser explicada como una consecuencia de las alteraciones producidas en la fisiología de la hoja. La roya produce una reducción en la fotosíntesis neta debido a una pérdida de integridad del aparato fotosintético (tasa de transporte de electrones y rendimiento cuántico del fotosistema II, contenido de clorofilas). Al mismo tiempo, hay un aumento de la respiración. Sin embargo, esta reducción en la fotosíntesis neta es anterior a la pérdida de integridad, posiblemente porque la infección y desarrollo del hongo reduce el intercambio gaseoso (menor conductancia estomática) y la integridad del mesófilo (menor conductividad hidráulica de la hoja). Independientemente del clon, al aumentar la severidad de la enfermedad las alteraciones fisiológicas a nivel de hoja son mayores. Las hojas que son afectadas por la roya caen anticipadamente y lo hacen con una concentración mayor de nutrientes, los cuales son retenidos por el hongo o en metabolitos que no son removilizados antes de la abscisión foliar. De esta forma, los contenidos de nutrientes y proteínas en los tejidos de reserva de la planta se reducen, principalmente como consecuencia de la reducción en el crecimiento. Sin embargo, en el clon Onda también se produce una reducción en la concentración de nutrientes. La mayor disponibilidad de nitrógeno en el suelo, si bien produjo un aumento del crecimiento y de las concentraciones de este nutriente en los tejidos de reserva de la planta, no modificó los niveles de severidad de la enfermedad. No existió interacción con la roya, por lo que la reducción en crecimiento y las alteraciones en la fisiología causadas por la roya fueron de similar magnitud bajo las diferentes disponibilidades de nitrógeno. Cuando la roya se evaluó bajo diferentes condiciones hídricas, se observó que existe interacción entre la enfermedad y la disponibilidad de agua para el crecimiento de la planta. El desarrollo de la enfermedad es mucho mayor cuando las plantas crecen con buena disponibilidad de agua, se reduce bajo sequía y es mínimo en condiciones de inundación. La misma tendencia se observa en ambos clones, sin embargo, en el clon Onda las diferencias son más evidentes. Como consecuencia, la caída anticipada de hojas y el daño en el aparato fotosintético producidos por la enfermedad son mayores en las plantas a capacidad de campo, se vuelven mínimos cuando las plantas están bajo sequía y no se observan en las plantas inundadas. Estas alteraciones en la fisiología de las hojas producen efectos similares en el crecimiento a una defoliación artificial del 50%. En este caso, la mayor reducción del crecimiento se manifiesta en las plantas que crecen a capacidad de campo, es mínima en plantas bajo sequía y nula en plantas inundadas. La conclusión final es que la roya afecta la fisiología de la hoja desde el inicio de la infección porque reduce el intercambio gaseoso. A medida que la enfermedad se desarrolla, se produce daño en el aparato fotosintético y la posterior abscisión foliar. Las hojas que caen lo hacen con mayor concentración de nutrientes y por lo tanto se reduce la acumulación de los mismos en los tejidos de reserva de la planta. Como consecuencia de estos procesos el crecimiento se reduce, aunque en diferente magnitud dependiendo del clon y de las condiciones ambientales. Por ejemplo, bajo los efectos de la inundación la roya no produce pérdidas de crecimiento y son mínimas cuando las plantas sufren estrés por sequía. La información derivada de esta tesis puede aportar conceptos importantes para la evaluación de mecanismos de control químico de la enfermedad, por ejemplo, tener en cuenta las condiciones ambientales para recomendar o no la aplicación de fungicidas. Por otro lado, en los planes de mejoramiento genético que tengan como objetivo encontrar genotipos más tolerantes a la inundación o a la sequía, sería poco relevante considerar la susceptibilidad a la roya. Finalmente, esta tesis aporta una evaluación fisiológica integral del patosistema álamo-roya que incluye evaluaciones a distintas escalas (desde hoja hasta plantación) que dan sustento a las investigaciones que se realizan a niveles menores de integración (genómica, proteómica y metabolómica)., Plants establish close relationships with microorganism. Particularly, rusts have a parasitic association with plants, because they obtain nutrients and carbonate compounds from the host. In consequence, yield looses are observed in diseased plants associated with the breakdown of the photosynthetic apparatus and an increase in certain defense biosynthetic pathways. Poplar rust is considered one of the most important diseases on Populus genus in Argentine and around the world. This disease has forced to the replacement of genetics materials used for plantations in different areas. However, the alterations produced in the plants by rust have not been studied from a physiological integrated point of view. The magnitude of the alterations in the plants does not depend only on the poplar clone and rust species, but also on the environmental conditions in which the association happens. The general objective of this Thesis was to know the physiological mechanisms that determinate the growth decline on Populus deltoides infected by rust (Melampsora medusae). For this, we worked with two poplar clones that “a priori” have differential susceptibility to rust (clone Onda and clone `Australiano 106/60´). Containers and field experiments were performed. Alterations on growth (plant height, stem diameter and biomass accumulation), wood basic density, physiological variables at leaf level (net photosynthesis, respiration, photosystem II electron transport rate and quantum yield, chlorophylls content, stomatal conductance and leaf hydraulic conductance) and nutrients dynamic causes by rust were evaluated. It was also studied the alterations produced by rust under different environmental conditions, like different nitrogen availability in the soil and water stress (drought and flooding). Rust diminished growth on plants of both clones on field and controlled conditions. The magnitude of the reduction was clone-dependent. Only on clone Onda, wood basic density was lower in diseased plants. Growth decrease can be explained as a consequence of leaf physiology alterations. The net photosynthesis drop was due to the loss of photosynthetic apparatus integrity (reduction of photosystem II electron transport rate and quantum yield and chlorophylls content). At the same time, rust increased respiration. However, the net photosynthesis reduction started previously to the loss of integrity, possibly because the fungus infection and development reduced gas exchange (lower stomatal conductance) and the mesophyll integrity (lower leaf hydraulic conductance). As the disease severity increased the physiological alterations at leaf level were higher, independently of the clone. Leaves affected by rust fell earlier in autumn and with higher nutrient concentration than healthy leaves. Nutrients were retained by the fungus biomass or in plant metabolites that were not remobilized before leaf abscission. Thus, nutrients and proteins content on plant storage tissues (stems and roots) were reduced in infected plants of both clones. However, nutrient concentration reduction in stems and roots was observed only on clone Onda. Higher nitrogen availability on the soil increased growth and concentration of this nutrient on plant storage tissues. However, disease severity levels were not altered. Therefore, growth decline and physiology alterations caused by rust under different nitrogen availability were similar. When rust was evaluated under different water conditions, interaction between rust and water availability for plant in the soil was observed. Disease development was much higher when plants grew with good water availability, it was lower under drought and it was minimal under flooding conditions. The same trend was observed in both clones. However, differences were more evident on clone Onda. As a consequence, anticipated defoliation and photosynthetic apparatus damaged produced by rust were higher on plants at field capacity, were minimal under drought and were not observed on flooding plants. The leaf physiology alterations produced by rust had similar effect on growth than an artificial 50% defoliation. On this occasion, the higher growth reduction occurred on plants growing at field capacity, followed by plants under drought and was minimal in flooding plants. The final conclusion is that rust affects leaf physiology from the beginning of the infection because it reduces gas exchange. As disease develops, damage on photosynthetic apparatus and the subsequent leaf abscission happen. Leaves fall with higher nutrient concentration and hence, the accumulation of nutrients on plant storage tissues is reduced. Growth is reduced as a consequence of this process, even though with different magnitude depending on the clone and environmental conditions. For example, rust do not produce growth looses under flooding and it is minimal when plants suffer drought. The information derived from this thesis can provide important concepts for the evaluation of chemical control mechanisms of the disease, for example, that environmental conditions should be taken into account to suggest or not the fungicide application. On the other hand, on genetics improvement programs that look for more tolerant to flooding or drought genotypes it would be of little relevance to consider rust susceptibility. Finally, this Thesis brings a comprehensive physiological assessment of poplar-rust pathosystem that includes different scales evaluations (from leaf to plantation) and gives sustenance to researches at lower levels of organization (genomics, proteomics and metabolomics)., Facultad de Ciencias Agrarias y Forestales

Proyectos de investigación en los cuales colabora: - Obtención de cultivares resistentes al ataque de áfidos. - Uso de hongos patógenos en el control biológico de malezas perennes con resistencia-tolerancia al herbicida glifosato.

Tesis para obtener el grado de Magister Área Producción Vegetal, presentada en la Escuela de Graduados, Facultad de Agronomía de la Universidad de Buenos Aires el 29 de abril de 2014 El cultivo de álamos en el Delta del Paraná, la tercera cuenca de importancia forestal de Argentina, es una actividad económica relevante que provee materia prima para las industrias del aserrado, debobinado, tableros de partículas y pulpa para papel. La producción de madera de álamo está amenazada por enfermedades, cuyo desarrollo se encuentra favorecido por las condiciones ambientales y la estrecha base genética de sus plantaciones comerciales. Entre ellas la roya es considerada la de mayor importancia y en varias oportunidades obligó al reemplazo total de los clones en cultivo. El objetivo de esta tesis fue evaluar el efecto de la roya sobre el crecimiento del año y del rebrote de la siguiente temporada utilizando como modelo tres clones de Populus deltoides con distinta arquitectura del canopeo y nivel de tolerancia. Se evaluó además el efecto sobre la densidad básica de la madera dada su importancia en la determinación de la calidad. A fin de conocer las bases fisiológicas del daño causado por la roya se estudiaron los cambios en la dinámica foliar, la intercepción de la luz, la fotosíntesis el contenido de clorofila y el reciclado del nitrógeno. Los resultados obtenidos indican que la reducción del crecimiento y la calidad de la madera atribuible a la enfermedad se deben a una disminución de la capacidad fotosintética y consecuentemente de la capacidad de fijar y translocar carbono, tanto para continuar el crecimiento del año como para acumular reservas en la parte aérea y radical. La reducción del sistema radical limita la capacidad de explorar el suelo y adquirir agua y nutrientes durante esa temporada de crecimiento. Esto, sumado a una retranslocación incompleta de nitrógeno debido a que las hojas enfermas caen con mayor cantidad de nitrógeno, reduce las reservas de carbono y de nitrógeno para iniciar el crecimiento y la capacidad de adquirir recursos desde el suelo al inicio de la temporada siguiente. Poplar culture in the Paraná Delta, the third most important forestry basin in Argentina, is a significant economic activity that provides raw material for sawmilling, unwinding, plywood, particleboard and paper pulp. The poplar wood production is threatened by diseases whose development is favored by environmental conditions and the narrow genetic base of commercial plantations. Rust is considered the most important disease that has repeatedly forced the complete replacement of previously cultivated clones. The goal of this thesis was to evaluate the effect of rust on yearly growth and re-growth of the following season by using three clones of Populus deltoides with different canopy architecture and disease tolerance. To determine the physiological basis of damage by rust, change in leaf dynamics, interception of light, photosynthesis, chlorophyll content and nitrogen recycling were studied. In addition to the impact of rust on poplar growth, the effect of rust on basic wood density, a wood quality indicator, was also evaluated. Growth and quality reduction by rust were due to a decrease in photosynthesis, therefore in carbon fixation and in the contents of C compounds to be translocated from leaves to other plant organs. This fact affected the accumulation of reserves in both shoots as well as in roots. Poorly developed root systems limited water and nutrient absorption during the growing season. Additionally, there was incomplete nitrogen re-translocation due to leaves falling while still containing high levels of nitrogen. Consequently, there was less carbon and less nitrogen for the initiation of growth at the start of the following season. EEA Delta del Paraná Fil: Cortizo, Silvia Cora. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Delta del Paraná; Argentina

Tesis para obtener el grado de Doctora de la Facultad de Ciencias Agrarias y Forestales, de la Universidad Nacional de La Plata, en 2013 Los nutrientes pueden afectar el uso de agua que realizan las plantas leñosas mediante diversos mecanismos, en diferentes niveles de organización, los que pueden resultar en diferente consumo de agua a nivel de individuo y población. La variedad de modificaciones posibles hace que resulte difícil predecir el resultado del cambio en la disponibilidad de nutrientes sobre el uso del agua, ya que, además de la interacción entre los recursos abióticos (i.e., agua y cada nutriente), hay que considerar las diferencias genotípicas en la capacidad de respuesta al ambiente. En esta tesis se utilizó como modelo experimental plantas de Pinus taeda, la especie forestal más ampliamente cultivada en la provincia de Misiones, Argentina. El objetivo general fue evaluar integradamente, a nivel de individuo, las modificaciones en la distribución de materia seca y la arquitectura hidráulica de plantas de Pinus taeda fertilizadas con nitrógeno y con fósforo, y el efecto de estas modificaciones en la respuesta al estrés por sequía. Se presentan los resultados de experimentos que se realizaron en condiciones controladas y a campo, para dar cumplimiento a una serie de objetivos particulares, los cuales surgieron a partir de la información obtenida en las primeras etapas experimentales. El primer objetivo fue evaluar el efecto de la aplicación de nitrógeno y fósforo, y su interacción, en el crecimiento inicial de una plantación de P. taeda instalada sobre un suelo pedregoso, con baja conductividad hidráulica, de la provincia de Misiones. El segundo objetivo fue estudiar las principales modificaciones fisiológicas que produce la fertilización con nitrógeno y fósforo en las plantas de P. taeda creciendo sobre suelos pedregosos de la provincia de Misiones. El tercer objetivo fue estudiar los cambios fisiológicos de P. taeda creciendo en un sustrato con elevada conductividad hidráulica, en plantas fertilizadas con nitrógeno y fósforo, y expuestas a alta y baja disponibilidad de agua. El cuarto objetivo fue conocer si el sistema radical de P. taeda tiene capacidad de detectar parches ricos en nutrientes y generar respuestas a estos parches, tanto a nivel de raíz, como en la capacidad de conducir agua de la planta entera. El quinto objetivo fue establecer si diferentes fuentes nitrogenadas producen efectos similares en las mermas en el crecimiento y las modificaciones en la arquitectura hidráulica de P. taeda observadas con la adición de urea, y analizar si la fertilización con cada fuente de nitrógeno modifica el efecto de la sequía impuesta en un sustrato con baja conductividad hidráulica. El sexto objetivo fue determinar si existe variabilidad genética en la respuesta en crecimiento a la suplementación con nitrógeno y fósforo mediante el análisis de cuatro familias de P. taeda. El séptimo objetivo fue examinar en dichas familias la variación en los cambios, producto de la fertilización, en la partición de materia seca y en diferentes rasgos de la arquitectura hidráulica, que puedan explicar la magnitud del efecto negativo de la fertilización con nitrógeno en el crecimiento. A partir de los resultados obtenidos, se realizan aportes al conocimiento general sobre el efecto de la fertilización en situaciones de diferente disponibilidad hídrica. Los cambios generados a nivel individuo por la fertilización con nitrógeno y fósforo, como las modificaciones en la distribución de la materia seca y en la arquitectura hidráulica, determinan las respuestas en el crecimiento. La fertilización con nitrógeno exacerba el estrés por sequía en suelos rojos, mientras que no tiene efecto negativo en sustratos con alta conductividad hidráulica. Se genera nueva información de los efectos de la fertilización en suelos pedregosos marginales que actualmente se están utilizando para la plantación de P. taeda en Argentina. Se describen posibles causas fisiológicas del efecto depresivo de la urea en el crecimiento de plantas jóvenes de P. taeda sobre suelos rojos. Se demuestra que la especie no responde de manera diferencial a la aplicación de fertilizantes en forma dispersa o localizada. Por otro lado, la fuente de nitrógeno aplicada genera diferente respuesta a nivel hidráulico, aunque no se pudo determinar la implicancia de estos cambios en el crecimiento. Se demuestra que existe variabilidad en la respuesta a la fertilización en el crecimiento de genotipos seleccionados, producidos en el país. Estas diferencias en crecimiento resultan de formas contrastantes en la partición de materia seca de los diferentes genotipos, sumado a diferentes modificaciones en la arquitectura hidráulica. Estas respuestas diferenciales determinan que la familia con mayor tasa de crecimiento, sea además la menos afectada por la fertilización inicial con nitrógeno y la más beneficiada por la adición de fósforo. El conocimiento de las respuestas fisiológicas de esta especie, brinda nuevas herramientas para la toma de decisiones en el uso de la tierra y el manejo sustentable de la producción. Nutrients can alter plant water use through different mechanisms. Nutrient availability alters hydraulic architecture at different organization levels, resulting in changes in water use at plant or population level. Possible modifications, and their interactions, make it difficult to predict the way nutrient availability can alter water use. Moreover, besides abiotic factors interactions (e.g., between water and each nutrient), genotypic differences in response capacity have to be taken into account. In this thesis plants of Pinus taeda were used as experimental model. It is the widest exotic species planted in Misiones. The general aim is to evaluate dry mass partitioning and hydraulic architecture at whole plant level in P. taeda plants fertilized with nitrogen and phosphorus, and its implications in drought tolerance. In order to achieve specific objectives, experiments at field conditions and in pots were performed. The goals follow a sequential rationale because they derived from the results of the first experiments. The first aiml was to evaluate the effect of the fertilization with nitrogen and phosphorus, and their interaction, in the initial growth of a P. taeda plantation installed on a rocky soil in Misiones. The second goal was to analyze the main physiological modifications that occur in P. taeda plants in response to nitrogen and phosphorus fertilization on the rocky soil from Misiones. The third goal was to study the physiological changes in P. taeda plants fertilized with nitrogen and phosphorus in a high hydraulic conductive substrate, growing with low and high water availability. The fourth goal was to know if the root system of P. taeda plants can detect nutrient rich patches in the soil and respond to these patches at root level and at whole plant water conductance capacity level. The fifth goal was to analyze if different nitrogen sources have the same depressive effect in growth and produce hydraulic architecture changes similar to those observed with urea fertilization; and to evaluate if each nitrogen source alters the tolerance to the drought stress imposed in the soil with low hydraulic conductance. The sixth and seventh goals were to determine if there exist genetic variability in the response in growth to fertilization to nitrogen and phosphorus through the analysis of four families of P. taeda; and to analyze the changes in dry mass partitioning and different hydraulic traits those families, that can explain the different extent of the depressive effect in growth of nitrogen fertilization. The results obtained are new contributions to the general knowledge about the effects of fertilization under different conditions of water availability. Plant level changes due to nitrogen and phosphorus fertilization in the hydraulic architecture is related with growth. Those changes exacerbate drought stress in the red soils but not in high conductance substrates. New information is generated about the effect of fertilization on marginal rocky soils which are use widely to plant P. taeda in Argentina. Possible physiological causes of the depressive effect of urea in young P. taeda plant growth on red soils are described. It is demonstrated that this species does not respond in different way to fertilizer placement, i.e disperse or localized. The nitrogen source produce different response in some hydraulic traits, but it is not possible to know the implication of those changes in growth. There is variability in the response to fertilization in growth between families that were selected in a breeding program of Argentina. Those different responses are the result of different dry mass partitioning and differences in some hydraulic traits. Therefore, the family with higher growing rate is the least affected by the fertilization with nitrogen and the most improved by phosphorus fertilization. The knowledge about the physiological responses of this species brings new tools to land use and sustainable forest management decisions. EEA Delta del Paraná Fil: Faustino, Laura Ines. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Delta del Paraná; Argentina

Las partes verdes de la espiga (e.g. brácteas, aristas) son fuente de asimilados en cereales C3. Sin embargo, la contribución de la fotosíntesis de la espiga en trigo pan (Triticum aestivum L.) es menos conocida que el resto de las fuentes de asimilados (v.g. fotosíntesis de la hoja bandera, retranslocados del tallo). En trigo es ampliamente aceptado que la limitación por fuente no está presente en cultivares antiguos (Kruk et al. 1997; Borrás et al. 2004). Sin embargo, en germoplasma moderno, la limitación por fuente podría estar emergiendo (e.g. Álvaro 2008a). En este contexto los asimilados fijados por los órganos verdes de la espiga (v.g. glumas y aristas) podrían ser más relevante para sostener el llenado de granos. Capítulo 2: El principal objetivo de este capítulo fue evaluar la contribución de la espiga mediante tres aproximaciones experimentales diferentes: (1) reduciendo la fotosíntesis de la espiga por remoción de las aristas o sombreo de las espigas (combinados con un tratamiento de desfoliado) y (2) comparando el peso de granos por espiga, en cultivos completamente sombreados versus plantas donde únicamente se les sombreó la parte vegetativa (‘espigas emergiendo’) y (3) reduciendo la fotosíntesis de la espiga con DCMU (3-(3,4-dichlorophenyl)-1,1-dimethylurea) un inhibidor específico del foositema II. En experimentos a campo en La Plata (Argentina), los cultivares Klein Escudo and BioInta 3000, fueron sujetos a los tratamientos de remoción de las aristas, sombreado de espigas, con y sin desfoliación, y a los tratamientos de ‘sombreo total’ vs. el de ‘espigas emergiendo’. Aunque la estimación de la contribución de la fotosíntesis de la espiga difirió, dependiendo de la aproximación experimental usada (desde 12 a 42%), el cv. Escudo (con mayor proporción de aristas) mostró una mayor contribución en la fotosíntesis de la espiga. En ambos cultivares la mayor contribución de la espiga se encontró en plantas desfoliadas. La magnitud de esta contribución se relacionó positivamente con el largo de las aristas de cada cultivar. La remoción de las aristas no tuvo un efecto significativo (p≤ 0.05) sobre el peso de grano en el cultivar de aristas cortas (BioInta 3000). El efecto del desaristado fue mayor en el cv. Escudo, alcanzando valores de reducción del peso de granos por espiga de ca. 15 y 19% en plantas no desfoliadas y desfoliadas respectivamente. En los dos cultivares, la posición de granos más afectada por la disminución de la fuente fotosintética fue la de los granos distales dentro de la espiguilla. La tasa fotosintética de la espiga (medida por IRGA) fue mayor en el cv Escudo que en el cv. BioInta 3000. También se analizó la contribución de la remobilización de los asimilados acumulados en pre-antesis (tallo + vainas). Comparando ambos cultivares, la materia seca translocada desde los tallos mostró el patrón opuesto a la contribución de la fotosíntesis de la espiga, i.e. fue mayor en el cv. BioInta 3000 que en el cv. Escudo. En Bordenave, Argentina, el sombreo de las espigas reveló una importante contribución de la fotosíntesis de la espiga al llenado de granos en el cv. Huenpan (un genotipo de aristas largas, y tolerante al déficit hídrico), tanto bajo condiciones de riego como de secano, mientras que en el cv. Baguette Premiun 11 (de aristas cortas) aparentemente no hubo efecto de la fotosíntesis de la espiga sobre el peso de granos. Por último, la reducción de la fotosíntesis de la espiga con DCMU redujo el peso de granos por espiga en proporción similar al sombreo de las espigas por ‘encapuchado’. Capítulo 3: El principal objetivo de este capítulo fue: (1) analizar si la mejora empírica ha cambiado la contribución de la fotosíntesis de la espiga al llenado de granos, a través de un estudio retrospectivo con cultivares de trigo pan liberados en Argentina entre 1920 y 2008, y (2) estudiar si la introgresión de los alelos de enanismo han cambiado la contribución de la fotosíntesis de la espiga al llenado de granos, usando líneas isogénicas de un cultivar de trigo pan difiriendo en la presencia/ausencia en los alelos Rht. En los dos experimentos se sombrearon espigas con papel aluminio para reducir la fotosíntesis, tanto en plantas intactas como desfoliadas. La contribución de la fotosíntesis de la espiga se incrementó en los cultivares modernos, y esta contribución fue mayor en las plantas desfoliadas que en las intactas. La contribución de la espiga se correlacionó negativamente con la altura de planta (r2= 0.62 y 0.71 en plantas intactas y desfoliadas respectivamente) y especialmente con el peso de tallo (r2= 0.75 y 0.80 en plantas intactas y desfoliadas respectivamente). La eficiencia de materia seca retranslocada (es decir, la relación entre la materia seca retranslocada y el peso de tallo en antesis; DMTe) no se modificó considerablemente con el año de liberación de los cultivares. La contribución de asimilados pre-antesis al granos (CPA, i.e. la relación de reservas del tallo movilizadas y el peso de granos por espiga) claramente disminuyó en los cultivares más modernos. La correlación entre la contribución de la espiga y el tamaño de aristas fue despreciable en este estudio. En las líneas isogénicas diferenciadas en los alelos de enanismo Rht, la contribución de la espiga fue mayor cuando los alelos estuvieron presentes, principalmente en plantas no desfoliadas. Sin embargo, no hubo una relación consistente entre el peso de tallo y las respectivas contribuciones de las espigas, sugiriendo que otros factores (además de los alelos de enanismo) están involucrados en el incremento de la contribución de la espiga en el estudio retrospectivo. Capítulo 4: Los objetivos de este capítulo fueron: (1) estudiar la actividad fotosintética (tasa de transporte de electrones o ETR, indirectamente por fluorescencia de la clorofila) durante el llenado de granos, de la hoja bandera, el cuerpo de la espiga y de las aristas en dos cultivares con diferente contribución de la espiga al llenado de granos; (2) analizar la respuesta diferencial de la hoja bandera vs. las aristas al déficit hídrico mediante la medición de variables de estado hídrico (contenido relativo de agua, potencial hídrico) y actividad fotosintética (tasa de transporte de electrones o ETR); (3) estimar la influencia de la presencia/ausencia de aristas en la temperatura del cuerpo de la espiga; (4) analizar si existe correlación entre el tamaño de las aristas vs. la contribución de las aristas/espiga al llenado de granos en seis variedades modernas de cultivares argentinos con distinto tamaño de aristas; (5) explorar si el tamaño de aristas han cambiado durante la última centuria (estudio retrospectivo). En este capítulo hemos reportado que (1) durante el final del llenado de los granos, las partes de la espiga (aristas y particularmente el cuerpo de la espiga, es decir glumas y lemmas) podrían tener mayor actividad fotosintética que la hoja bandera; (2) la presencia de aristas podría tener un efecto levemente favorable (i.e. enfriando) sobre la temperatura de la espiga durante la mañana, pero deletéreo (i.e. aumentando la temperatura de la espiga) después del mediodía; (3) una característica positiva de las aristas es una cierta “tolerancia” al déficit hídrico, manteniendo un contenido relativo de agua y una ETR mayor que la hoja bandera bajo sequía; (4) encontramos una correlación positiva (moderada bajo condiciones de secano) entre el tamaño de las aristas y la contribución de la espiga durante el llenado de granos y (5) en el análisis retrospectivo de los cultivares de trigo pan de Argentina no encontramos una clara tendencia a lo largo de la mejora del tamaño de las aristas ni de la contribución de las aristas durante el llenado de granos., Facultad de Ciencias Naturales y Museo

Proyectos de investigación en los cuales colabora: -Estudios Morfofisiológicos y Genómicos Relacionados con el Mejoramiento Genético y la Silvicultura de las Salicáceas en la Provincia de Buenos Aires (en los subproyectos: a- Análisis fisiológico y genómico de las respuestas al estrés en clones de álamo (Populus spp.) plantados en la zona del Delta del Paraná; b- Estudio de respuestas de crecimiento en álamos y sauces ante distintas alternativas de manejo silvicultural ; c- Conservación y propagación de clones de Salix spp. y Populus spp. obtenidos en distintos planes de mejoramiento genético).

Proyectos de investigación en los cuales colabora: - Obtención de cultivares resistentes al ataque de áfidos. - Uso de hongos patógenos en el control biológico de malezas perennes con resistencia-tolerancia al herbicida glifosato.

Tesis presentada para optar al Grado de Doctor en Ciencias Naturales Fil: Carrión, Cristian. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Naturales y Museo; Argentina

6.1 Biología y ecología de malezas en sistemas productivos extensivos. 6.1.1. Detección y discriminación óptica de malezas de relevancia en cultivos extensivos con resistencia y/o tolerancia al herbicida glifosato . 6.1.2 Uso de hongos patógenos en el control biológico de malezas perennes con resistencia-tolerancia al herbicida glifosato. 6.1.3 Uso de insectos coleópteros en el control biológico de Carduus spp. 6.1.4 Resistencia de malezas. 6.2 Senescencia foliar postantesis en maíz y su relación con la sustentabilidad de los sistemas agrícolas pampeanos.

Los nutrientes pueden afectar el uso de agua que realizan las plantas leñosas mediante diversos mecanismos, en diferentes niveles de organización, los que pueden resultar en diferente consumo de agua a nivel de individuo y población. La variedad de modificaciones posibles hace que resulte difícil predecir el resultado del cambio en la disponibilidad de nutrientes sobre el uso del agua, ya que, además de la interacción entre los recursos abióticos (i.e., agua y cada nutriente), hay que considerar las diferencias genotípicas en la capacidad de respuesta al ambiente. En esta tesis se utilizó como modelo experimental plantas de Pinus taeda, la especie forestal más ampliamente cultivada en la provincia de Misiones, Argentina. El objetivo general fue evaluar integradamente, a nivel de individuo, las modificaciones en la distribución de materia seca y la arquitectura hidráulica de plantas de Pinus taeda fertilizadas con nitrógeno y con fósforo, y el efecto de estas modificaciones en la respuesta al estrés por sequía. Se presentan los resultados de experimentos que se realizaron en condiciones controladas y a campo, para dar cumplimiento a una serie de objetivos particulares, los cuales surgieron a partir de la información obtenida en las primeras etapas experimentales. El primer objetivo fue evaluar el efecto de la aplicación de nitrógeno y fósforo, y su interacción, en el crecimiento inicial de una plantación de P. taeda instalada sobre un suelo pedregoso, con baja conductividad hidráulica, de la provincia de Misiones. El segundo objetivo fue estudiar las principales modificaciones fisiológicas que produce la fertilización con nitrógeno y fósforo en las plantas de P. taeda creciendo sobre suelos pedregosos de la provincia de Misiones. El tercer objetivo fue estudiar los cambios fisiológicos de P. taeda creciendo en un sustrato con elevada conductividad hidráulica, en plantas fertilizadas con nitrógeno y fósforo, y expuestas a alta y baja disponibilidad de agua. El cuarto objetivo fue conocer si el sistema radical de P. taeda tiene capacidad de detectar parches ricos en nutrientes y generar respuestas a estos parches, tanto a nivel de raíz, como en la capacidad de conducir agua de la planta entera. El quinto objetivo fue establecer si diferentes fuentes nitrogenadas producen efectos similares en las mermas en el crecimiento y las modificaciones en la arquitectura hidráulica de P. taeda observadas con la adición de urea, y analizar si la fertilización con cada fuente de nitrógeno modifica el efecto de la sequía impuesta en un sustrato con baja conductividad hidráulica. El sexto objetivo fue determinar si existe variabilidad genética en la respuesta en crecimiento a la suplementación con nitrógeno y fósforo mediante el análisis de cuatro familias de P. taeda. El séptimo objetivo fue examinar en dichas familias la variación en los cambios, producto de la fertilización, en la partición de materia seca y en diferentes rasgos de la arquitectura hidráulica, que puedan explicar la magnitud del efecto negativo de la fertilización con nitrógeno en el crecimiento. A partir de los resultados obtenidos, se realizan aportes al conocimiento general sobre el efecto de la fertilización en situaciones de diferente disponibilidad hídrica. Los cambios generados a nivel individuo por la fertilización con nitrógeno y fósforo, como las modificaciones en la distribución de la materia seca y en la arquitectura hidráulica, determinan las respuestas en el crecimiento. La fertilización con nitrógeno exacerba el estrés por sequía en suelos rojos, mientras que no tiene efecto negativo en sustratos con alta conductividad hidráulica. Se genera nueva información de los efectos de la fertilización en suelos pedregosos marginales que actualmente se están utilizando para la plantación de P. taeda en Argentina. Se describen posibles causas fisiológicas del efecto depresivo de la urea en el crecimiento de plantas jóvenes de P. taeda sobre suelos rojos. Se demuestra que la especie no responde de manera diferencial a la aplicación de fertilizantes en forma dispersa o localizada. Por otro lado, la fuente de nitrógeno aplicada genera diferente respuesta a nivel hidráulico, aunque no se pudo determinar la implicancia de estos cambios en el crecimiento. Se demuestra que existe variabilidad en la respuesta a la fertilización en el crecimiento de genotipos seleccionados, producidos en el país. Estas diferencias en crecimiento resultan de formas contrastantes en la partición de materia seca de los diferentes genotipos, sumado a diferentes modificaciones en la arquitectura hidráulica. Estas respuestas diferenciales determinan que la familia con mayor tasa de crecimiento, sea además la menos afectada por la fertilización inicial con nitrógeno y la más beneficiada por la adición de fósforo. El conocimiento de las respuestas fisiológicas de esta especie, brinda nuevas herramientas para la toma de decisiones en el uso de la tierra y el manejo sustentable de la producción., Nutrients can alter plant water use through different mechanisms. Nutrient availability alters hydraulic architecture at different organization levels, resulting in changes in water use at plant or population level. Possible modifications, and their interactions, make it difficult to predict the way nutrient availability can alter water use. Moreover, besides abiotic factors interactions (e.g., between water and each nutrient), genotypic differences in response capacity have to be taken into account. In this thesis plants of Pinus taeda were used as experimental model. It is the widest exotic species planted in Misiones. The general aim is to evaluate dry mass partitioning and hydraulic architecture at whole plant level in P. taeda plants fertilized with nitrogen and phosphorus, and its implications in drought tolerance. In order to achieve specific objectives, experiments at field conditions and in pots were performed. The goals follow a sequential rationale because they derived from the results of the first experiments. The first aiml was to evaluate the effect of the fertilization with nitrogen and phosphorus, and their interaction, in the initial growth of a P. taeda plantation installed on a rocky soil in Misiones. The second goal was to analyze the main physiological modifications that occur in P. taeda plants in response to nitrogen and phosphorus fertilization on the rocky soil from Misiones. The third goal was to study the physiological changes in P. taeda plants fertilized with nitrogen and phosphorus in a high hydraulic conductive substrate, growing with low and high water availability. The fourth goal was to know if the root system of P. taeda plants can detect nutrient rich patches in the soil and respond to these patches at root level and at whole plant water conductance capacity level. The fifth goal was to analyze if different nitrogen sources have the same depressive effect in growth and produce hydraulic architecture changes similar to those observed with urea fertilization; and to evaluate if each nitrogen source alters the tolerance to the drought stress imposed in the soil with low hydraulic conductance. The sixth and seventh goals were to determine if there exist genetic variability in the response in growth to fertilization to nitrogen and phosphorus through the analysis of four families of P. taeda; and to analyze the changes in dry mass partitioning and different hydraulic traits those families, that can explain the different extent of the depressive effect in growth of nitrogen fertilization. The results obtained are new contributions to the general knowledge about the effects of fertilization under different conditions of water availability. Plant level changes due to nitrogen and phosphorus fertilization in the hydraulic architecture is related with growth. Those changes exacerbate drought stress in the red soils but not in high conductance substrates. New information is generated about the effect of fertilization on marginal rocky soils which are use widely to plant P. taeda in Argentina. Possible physiological causes of the depressive effect of urea in young P. taeda plant growth on red soils are described. It is demonstrated that this species does not respond in different way to fertilizer placement, i.e disperse or localized. The nitrogen source produce different response in some hydraulic traits, but it is not possible to know the implication of those changes in growth. There is variability in the response to fertilization in growth between families that were selected in a breeding program of Argentina. Those different responses are the result of different dry mass partitioning and differences in some hydraulic traits. Therefore, the family with higher growing rate is the least affected by the fertilization with nitrogen and the most improved by phosphorus fertilization. The knowledge about the physiological responses of this species brings new tools to land use and sustainable forest management decisions., Facultad de Ciencias Agrarias y Forestales

La clorofila es uno de los compuestos químicos más importantes de la biósfera. Todos los organismos fotosíntéticos, entre los cuales destacamos naturalmente a las plantas, dependen casi exclusivamente de la clorofila como compuesto especializado en la captación y transformación de la energía lumínica en energía química. En las especies vegetales, las reacciones fotosintéticas ocurren principalmente en las células de las hojas, dentro de organelas especializadas denominadas cloroplastos, y por ende, es allí donde se localizan las moléculas de clorofila, las cuales se encuentran asociadas a proteínas, formando parte de los complejos fotosintéticos en las denominadas membranas tilacoidales de los cloroplastos. Durante la etapa final del desarrollo de las plantas, la senescencia, los cloroplastos son desensamblados, y la mayoría de sus componentes son movilizados hacia otros sitios para ser reciclados. En el cloroplasto se encuentra localizado el mayor contenido de nitrógeno en la planta, formando parte de las proteínas cloroplásticas, las cuales requieren ser degradadas a unidades más pequeñas para poder trasladar el nitrógeno hacia otros órganos o tejidos. Para poder degradar las proteínas tilacoidales que contienen clorofila, es requisito previo separarlas de su cofactor, y así iniciar la degradación de la apoproteína y la clorofila en forma separada. Dada su naturaleza química, la degradación de clorofila requiere mecanismos especiales, a fin de maximizar el rendimiento en la movilización de nutrientes, y evitar el colapso prematuro de la célula vegetal. Por tanto, el estudio de estos mecanismos que ocurren durante la senescencia tienen alta importancia agro-económica, si por ejemplo se desean maximizar los rendimientos productivos., Facultad de Ciencias Exactas

Proyectos de investigación en los cuales colabora: a) Obtención de cultivares resistentes al ataque de áfidos. b) Uso de hongos patógenos en el control biológico de malezas perennes con resistencia-tolerancia al herbicida glifosato.

Proyectos de investigación en los cuales colabora: a) Estudios Morfofisiológicos y Genómicos Relacionados con el Mejoramiento Genético y la Silvicultura de las Salicáceas en la Provincia de Buenos Aires,en los subproyectos: 1- Análisis fisiológico y genómico de las respuestas al estrés en clones de álamo plantados en la zona del Delta del Paraná; 2- Evaluación de la Influencia de la roya de los álamos (Melampsora medusae) sobre el crecimiento de clones de Populus spp. en el Delta del Paraná mediante variables morfofisiológicas; 3- Estudio de respuestas de crecimiento en álamos y sauces ante distintas alternativas de manejo silvicultural; 4- Conservación y propagación de clones de Salix spp. y Populus spp. obtenidos en distintos planes de mejoramiento genético).

Bioecología de malezas en sistemas productivos extensivos: Una etapa de trabajo comprendió el estudio de la tasa de crecimiento relativa (TCR), la longitud de raíces por unidad de biomasa total (RLR) y sus componentes (RBR y LRE), el intercambio gaseoso y la habilidad competitiva en siete poblaciones de Sorghum halepense provenientes de áreas húmedas y subhúmedas sometidas a distintos niveles de disponibilidad hídrica edáfica. Se trató de determinar si la posible variación en el intercambio gaseoso y el crecimiento otorga una mayor habilidad competitiva a un determinado origen de Sorghum halepense en las distintas situaciones bajo estudio. Otra etapa de trabajo buscó determinar la dinámica del intercambio gaseoso en maíz y Sorghum halepense cuando compiten por agua edáfica a fin de conocer qué estrategia en el consumo de agua siguen ambas especies y establecer el efecto que dicha estrategia tiene en la habilidad competitiva de ambas especies en dicho proceso competitivo. - Uso de hongos patógenos en el control biológico de malezas perennes con resistencia-tolerancia al herbicida glifosato. Durante el período informado se inciaron los estudios vinculados al proyecto 11A 217 “Uso de hongos patógenos en el control biológico de malezas perennes con resistencia-tolerancia al herbicida glifosato”, acreditado y subsidiado por la Universidad Nacional de La Plata del cual me desempeño como Director. Dicho proyecto posee una duración de cuatro años (2011-2014). Dentro de las acciones ejecutadas en el período, se iniciaron estudios preliminares sobre Sorghum halepense y Commelina sativa, con los fitopatógenos Fusarium oxysporum, Colletotrichum spp. y Phakopsora spp. - Senescencia foliar postantesis en maíz y su relación con la sustentabilidad de los sistemas agrícolas pampeanos. Dentro del estudio de la senescencia de maíz la labor informada comprende el año 2011 donde se llevaron a cabo las publicaciones correspondientes al proyecto 11A 174 “Contribución de híbridos no senescentes (stay-green) de Zea mays (L.) a la sustentabilidad de los sistemas agrícolas pampeanos” acreditado y subsidiado por la Universidad Nacional de La Plata (período 2007-2010). Las acciones desarrolladas estuvieron dirigidas por un lado a determinar la naturaleza de senescencia retardada (stay-green) de híbridos nacionales de maíz y por otro, determinar su comportamiento frente a variaciones de recursos edáficos ya sea por la variación en la dotación de los recursos como por la variación de la competencia intraespecífica. Las tareas implementadas buscaron determinar si la demora de la senescencia foliar está asociada a una mayor actividad fotosintética y contenido de clorofila y de una mayor acumulación de biomasa en estructuras vegetativas y espiga. Asimismo, se trata de establecer las posibles relaciones con una mayor tolerancia a déficit hídrico y nutricional y si esta relación se encuentra vinculada a una mayor biomasa y/o longitud radical.

La senescencia foliar es el proceso del desarrollo previo a la muerte en el que la hoja se autodesmantela y libera sus componentes, v.g., nitrógeno, fósforo, posibilitando la reutilización de estos nutrientes por otras partes de la planta. A nivel celular, este proceso causa la degeneración total de los cloroplastos, donde reside la mayor parte de las proteínas foliares. El mecanismo de degradación del cloroplasto, y del resto de la maquinaria celular durante la senescencia es desconocido. El objetivo general de esta tesis fue estudiar la actividad proteolítica involucrada en la degradación masiva de proteínas foliares durante la senescencia. Se investigaron las características de la actividad de las proteasas implicadas y su ubicación subcelular, y se examinó en que compartimientos celulares tiene lugar la proteólisis. Se examinó la hipótesis de que en la degradación de proteínas cloroplásticas participan proteasas extraplastidiales, y que al menos parte de la proteólisis ocurre en otros compartimientos además del cloroplasto. En experimentos in vitro, se detectó un grupo de proteasas cisteínicas que está presente en las hojas no senescentes en forma inactiva, y cuya actividad es dependiente del pH y característica de la senescencia foliar de trigo, “natural” o monocárpica, o inducida por incubación en oscuridad o déficit hídrico., Facultad de Ciencias Naturales y Museo

En la presente Tesis se han analizado diferentes casos de estudio acerca del estrés abiótico en plantas, cuyos objetivos fueron: (a) estudiar la vinculación entre daño oxidativo y la fotoinhibición en plantas de soja sometidas a bajas temperaturas; (b) la fotoprotección en plantas de trigo duro sometidas a déficit hídrico (c) el daño oxidativo al aparato fotosintético del trigo blando bajo déficit hídrico (d) la respuesta fotosintética de la espiga y la hoja bandera de trigo duro bajo estrés hídrico post-antesis y (e) los rasgos fisiológicos asociados a un mejor comportamiento agronómico de dos cultivares de cebada en condiciones de déficit hídrico en clima mediterráneo. (a) La relación entre fluorescencia variable y fluorescencia máxima (Fv/Fm) decreció en plantas expuestas durante 24 hs. a 7ºC y 500 mol m-2 s-1 de irradiancia, pero no en hojas sometidas a frío en oscuridad. La fotoinhibición fue exacerbada mediante el tratamiento con lincomicina (inhibidor de la síntesis de proteínas cloroplásticas), sugiriendo que los mecanismos de reparación alivian el daño al fotosistema II (PSII) asociado al frío. El grado de daño oxidativo a proteínas tilacoidales (carbonilación) y a lípidos (malondialdehido) no cambia en respuesta al frío. La aplicación del precursor del ácido ascórbico (Gal), o del análogo del -tocoferol (Trolox) no previene la fotoinhibición por frío. Nuestros datos sugieren que el estrés por frío no causa daño oxidativo masivo a las proteínas tilacoidales y a lípidos.(b) El 'quenching no fotoquímico' (qN), así como el contenido de zeaxantina y anteraxantina aumentó con el estrés. El -caroteno se incrementó a estrés severo, sugiriendo un aumento de las defensas antioxidantes. El índice fotoquímico (PI), mostró una progresiva disminución, lo cual fue paralelo a un incremento en el estado de de-epoxidación del ciclo de las xantofilas (DPS). El PI estuvo negativamente correlacionado con el DPS y qN pudiendo ser un indicador de fotoprotección en el estudio del estrés vegetal.(c) En los tilacoides de plantas estresadas aumentó el daño oxidativo, asociado con una sustancial caída en el transporte electrónico fotosintético. La aplicación de Gal redujo el daño oxidativo a proteínas fotosintéticas de plantas estresadas, pero sólo revirtió parcialmente la disminución en la actividad del transporte electrónico. (d) La actividad fotosintética de la hoja bandera fue más afectada por el estrés hídrico que en la espiga, tanto en invernadero como en el campo. La menor sensibilidad de la espiga bajo estrés hídrico con respecto a la hoja bandera estuvo asociada a un mayor RWC y ajuste osmótico. Rasgos xeromórficos y el ajuste osmótico de brácteas y aristas estaría relacionado a la 'tolerancia' de la espiga a la sequía. Por otra parte, no se encontraron evidencias de metabolismo C4 tanto en espigas de plantas bien regadas como bajo estrés hídrico.(e) La producción del cultivar Graphic fue mayor que la de Kym en todas las condiciones, con más espigas por unidad de superficie, lo cual podría ser atribuido a mayor crecimiento potencial durante el ahijamiento. Graphic mostró mayor 13C de los granos, sugiriendo un mejor estatus hídrico. También mostró mayor biomasa aérea y de raíces, así como área foliar total por planta. Asimismo se observó una mayor cantidad de hijuelos por planta, pero la relación biomasa de vástago/raíz fue menor. La tasa fotosintética fue menor en Graphic., así como el rendimiento cuántico del PSII, sugiriendo que mecanismos distintos a la estructura foliar contribuyeron la mayor capacidad fotosintética de Kym. Sin embargo, como resultado en las diferencias en área foliar, la fotosíntesis total por planta fue mayor en Graphic. El mayor rendimiento de Graphic podrían ser sustentado por un mayor crecimiento de la planta y fotosíntesis total durante el ahijado, aunque la capacidad fotosintética por unidad de área foliar es menor que en el caso de Kym. Graphic tiene un mayor sistema radical que Kym, lo que podría mejorar el estatus hídrico., In the present thesis we analyse several case studies about abiotic stress in plants. In particular we studied (a) the relationship between oxidative damage and fotoinhibition in soybean plants under light chilling (b) the photoprotection response in durum wheat subjected to water stress (c) the oxidative damage to photosynthetic apparatus in bread wheat under water deficit (d) the comparative response of the photosynthesis of the ear and the flag leaf of durum wheat and (e) physiological traits involved in the yield performance of two barley cultivars under Mediterranean conditions. The results of the present thesis can be summarised as follow: (a) light-chilling stress does not cause rampant oxidative damage to thylakolids protein and lipids. Reactive oxygen species do not seem to be involved in fotoinhibition (b) electron transport rate decreased in water-stressed leaves of durum wheat, associated with a rise in non-radiative dissipation at PSII level (and a rise in the de-epoxidation state of xanthophyll cycle, DPS) and a drop in the proportion of PSII centres in open state. Intactness of PSII was not affected, even at severe water stress. Photochemical Index (derived from spectroradiometrical measurements) showed a strong correlation with qN and DPS, and may be a reliable indicator of photoprotection in the study of plant stress.(c) in thylakoids of water-stressed plant there was an increase in oxidative damage in proteins. Oxidative damage was associated with a decrease in electron transport rate activity. Treatment with an precursor of ascorbic acid reduced the oxidative damage to photosynthetic proteins of droughted plants and partially reverted the decrease in electron transport (d) photosynthetic activity of the flag leaf was more affected by water stress than that of the ear. The lower sensitivity under water stress of the ear was linked to higher relative water content and osmotic adjustment in ear bracts and awns. C4 metabolism was not detected in the ear (e) Graphic production was greater than Kym in all conditions, sustained mainly by more ears per unit ground area. Graphic showed greater carbon isotopic discrimination, suggesting improved water status. Photosynthetic rate in area basis was lower in Graphic than Kym, although the former showed higher total leaf area and lower shoot/root ratio.

Esta tesis presenta los resultados de experimentos que se llevaron a cabo para analizar el modo en que la fertilización afecta el crecimiento de Eucalyptus según el tipo de suelo en el que crece la planta. Se utilizaron tres tipos de suelo que poseían textura muy diferente y que ofrecían dotaciones de nutrientes muy diferentes. Se analizó la acumulación y distribución de materia seca y se observó que la fertilización con P producía mayor crecimiento que la fertilización con N, independiente de la dotación de N y P de los suelos. La magnitud de la respuesta y la dosis óptima dependió del tipo de suelo. En general, la fertilización con P incrementó la partición de materia seca a las ramas y disminuyó a las raíces. La concentración de N y P en los tejidos no se asoció con la dotación de estos nutrientes en el suelo, aunque sí se incrementó con la aplicación de fertilizantes. La fertilización con N incrementó la concentración de N en los tejidos, aunque no la de P y S. La fertilización con P incrementó la concentración de N, P y S en los tejidos. La absorción total de N desde el suelo se incrementó con la fertilización con P, aún en los suelos con muy baja dotación de N. Posteriormente se analizó si la fertilización afectaba la tolerancia al estrés hídrico. En una plantación de un año de edad, se observó que las plantas fertilizadas con P poseían menor potencial osmótico a turgencia máxima que las plantas sin fertilizar. Sin embargo, en un ensayo posterior con plantines en condiciones controladas, se observó que si bien las plantas fertilizadas con P tenían menor potencial osmótico a turgencia máxima, estas plantas no realizaban ajuste osmótico cuando eran sometidas a condiciones de baja disponibilidad hídrica, como sus contrapartes sin fertilizar. Debido a eso y a la menor partición de materia seca hacia las raíces, el mayor crecimiento observado con la fertilización con P en condiciones de buena disponibilidad hídrica, dejaba de observarse en condiciones de baja disponibilidad de agua. Sin embargo, al analizar la interacción entre fertilización y estrés hídrico sobre otros dos tipos de suelo, se observó que en el suelo arcilloso, que posee mayor capacidad de retención hídrica y mayor dotación de nutrientes, el mayor crecimiento debido a la fertilización con P se mantenía aún en condiciones de baja disponibilidad hídrica. Asociado con esto, las plantas fertilizadas con P sobre este suelo aumentaron la partición de materia seca a las raíces bajo condiciones de estrés hídrico y realizaron ajuste osmótico. Las conclusiones principales son que el crecimiento y partición de materia seca se modifica con la fertilización con P y con N, pero de diferente manera según el tipo de suelo en el que crece la planta. Las aplicaciones con P producen mayor crecimiento aún en suelos con baja dotación de N, y aumentan la extracción de N y P del suelo. La fertilización afecta la tolerancia al estrés hídrico. En condiciones de baja disponibilidad de agua, la fertilización con N no es recomendable, pero la fertilización con P es recomendable sólo en el suelo arcilloso., Facultad de Ciencias Naturales y Museo

El objetivo general de esta tesis fue determinar el papel de la senescencia foliar en la tolerancia de las plantas superiores al déficit hídrico. La aproximación experimental consistió en comparar la respuesta a la sequía de líneas casi isogénicas de soja que senescen normalmente (genotipo silvestre, ggD1D1D2D2) o con mutaciones que provocan un fenotipo stay green (genotipo GGd1d1d2d2). La combinación al estado homocigota de los genes G (dominante) y d1 y d2 (recesivos) provoca la inhibición de un amplio espectro del síndrome de senescencia foliar, manteniendo la integridad del cloroplasto cuando en el genotipo silvestre se han degradado la mayor parte de los componentes del estroma y la membrana tilacoidal. Sin embargo, se comprobó que la combinación al estado homocigota recesivo de los genes d1 y d2 también provoca una mayor sensibilidad a la sequía. Ante una situación de estrés hídrico, las hojas del mutante d1d1d2d2 (con o sin G) experimentan una deshidratación irreversible a niveles de estrés mucho menores que los necesarios para causar el mismo fenómeno en el genotipo silvestre. La deshidratación comienza en los bordes de la hoja y luego se extiende hacia el resto de la lámina, primero en las hojas basales y luego progresa hacia las apicales. La deshidratación de las hojas de GGd1d1d2d2 ocurre tanto en plántulas como en plantas al estado reproductivo sometidas a sequía. Un fenómeno similar se observa en plantas con adecuado suministro hídrico al final del ciclo vital. En el genotipo silvestre, en cambio, las hojas abscinden al final del ciclo con un alto grado de hidratura. Se efectuaron varios experimentos con el objetivo de caracterizar cuantitativamente la respuesta a la sequía del genotipo silvestre (cv. Clark) y del mutante stay green GGd1d1d2d2, a través de la medición de indicadores del estado hídrico de las hojas. El contenido relativo de agua (CRA) y el potencial agua de las hojas del mutante sometidas a un período de estrés hídrico declinaron mas rápidamente que en el genotipo silvestre. Sin embargo, la conductancia estomática disminuyó en forma semejante en las plantas de GGd1d1d2d2 y del genotipo silvestre. Tampoco hubo diferencias en el potencial soluto en el estado de hidratación máxima de hojas de plántulas de Clark y GGd1d1d2d2 sometidas previamente a sequía. Estas observaciones indican que la mayor sensibilidad a la sequía en GGd1d1d2d2 no se debe a diferencias en la capacidad para el ajuste osmótico o cierre estomático. La deshidratación de las hojas del mutante podría explicarse por una obstrucción permanente del xilema que impidiera el flujo de agua durante la sequía y luego de reasumidas las condiciones de adecuado suministro hídrico. Para probar esta hipótesis, se realizaron experimentos donde se midieron el CRA, el contenido porcentual de agua y el potencial agua de plántulas de Clark y GGd1d1d2d2 sometidas a sequía y luego rehidratadas. En estos experimentos se encontró que los indicadores del estado hídrico se recuperan en pocas horas a niveles semejantes en las hojas de Clark y en las de GGd1d1d2d2 que se han deshidratado parcialmente. De estos experimentos se puede deducir que la deshidratación de las hojas de GGd1d1d2d2 no se debe a que una obstrucción permanente del xilema impida el flujo de agua. La aplicación exógena de ácido abscísico causó una marcada reducción de la conductancia estomática tanto en el genotipo silvestre como en GGd1d1d2d2. Sin embargo, la aplicación exógena de ácido abscísico no evita la deshidratación de las hojas de GGd1d1d2d2, ni revierte el fenotipo stay green del mutante. De estos experimentos se puede concluir que la mayor sensibilidad de GGd1d1d2d2 a la sequía probablemente no está relacionada con alteraciones en la percepción, sensibilidad o biosíntesis del ácido abscísico. Dado que no se encontraron diferencias en la respuesta de la conductancia estomática de Clark y GGd1d1d2d2 frente al estrés hídrico, se examinó la pérdida de agua del mutante a través de la cutícula, midiendo la pérdida de agua de hojas mantenidas en la oscuridad y a elevada concentración de CO2, situación en la cual los estomas están cerrados. Debido a que las hojas de soja son anfiestomáticas y es imposible descartar totalmente la pérdida de agua a través de los estomas, la pérdida de agua en oscuridad y a alta concentración de CO2 se menciona aquí como transpiración superficial mínima en lugar de transpiración cuticular, reservando este último término para las superficies foliares desprovistas de estomas. La transpiración superficial mínima (Tsm) disminuyó durante la sequía en las plantas del genotipo silvestre. En GGd1d1d2d2 la disminución de la Tsm durante el tratamiento de estrés fue mucho menor. Es posible que la mayor Tsm en GGd1d1d2d2 sea debida a alteraciones en la deposición de ceras epicuticulares. Pero observaciones con el microscopio electrónico de barrido no mostraron diferencias en la morfología de las ceras epicuticulares entre el mutante y el genotipo silvestre. Para comprobar cuál (o cuales) de las mutaciones que causan el fenotipo stay green determinan la mayor sensibilidad a la sequía del mutante, se realizaron experimentos utilizando líneas casi isogénicas con diferentes combinaciones de los genes G, d1 y d2. Las plantas de todas las isolíneas fueron sometidas a sequía y se midió su contenido relativo de agua. Se encontró que las isolíneas que portaban los genes d1 y d2 al estado homocigota recesivo, al ser sometidas a estrés hídrico, experimentan la deshidratación irreversible de sus hojas. De estos experimentos se puede concluir que los genes causantes de la mayor sensibilidad a la sequía del mutante son d1 y d2 combinados. Además de los efectos sobre la tolerancia al estrés, las mutaciones que causan el fenotipo stay green también tienen efectos pleiotrópicos sobre el rendimiento en semillas en condiciones naturales. En estas condiciones el rendimiento fue menor en GGd1d1d2d2 que en el genotipo silvestre. Experimentos previos mostraron que el rendimiento de plantas cultivadas en cámaras de crecimiento era mayor en GGd1d1d2d2, debido probablemente a que el mutante prolonga su actividad fotosintética porque mantiene la integridad del cloroplasto. La actividad fotosintética no resulta prolongada en GGd1d1d2d2 en condiciones naturales, probablemente debido a que el mutante experimenta estrés hídrico en condiciones naturales aún con adecuada disponibilidad hídrica. Esto no sucede en cámaras de crecimiento donde las condiciones de humedad, temperatura e irradiancia son menos extremas que a la intemperie durante la estación normal de crecimiento de la soja. El resultado mas importante hallado en esta tesis es que la combinación de genes que causan el fenotipo stay green en soja provocan también una mayor sensibilidad a la sequía. Esta vinculación entre la senescencia y la tolerancia a la sequía no ha sido encontrada en otros mutantes stay green. Los datos obtenidos sugieren que los genes d1 y d2 se encuentran en un punto de una cadena de transducción de señales donde convergen la senescencia foliar y algunas respuestas al estrés hídrico. En esta tesis se realizó una extensa caracterización fisiológica del comportamiento del mutante GGd1d1d2d2 ante la sequía. Queda pendiente determinar cuáles genes de resistencia a la sequía son controlados por G, d1 y d2 como un primer paso del camino que conduzca a dilucidar la interrelación genética entre la senescencia foliar y las respuestas de las plantas al estrés hídrico., Facultad de Ciencias Naturales y Museo