Abstract:

Ilex paraguariensis plants were subjected to progressive soil water deficit, and differential display (DD) was used to analyse gene expression in leaves to characterise physiological responses to mild and severe water deficits. A cDNA fragment showing strong homology with the flavoprotein subunit (SDH1) of succinate:ubiquinone oxidoreductase (succinate dehydrogenase, SDH, EC 1.3.5.1) was upregulated in plants exposed to drought. Quantitative real-time PCR revealed that the SDH1-like transcript level began to increase when the leaf relative water content (RWC) decreased to 78% and peaked when the RWC dropped to 57%. A correlation between abscisic acid (ABA) concentration and variations in transcript levels was assessed by GC-SIM. After rehydration, SDH1 mRNA and ABA returned to their initial levels. In stressed leaves sprayed with ABA SDH1 mRNA accumulated in greater levels compared to stressed leaves that did not receive ABA. Moreover, the enzymatic activity of succinate dehydrogenase increased 1.5-fold in the mature leaves of ABA-treated plants. This physiological response may be related to the tendency of this species to minimise water losses through stomatal closure in the early stages of dehydration to avoid tissue desiccation. As the leaf water potential diminished due to an increase in water restriction, I. paraguariensis leaf tissues reacted by making osmotic adjustments to sustain tissue metabolic activity, which enables the recovery of photosynthesis upon re-watering. These results provide new insights concerning the linkage between plant respiration and photosynthetic metabolism that could be potentially further used in breeding programs aiming water tolerant genotypes.

Author affiliation: Acevedo, Raúl Maximiliano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Nordeste. Instituto de Botánica del Nordeste. Universidad Nacional del Nordeste. Facultad de Ciencias Agrarias. Instituto de Botánica del Nordeste; Argentina

Author affiliation: Maiale, Santiago Javier. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas "Dr. Raúl Alfonsín" (sede Chascomús). Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas "Dr. Raúl Alfonsín" (sede Chascomús); Argentina

Author affiliation: Pessino, Silvina Claudia. Universidad Nacional de Rosario; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina

Author affiliation: Bottini, Ambrosio Ruben. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Biología Agrícola de Mendoza. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Agrarias. Instituto de Biología Agrícola de Mendoza; Argentina

Author affiliation: Ruiz, Oscar Adolfo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas "Dr. Raúl Alfonsín" (sede Chascomús). Universidad Nacional de San Martín. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas. Instituto de Investigaciones Biotecnológicas "Dr. Raúl Alfonsín" (sede Chascomús); Argentina

Author affiliation: Sansberro, Pedro Alfonso. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Nordeste. Instituto de Botánica del Nordeste. Universidad Nacional del Nordeste. Facultad de Ciencias Agrarias. Instituto de Botánica del Nordeste; Argentina

Abstract:

Tesis (Doctor en Ciencias Agropecuarias)--UNC- Facultad de Ciencias Agropecuarias, 2012.

El objetivo del trabajo fue estudiar la influencia del aporte hídrico durante el período pre-floración - floración (mediados de Junio - final de Octubre) sobre parámetros agronómicos, bioquímico-fisiológicos y productivos en las dos variedades (Arbequina y Manzanilla) de olivo (Olea europaea L.) de mayor difusión en la provincia de Córdoba. Se analizó el efecto de tres niveles de riego en déficit, equivalentes al 75, 50 y 25 % de la evapotranspiración del cultivo (T75, T50 y T25, respectivamente), comparándolos con un tratamiento sin aporte de agua de riego (T0) y otro sin restricción hídrica (100 % de la evapotranspiración del cultivo, T100), durante dos ciclos de cultivo consecutivos. La restricción hídrica estuvo asociada a una serie de respuestas bioquímico-fisiológicas a nivel foliar, las cuales pueden interpretarse como mecanismos de adaptación al déficit hídrico. El déficit hídrico también se relacionó con un incremento en la concentración de aldehído malónico, y con una disminución de la concentración de pigmentos fotosintéticos, de la conductancia estomática y de la tasa de fotosíntesis neta. La restricción hídrica limitó severamente el crecimiento de brotes y el desarrollo floral durante el primer ciclo de cultivo analizado. Se observó una interacción significativa entre tratamiento de riego x ciclo de cultivo en casi todos los parámetros analizados. El déficit hídrico estuvo asociado a un acortamiento y un retraso de la plena floración. La relación número de frutos / número de flores fue significativamente más baja en los tratamientos T0 y T25 indicando que la disponibilidad de agua, además de limitar el desarrollo floral, también provoca una disminución en el cuajado de frutos. El aporte hídrico tuvo una marcada influencia sobre la productividad de los árboles; el efecto compensatorio no fue suficiente para equilibrar las producciones logradas en los diferentes tratamientos de riego. En relación al contenido y la composición del aceite y teniendo en cuenta el periodo de aplicación de la restricción hídrica, las diferencias observadas entre los tratamientos de riego deben atribuirse principalmente a su influencia sobre la carga frutal y maduración de los frutos, las cuales afectan la tasa de acumulación de aceite y su composición en ácidos grasos, como así también el contenido fenólico de los mismos.

The aim of this work was to study the influence of water stress during the preflowering - flowering period (middle June – ending October) on agronomic, biochemicalphysiological and productive parameters in the two olive (Olea europaea L.) varieties (Arbequina and Manzanilla) most widespread in Cordoba province. In two consecutive growing seasons, the effect of three deficit irrigation levels, equivalent to 75, 50 and 25% of crop evapotranpiration (T75, T50 and T25, respectively) was analyzed comparing them with a treatment without irrigation (T0) and one without water stress (100% crop evapotranpiration, T100). Deficit irrigation was associated with some leaf-level biochemical-physiological responses, which can be interpreted as adaptation mechanisms of olive to water deficit. Water stress was also associated with increased malondialdehyde concentration, and decreased levels of photosynthetic pigments, stomatal conductance and net photosynthesis rate. Water-deficit conditions severely limited shoot growth and floral development. During the first growing season, a delayed onset of full bloom and a shorter flowering period were observed in the least irrigated treatments. The number of fruits / number of flowers ratio was significantly lower in treatments with higher water restriction (T0 and T25) indicating that water stress also causes a decrease in fruit set. Water supply had a marked influence on tree productivity: considering both Arbequina and Manzanilla varieties, the average fruit yield in T100 was 8.5 times higher than that obtained in T0. In relation to oil content and composition, and taking into account the period in which water restriction was applied, the differences among irrigation treatments should be mainly attributed to their influence on crop load and fruit maturation, which affected the rate of oil accumulation, as well as the fatty acid composition and the phenolic content of fruits. Data obtained in this work prove a marked water deficit during the winter-spring period in the olive growing area in central Argentina. The lowest yields obtained under total or severe water deprivation brings out the importance of irrigation during the pre-flowering - flowering period with a view to maximize the olive productivity.

Abstract:

En zonas áridas, la sequía es la principal fuerza selectiva que actúa sobre las poblaciones vegetales. Sin embargo, las plantas de zonas áridas, aun las de sitios con corta historia evolutiva de pastoreo, serían tolerantes al pastoreo porque los caracteres que les proveen tolerancia a la sequía también les proveen tolerancia a la herbivoría. La historia evolutiva de pastoreo de las estepas del centro y noroeste de la Patagonia ha sido considerada corta y sus arbustos dominantes, muchas veces espinosos, han sido considerados adaptados a tolerar la sequía. En este trabajo presentamos evidencias experimentales que cuestionan ese modelo conceptual. (1) Los tres arbustos más conspicuos de la comunidad dominante en el sudoeste de Chubut (<i>Mulinum spinosum, Adesmia volckmanni y Senecio filaginoides</i>) no están sometidos a condiciones de estrés hídrico severas porque exploran estratos edáficos con potenciales agua relativamente altos durante casi todo el año. Eso se refleja en sus potenciales agua foliares elevados, en su alta discriminación isotópica en contra del isótopo pesado del carbono (13C) y en su escasa respuesta a las precipitaciones. (2) En cambio, los tres muestran estrategias de evasión de la herbivoría. <i>M. spinosum</i> y <i>A. volckmanni</i> presentan espinas muy agresivas, mientras que S. filaginoides posee contenidos elevados de compuestos secundarios con presunta función antiherbívoro. Inclusive, en dos de las tres especies se registraron aumentos de los niveles de defensas físicas o químicas bajo pastoreo. (3) Por último, y dado que por lo general las estrategias de evasión desarrolladas no alcanzan a impedir el consumo por parte de los herbívoros en términos absolutos, los arbustos integran la dieta de los ovinos. Los ovinos consumen las hojas de los que no tienen defensas químicas y las flores de todos ellos. Estas evidencias sugieren que la presión de pastoreo ejercida por los herbívoros nativos habría sido lo suficientemente intensa y duradera como para provocar procesos de selección natural que condujeron al predominio de genotipos de arbustos resistentes a la herbivoría.

Drought is the main selective force in arid zones acting on plant populations. Features that confer plants tolerance to drought also provide tolerance to herbivory. Therefore, even the plants of arid zones with a short grazing history would be tolerant to herbivory. Evolutionary history of grazing in central and northwest Patagonian steppes has been considered brief and dominant spiny shrubs have been considered adapted to tolerate drought. Here, we present experimental evidences that question that conceptual model. (1) The three most conspicuous shrubs in the dominant community at south-western Chubut (<i>Mulinum spinosum</i>, <i>Adesmia volckmanni</i> and <i>Senecio filaginoides</i>) are not subjected to severe water stress conditions because their roots explore deep soil layers with relatively high water potentials almost all year. That is reflected in high leaf water potential, high isotopic discrimination against heavy carbon isotope and low response to rainfall. (2) Instead, the three shrubs show evasion herbivory strategies. <i>M. spinosum</i> and <i>A. volckmanni</i> have very aggressive thorns, while <i>S. filaginoides</i> has a high content of carbon-based secondary metabolites. These chemical compounds are believed to have an anti-herbivory role. Besides that, in two of these three species, levels of physical or chemical defences were increased under grazing conditions. (3) Finally, as defensive strategies do not preclude herbivore consumption in absolute terms, shrubs are important components of sheep diet. Sheeps eat leaves of non-chemically defended species and flowers of all of them. These evidences suggest that grazing pressure of native herbivores would have been high and persistent enough to promote natural selection processes that conducted to dominance of grazing resistant shrub genotypes.

Abstract:

Tesis para obtener el grado de Doctora en el área de Ciencias Biológicas, de la Universidad de Buenos Aires, en 2011

La papa (Solanum tuberosum ssp. tuberosum) es el tercer cultivo más importante y la dicotiledónea de mayor importancia en la alimentación. El estrés hídrico es la mayor limitante de la producción. En respuesta a la sequía las plantas activan estrategias que involucran adaptaciones morfológicas, fisiológicas y bioquímicas controladas por un número de genes aditivos y en muchas ocasiones sinérgicos. Esta tesis se focalizó en el análisis de los cambios transcripcionales de las especies silvestres de Solanum: S. venturii (VNT) y S. cardiophyllum (CPH) que presentan comportamientos contrastantes frente al estrés hídrico mediante hibridación con micromatrices de ADNc. Se analizaron 1.033.250 datos de expresión de 32 soportes de cristal de papa, que monitorearon 10 días de evolución del estrés. El análisis bioinformático de los datos de expresión de estas especies arrojó diferencias significativas en los perfiles transcripcionales. El análisis comparativo de estos perfiles reveló que en CPH se ven afectados por el tratamiento de sequía un total de 235 genes, mientras que en VNT la diferenciación involucra 4133 genes. Ambas especies presentan una expresión de 151 genes comunes. Los genes expresados diferencialmente no solo variaron en el número sino también en sus perfiles temporales de expresión. Los genes diferencialmente expresados como respuesta al tratamiento tendieron a agruparse mostrando comportamientos particulares en ambas especies. En CPH, los perfiles de expresión permitieron identificar al menos 5 conglomerados que resumen las principales tendencias del comportamiento de los transcriptos frente al estrés, mientras que en VNT la dinámica de expresión mostró expresiones contrastantes y agrupadas, que sugieren una regulación común sincrónica, confirmando la diversidad genética de respuestas en el germoplasma de especies silvestres de papa. Estas diferencias de expresión entre las especies silvestres de papa sugieren nuevas vías para explotar la variabilidad genética del germoplasma silvestre para el mejoramiento del cultivo. La información generada brinda interesantes genes candidatos involucrados en respuesta al estrés hídrico a la vez que permite identificar secuencias para el desarrollo de marcadores funcionales útiles en programas de mejoramiento asistido.

The potato is the third most important crop and the most relevance dicot in feeding. Water stress is the greatest limitation of production. In response to drought, plant triggers strategies that involve morphological, physiological and biochemical changes controlled by a number of additive genes and often synergistic. This Thesis focused on the analysis of transcriptional profiling on Solanum wild species: S. venturii (VNT) and S. cardiophyllum (CPH) that present contrasting behavior under water stress using cDNA microarray hybridizations. We analyzed 1,033,250 expression data of 32 potato chips, which monitored 10 days of stress treatment. Bioinformatic analysis of expression data of wild species showed significant differences in transcriptional profiles. The comparative analysis of these profiles revealed that CPH differentially expressed under drought 235 genes, while VNT involves 4133 differentially genes. Both species have a common expression of 151 genes. Differentially expressed genes vary not only in number but also in their temporal expression profiles. The genes differentially expressed in response to stress tended to cluster following a particular behaviors in both species. In CPH, the expression profiles helped to identify at least 5 clusters that summarize the main trends of behavior of the transcripts under stress, while the dynamics of expression in VNT showed contrasting clustered patterns, suggesting a common regulation synchronously, confirming the genetic diversity of wild potato species responses. These differences in expression between wild potato species suggest new ways to exploit the genetic variability of wild germplasm for crop breeding. The information generated provides interesting candidate genes involved in response to water stress as well as to identify sequences for the development of useful functional Marker Aided Selection (MAS) in Plant Breeding programs.

EEA Balcarce

Author affiliation: Lucca, Ana Maria Florencia. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Balcarce; Argentina

Abstract:

Tesis para obtener el grado de Magister en Genética Vegetal en el área de Recursos Genéticos, presentada a la Facultad de Ciencias Agrarias, Universidad Nacional de Rosario en 2016

El estrés hídrico limita la productividad de los cultivos, unas de las estrategias para minimizar el impacto producido es la selección de variedades agronómicamente más eficientes en la utilización del agua. En el presente estudio se planteo la hipótesis que los genotipos representativos coleccionados y conservados en el banco de germoplasma de INTA difieren en su tolerancia al estrés hídrico. Como objetivo general fue caracterizar 20 entradas de algodón Gossypium hirsutum L. del banco de germoplasma del INTA Sáenz Peña por la tolerancia al estrés hídrico en dos períodos fenológicos utilizando variables asociadas al uso del agua. Los objetivos específicos: i) evaluar el efecto del estrés hídrico sobre caracteres fisiológicos y morfológicos tales como altura, área foliar, biomasa área y de raíces, producción de fibra, semilla y número de estructuras retenidas; ii) determinar la existencia de diferencias genéticas para las variables asociadas al uso del agua mediante la estimación del Grado de Determinación Genética (GDG) o heredabilidad en sentido amplio (H2), e iii) identificar entradas con mayor tolerancia al estrés hídrico. La respuesta de 20 entradas de algodón al suministro normal y con limitación de agua fueron examinadas bajo condiciones de cámara de crecimiento e invernáculo durante el período 2013-2015 en las EEA INTA Sáenz Peña y Las Breñas, Provincia de Chaco, Argentina. Se diseñaron dos experimentos: en el primero se midieron temperatura foliar, conductancia estomática y contenido de agua relativo en etapa vegetativa y en el segundo se midieron las variables agronómicas en el ciclo completo de la planta. Se utilizó un diseño experimental bifactorial. El factor A: tratamiento principal: sin estrés o sin limitaciones de agua y con estrés o con suspensión de la oferta de agua a partir de la tercera hoja verdadera en el experimento 1, y en el experimento 2, se generaron tres episodios de estrés hídrico a los 30, 70 y 120 días después de la siembra con una duración de diez días a partir del 50% de agua útil. Luego de los episodios de estrés hídrico se mantuvieron las macetas por encima del 50% del agua útil. El factor B fue el correspondiente a las 20 entradas caracterizadas. Mediante el análisis inferencial con modelos generales lineares y mixtos se evaluó el efecto del estrés hídrico sobre los caracteres fisiológicos y morfoproductivos, determinando que el 50% de las entradas no fueron afectadas por el estrés y que el 80% de estas reanudaron su crecimiento después de los episodios de estrés inducidos. Para la identificación de entradas con mayor tolerancia al estrés hídrico se procedió a efectuar un análisis multivariado en forma conjunta para las variables medidas. La determinación de diferencias genéticas solo en las variables que presentaron diferencias significativas para los tratamientos (con y sin estrés) mediante la estimación de la heredabilidad en sentido amplio. Los resultados indicaron que las diferencias genéticas en las variables fisiológicas y agronómicas son bajas debido a la presencia de interacciones (Tratamiento*Entrada) y un fuerte efecto ambiental causado por las contrastantes condiciones de estrés y sin estrés hídrico, que enmascararon la variancia genética. En primer lugar se realizó un Análisis de Componentes Principales (ACP) para todos los datos, luego nuevamente un ACP solamente con los datos del tratamiento de estrés hídrico. Con los datos del ACP se procedió a realizar un análisis de conglomerados que se representó con un dendrograma. En ambos experimentos las variables pudieron separar a los tratamientos significativamente y el análisis de conglomerado clasificó a las entradas en tres grupos bien contrastantes en los experimentos. Así el experimento uno casificó las entradas con mayor tolerancia al estrés hídrico en relación al contenido de agua relativo y conductancia estomática (BGSP 765, BGSP 463, BGSP 735, BGSP 804, BGSP 803, BGSP 67, BGSP 514, BGSP 475, BGSP 507, SP48114) y el experimento 2, las entradas (BGSP 765, BGSP 514, BGSP 52, BGSP 750, BGSP 803, SP48114, BGSP 463 y BGSP 716) que presentaron mejores características en porcentaje de frutos fijados del total diferenciados en la planta, total de puntos fructíferos, altura de planta, biomasa aérea, rendimiento en algodón en bruto, semillas y número de capullos. La altura de planta y biomasa área fueron las que más se correlacionaron positivamente con el uso del agua. Esta identificación se refuerza aún más debido a que los genotipos seleccionados (BGSP 765, BGSP 463, BGSP 803, BGSP 514 y SP 48114) provienen de los dos mejores grupos tanto para atributos fisiológicos como agronómicos. Los resultados obtenidos proveen la primera caracterización del banco de germoplasma por la tolerancia al estrés hídrico, iniciando así, el primer paso en la contribución con germoplasma disponible para el programa de mejoramiento genético en el desarrollo de líneas o variedades más adaptadas al estrés hídrico. En respuesta a la hipótesis de investigación planteada podemos concluir que los genotipos representativos coleccionados y conservados en el banco de germoplasma del INTA difieren en su tolerancia al estrés hídrico. Como perspectiva, se pretende evaluar las entradas que mostraron mejores atributos al estrés hídrico en distintos ambientes para mejorar las estimaciones genéticas.

Responses of 20 accessiones cotton to normal and limited water supply were examined under growth chamber and greenhouse conditions during the period from 2013 to 2015 in the EEA INTA Sáenz Peña and Las Breñas (Chaco, Argentina). The characterization was made on physiological variables in the early stages of cultivation, and agronomic variables associated with the use of water during the entire cycle. Accessiones under stress showed different responses, but water consumption was similar. While the existence of genetic differences estimated through broad-sense heritability was low, it was possible to identify varieties with greater tolerance to water stress by principal components analysis and clustering. The selected entries BGSP 765, BGSP 463, BGSP 803, BGSP 514 and SP 48114 showed better physiological and agronomic characteristics under stress conditions. The existence of variability in the germplasm of cotton suggests that genetic improvement can be made through the selection of the most tolerant accessiones.

EEA Sáenz Peña

Author affiliation: Spoljaric, Mónica Viviana. INTA. Estación Experimental Agropecuaria Sáenz Peña; Argentina

Abstract:

El déficit hídrico y la alta demanda atmosférica en climas subhúmedos limita la productividad de los cultivos, la selección de variedades tolerantes es una estrategia para minimizar el impacto. El objetivo fue caracterizar 20 genotipos de Gossypium hirsutum L. pertenecientes al banco de germoplasma de INTA EEA Sáenz Peña por su tolerancia al estrés hídrico mediante variables fisiológicas. El ensayo se realizó bajo condiciones controladas en la Estación Experimental Agropecuaria (EEA) INTA Las Breñas durante el año 2014. Se utilizó un diseño experimental bifactorial; el factor A fue la presencia o ausencia de estrés (se suspendió la oferta de agua a partir de la tercera hoja verdadera y 50% de CC por seis días) y el factor B fueron 20 genotipos de algodón. Se midieron conductancia estomática (Ce, mmol/m-2/s-1), temperatura foliar (T, ºC) y contenido de agua relativo (CAR, %). Por un lado, los resultados del análisis univariado mostraron interacción significativa entre el efecto del tratamiento y los genotipos, tanto para Ce como para CAR. En T solo se observó diferencia entre los genotipos. Por otro lado, las diferencias genéticas en las variables fisiológicas fueron bajas debido a un fuerte efecto ambiental causado por las condiciones de estrés, que enmascararon la variancia genética. Las variables analizadas en conjunto en el análisis de componentes principales pudieron separar a los tratamientos significativamente y clasificar a los genotipos en tres grupos contrastantes. Los genotipos con mejor comportamiento frente al estrés hídrico en relación con el CAR y la Ce conjuntamente fueron BGSP 756, BGSP 463, BGSP 804, BGSP 735, BGSP 803, BGSP 514, BGSP 67, BGSP 475, BGSP 507 y SP 48114.

Water deficit and high atmospheric demand in subhumid climates limit the productivity of crops, being the selection of tolerant varieties a strategy to minimize their impact. The objective was to characterize 20 genotypes of Gossypium hirsutum L. belonging to the germplasm bank of INTA EEA Sáenz Peña for their tolerance to water stress by means of physiological variables. The trial was carried out under controlled conditions in the EEA INTA Las Breñas during the year 2014. A bifactorial experimental design was used, being the factor A the presence or absence of stress (water supply was suspended from the third true leaf and 50% FC for six days), and factor B 20 cotton genotypes. Stomatal conductance (Sc, mmol / m-2 / s-1), leaf temperature (T, °C) and relative water content (RWC, %) were measured. The results of the univariate analysis showed a significant interaction between the factors treatment and genotype for Sc and RWC. For T, only difference between genotypes was observed. On the other hand, the genetic differences in the physiological variables were low due to a strong environmental effect caused by the stress conditions, which masked the genetic variance. The variables analyzed together by a main component analysis were able to separate the treatments significantly and classified the genotypes into three contrasting groups. The genotypes with the best behavior against water stress in relation to RWC and Sc together were BGSP 756, BGSP 463, BGSP 804, BGSP 735, BGSP 803, BGSP 514, BGSP 67, BGSP 475, BGSP 507 y SP 48114.

EEA Sáenz Peña

Author affiliation: Spoljaric, Mónica. INTA. Estación Experimental Agropecuaria Sáenz Peña; Argentina

Author affiliation: Tcach, Mauricio Alfredo. INTA. Estación Experimental Agropecuaria Sáenz Peña; Argentina

Author affiliation: Rojas, Julieta Mariana. INTA. Estación Experimental Agropecuaria Sáenz Peña; Argentina

Author affiliation: Tarrago, Jose Ramon. INTA. Estación Experimental Agropecuaria Las Breñas; Argentina

Author affiliation: Cointry, E.L. Universidad Nacional de Rosario, Facultad de Ciencias Agrarias; Argentina

Abstract:

La actividad agropecuaria es altamente vulnerable a las condiciones meteorológicas, especialmente a los eventos extremos (p.e. sequías). En los últimos años, se han observado cambios significativos en la región pampeana. La expansión de la agricultura hacia ambientes más frágiles, o marginales, ocasionó un incremento de las emergencias agropecuarias, especialmente en las nuevas áreas productivas. El uso combinado de herramientas en el estudio de las sequías (p.e. índices de sequía y humedad de suelo) permite cuantificar el impacto de los fenómenos hidrometeorológicos y reducir así la incertidumbre en los resultados de las estimaciones. El objetivo de este trabajo fue evaluar a nivel de cuenca la capacidad del modelo SWAT (The Soil and Water Assessment Tool) para generar una serie histórica de humedad de suelo simulada (HSS) en forma semidistribuida. Su aptitud, en la detección y caracterización de sequias, se analizó mediante la evaluación de la correlación entre la HSS y el índice de precipitación estandarizado (SPI) e índice de vegetación de normalizado (NDVI). El resultado de la calibración (R2 0,69 y NSE 0,67) y validación (R2 0,75 y NSE 0,72), a escala temporal mensual, indicó un buen desempeño del modelo. Se encontraron correlaciones positivas y significativas (0.52 ≤ r ≤0.83) entre HSS-SPI, y menos significativas (0.30 ≤ r ≤0.57) entre HSS-NDVI. La tesis mostró, por un lado, que SWAT es una herramienta válida para estimar la humedad del suelo y, por el otro, que la metodología implementada aporta una nueva herramienta para el monitoreo de las sequías agrícolas.

Agricultural activity is highly vulnerable to weather conditions, especially to extreme events (e.g. droughts). In the last years, there have been significant changes in agricultural systems of the Pampean region. The expansion of agriculture into fragile environments provoked an increase in agricultural emergencies, especially in new production areas. The combined use of different approaches in the study of drought (e.g. drought indices and soil moisture characterization), would allow quantify the impact of weather phenomena and reduce the uncertainty in the results. The aim of this study was to assess at level basin, the ability of “The Soil and Water Assessment Tool” (SWAT) to obtain a long term record of the semi-distributed simulated soil moisture (HSS). Its ability, as a tool for the detection and characterization of agricultural droughts, was analyzed by the assessment of the correlations between Standard Precipitation Index (SPI) and Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) with HSS. The results obtained in calibration (R2 0.69 and NSE 0.67), as well as in validation (R2 0.75 and NSE 0.72) were reasonable good. They showed a good performance of the model at the monthly time scale. They were positive and significant correlations (0.52 ≤ r ≤0.83) between HSS-SPI; and less significant (0.30 ≤ r ≤0.57) between HSS-NDVI. This thesis has showed that SWAT is a suitable to be applied in the Pampas region, as well as valid to estimate soil moisture. Also, the thesis has demonstrated that the implemented methodology provides a new tool for the monitoring of the agricultural drought.

Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria

Abstract:

Argentina es el cuarto productor de aceite de girasol (Helianthus annuus var. macrocarpus (DC) Cockerell) a nivel mundial. Sin embargo, debido al creciente desarrollo de los cultivos extensivos, el desplazamiento del cultivo hacia zonas marginales con déficit hídrico acentuado provocó pérdidas significativas en el rendimiento. Por consiguiente, resulta interesante identificar las regiones genómicas asociadas a la tolerancia al estrés hídrico para utilizarlas en la implementación de Selección Asistida por Marcadores (MAS) en este cultivo. El objetivo del presente trabajo fue seleccionar una población de mapeo F2 adecuada para el desarrollo de un mapa de ligamiento mediante el análisis molecular con marcadores microsatélites (SSR) y la caracterización fenotípica de las líneas parentales frente al estrés hídrico. Se evaluaron siete líneas endocriadas (B59, HA64, HA89, HAR4, R419, R423 y R432) mediante un ensayo en invernáculo durante el período vegetativo y bajo dos tratamientos: control a capacidad de campo (CC) y estresado (EH: 70% de CC). Las variables analizadas fueron: ganancia de área foliar (GAF), transpiración total acumulada (Tta), tasa de asimilación neta (TAN), eficiencia en el uso de agua (EUA) y de la relación tasa transpiratoria (TT) – déficit de presión de vapor (DPV), mediante la determinación de la pendiente y el punto C. Los datos fenotípicos se analizaron mediante un análisis de componentes principales (ACP) y por modelos lineales generalizados mixtos para determinar la existencia de diferencias significativas entre genotipos y entre tratamientos, como así también la interacción genotipo por tratamiento (GxE). Paralelamente, las líneas se caracterizaron con 127 marcadores SSR y se realizó un análisis de conglomerados a partir de la distancia de Nei Standard. Cuatro de estas líneas (B59, R419, R423 y R432), caracterizadas previamente en el campo, se utilizaron para generar cinco poblaciones F2 segregantes, caracterizadas con 34 SSR polimórficos; los cuales fueron seleccionados a partir del análisis genotípico de los parentales a fin de determinar si presentaban segregación mendeliana (1:2:1). A partir de los datos fenotípicos se detectaron diferencias significativas entre genotipos y entre tratamientos para todas las variables evaluadas, además de interacción significativa GxT para TAN, EUA y el punto C (p<0,05). Bajo estrés se observó una reducción significativa de GAF (18%, p=0,0004) y como consecuencia, una disminución en la Tta (23%, p<0,0001), lo cual quedó reflejado en la correlación positiva entre ambas variables (r=0,60, p<0,0001). En cuanto a TAN y EUA, el tratamiento EH mostró un aumento significativo con respecto a CC para todos los genotipos analizados (p<0,0001) y una alta correlación positiva entre TAN y EUA (r=0,77, p<0,0001). Por otro lado, bajo estrés todos los genotipos redujeron tanto la pendiente como el punto C de la relación TT-DPV (p<0,05); alcanzando la TTmáx a un valor de DPV más bajo y reduciendo así la transpiración. El ACP explicó el 80% de la variabilidad total observada, donde la CP1 separó a HA89 y R419 de los demás genotipos por presentar menor pendiente y mayor punto C en ambos tratamientos. A su vez, las variables con mayor peso para la CP2 (Tta y EUA), discriminaron a los genotipos por tratamiento. Teniendo en cuenta estos resultados se clasificaron a los genotipos como de eficiencia transpiratoria alta (HA64 y HAR4), intermedia (B59, R423 y R432) y baja (HA89 y R419). De los 127 SSR analizados, 94 de ellos detectaron en promedio 54% de polimorfismo entre los parentales e identificaron un total de 262 alelos. A partir del análisis de conglomerados se identificaron dos grupos, uno formado por HAR4 y B59 y el otro que incluyó a los demás genotipos. Dentro de este grupo se formaron dos subgrupos, uno conformado por R423, HA89 y R419 y otro por R432 y HA64. El análisis de segregación de los 34 marcadores analizados en cada población F2 mostró distorsión en todas ellas, siendo R423xR419 la que presentó el 100% de los marcadores distorsionados con un desvío hacia R423. Sin embargo, las demás poblaciones mostraron un porcentaje variable de distorsión (B59xR432: 9%, B59xR423: 21%, R419xR423: 15% y R419xR432: 15%). En todos los casos, la selección gamética y cigótica estaría causando dicha distorsión. No obstante, el patrón diferencial de segregación observado entre las poblaciones R423xR419 y R419xR423, se debería a un efecto del citoplasma materno. Con base en el análisis fenotípico y molecular de las líneas parentales, así como también en el análisis genotípico de las cinco poblaciones segregantes, se concluye que la población F2 elegida a fin de ser utilizada en el desarrollo de un mapa de ligamiento en girasol es R419xR432. La misma mostró mayor polimorfismo entre las líneas parentales (64%) y sólo un 15% de distorsión en la segregación de marcadores. Además, sus parentales se ubicaron en subgrupos distintos del dendrograma y mostraron un comportamiento contrastante frente al estrés hídrico.

Sunflower is the second most important sources of vegetable oil in Argentina. The aim of this study was to identify an adequate F2 segregating population to develop a genetic linkage map. Phenotyping of seven inbred lines (ILs) was conducted in the greenhouse during vegetative stage, under well-watered (WW) and water-deficit (WD) conditions. Traits evaluated were: gain of leaf area (GLA), total water use (TWU), net assimilation rate (NAR), water use efficiency (WUE) and transpiration rate (TR) response to vapor pressure deficit (VPD) (slope and breakpoint). These seven ILs were evaluated with 127 SSR markers and a cluster analyses was conducted. Five F2 populations were derived from initial crosses between four contrasted ILs previously evaluated in the field (B59, R419, R423 and R432). Each F2 population was genotyped with 34 SSR previously selected and the marker segregation analysis was conducted. Significant differences between ILs and between treatments were found for all the traits. Significant genotype for treatments interaction was observed for NAR, WUE and breakpoint in the VPD response. Under WD condition, all genotypes showed lower GLA and TWU than WW treatment, whereas NAR and WUE increased their values for WD treatments. All genotypes showed reduction of the slope and breakpoint in high VPD response on the WD treatment. PCA analysis was performed and explains 80% of the total variability. PC1 discriminated HA89 and R419 from the other genotypes due to a lower slope and higher breakpoint, whereas PC2 separated all genotypes by treatment based on WUE and TWU values. Genotyping of ILs was performed and 91 SSR were amplified detecting 262 alleles. Genotyping of F2 populations showed significant distorted segregation ratios for all populations (p<0.05) and R423xR419 population showed 100% of distortion ratios, whereas the reciprocal population R419xR423 showed only 15% of distorted markers. In conclusion, the most suitable F2 population to be used is R419xR432, because it showed a low degree of distortion segregation (15%) and their parents presented a high polymorphism level (64%), were located in different genetic clusters and have contrasting response to drought tolerance.

Author affiliation: Apellido, Nombre. Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Agrarias; Argentina

Grandon, Nancy Gabriela

Abstract:

Tesis de maestría para obtener el grado de Magister en Genética Vegetal presentada en la Universidad Nacional de Rosario, Facultad de Ciencias Agrarias en 2018.

Argentina es el cuarto productor de aceite de girasol (Helianthus annuus var. macrocarpus (DC) Cockerell) a nivel mundial. Sin embargo, debido al creciente desarrollo de los cultivos extensivos, el desplazamiento del cultivo hacia zonas marginales con déficit hídrico acentuado provocó pérdidas significativas en el rendimiento. Por consiguiente, resulta interesante identificar las regiones genómicas asociadas a la tolerancia al estrés hídrico para utilizarlas en la implementación de Selección Asistida por Marcadores (MAS) en este cultivo. El objetivo del presente trabajo fue seleccionar una población de mapeo F2 adecuada para el desarrollo de un mapa de ligamiento mediante el análisis molecular con marcadores microsatélites (SSR) y la caracterización fenotípica de las líneas parentales frente al estrés hídrico. Se evaluaron siete líneas endocriadas (B59, HA64, HA89, HAR4, R419, R423 y R432) mediante un ensayo en invernáculo durante el período vegetativo y bajo dos tratamientos: control a capacidad de campo (CC) y estresado (EH: 70% de CC). Las variables analizadas fueron: ganancia de área foliar (GAF), transpiración total acumulada (Tta), tasa de asimilación neta (TAN), eficiencia en el uso de agua (EUA) y de la relación tasa transpiratoria (TT) – déficit de presión de vapor (DPV), mediante la determinación de la pendiente y el punto C. Los datos fenotípicos se analizaron mediante un análisis de componentes principales (ACP) y por modelos lineales generalizados mixtos para determinar la existencia de diferencias significativas entre genotipos y entre tratamientos, como así también la interacción genotipo por tratamiento (GxE). Paralelamente, las líneas se caracterizaron con 127 marcadores SSR y se realizó un análisis de conglomerados a partir de la distancia de Nei Standard. Cuatro de estas líneas (B59, R419, R423 y R432), caracterizadas previamente en el campo, se utilizaron para generar cinco poblaciones F2 segregantes, caracterizadas con 34 SSR polimórficos; los cuales fueron seleccionados a partir del análisis genotípico de los parentales a fin de determinar si presentaban segregación mendeliana (1:2:1). A partir de los datos fenotípicos se detectaron diferencias significativas entre genotipos y entre tratamientos para todas las variables evaluadas, además de interacción significativa GxT para TAN, EUA y el punto C (p<0,05). Bajo estrés se observó una reducción significativa de GAF (18%, p=0,0004) y como consecuencia, una disminución en la Tta (23%, p<0,0001), lo cual quedó reflejado en la correlación positiva entre ambas variables (r=0,60, p<0,0001). En cuanto a TAN y EUA, el tratamiento EH mostró un aumento significativo con respecto a CC para todos los genotipos analizados (p<0,0001) y una alta correlación positiva entre TAN y EUA (r=0,77, p<0,0001). Por otro lado, bajo estrés todos los genotipos redujeron tanto la pendiente como el punto C de la relación TT-DPV (p<0,05); alcanzando la TTmáx a un valor de DPV más bajo y reduciendo así la transpiración. El ACP explicó el 80% de la variabilidad total observada, donde la CP1 separó a HA89 y R419 de los demás genotipos por presentar menor pendiente y mayor punto C en ambos tratamientos. A su vez, las variables con mayor peso para la CP2 (Tta y EUA), discriminaron a los genotipos por tratamiento. Teniendo en cuenta estos resultados se clasificaron a los genotipos como de eficiencia transpiratoria alta (HA64 y HAR4), intermedia (B59, R423 y R432) y baja (HA89 y R419). De los 127 SSR analizados, 94 de ellos detectaron en promedio 54% de polimorfismo entre los parentales e identificaron un total de 262 alelos. A partir del análisis de conglomerados se identificaron dos grupos, uno formado por HAR4 y B59 y el otro que incluyó a los demás genotipos. Dentro de este grupo se formaron dos subgrupos, uno conformado por R423, HA89 y R419 y otro por R432 y HA64. El análisis de segregación de los 34 marcadores analizados en cada población F2 mostró distorsión en todas ellas, siendo R423xR419 la que presentó el 100% de los marcadores distorsionados con un desvío hacia R423. Sin embargo, las demás poblaciones mostraron un porcentaje variable de distorsión (B59xR432: 9%, B59xR423: 21%, R419xR423: 15% y R419xR432: 15%). En todos los casos, la selección gamética y cigótica estaría causando dicha distorsión. No obstante, el patrón diferencial de segregación observado entre las poblaciones R423xR419 y R419xR423, se debería a un efecto del citoplasma materno. Con base en el análisis fenotípico y molecular de las líneas parentales, así como también en el análisis genotípico de las cinco poblaciones segregantes, se concluye que la población F2 elegida a fin de ser utilizada en el desarrollo de un mapa de ligamiento en girasol es R419xR432. La misma mostró mayor polimorfismo entre las líneas parentales (64%) y sólo un 15% de distorsión en la segregación de marcadores. Además, sus parentales se ubicaron en subgrupos distintos del dendrograma y mostraron un comportamiento contrastante frente al estrés hídrico.

INTA. Centro Regional Córdoba. EEA Manfredi.

Author affiliation: Grandón, Nancy Gabriela. INTA. Estación Experimental Agropecuaria Manfredi. Grupo de Biotecnología en Cultivo; Argentina

Abstract:

En zonas áridas bajo riego, los viñedos enfrentan condiciones de déficit hídrico y salinidad. Como frecuentemente estos factores de estrés ocurren simultáneamente, es difícil evaluar la gravedad relativa de cada uno de ellos. El objetivo del trabajo fue comparar en forma independiente las respuestas fisiológicas y vegetativas al estrés hídrico y salino de dos portainjertos de vid injertados con Cabernet Sauvignon. Se realizó un experimento en macetas con vides injertadas con Cabernet Sauvignon sobre 1103P y 101-14Mgt. Se aplicaron tres tratamientos: estrés salino (Salino), estrés hídrico (EH) y testigo sin estrés (T). El Ψ foliar a mediodía fue -1,3 MPa en Salino y EH, y -0,9 MPa en T. Luego de 54 días, Salino afectó menos el área foliar (AF) y la longitud de brotes (LB) que EH. El AF disminuyó 53% en Salino, mientras que en EH se redujo 78% respecto de T. La LB disminuyó 68% en Salino y 83% en EH. La biomasa total no presentó diferencias entre los dos tipos de estrés, disminuyendo ambos un 52% respecto de T, pero la partición de asimilados a los distintos órganos fue distinta. Salino acumuló más biomasa en parte aérea y EH en raíz. Aunque la conductancia estomática se redujo de manera similar en ambos tratamientos de estrés (-41% respecto del T) se encontró una interacción entre tipo de estrés y portainjerto para la fotosíntesis neta. Las plantas injertadas sobre 1103P acumularon un 21% menos de Na+ que las injertadas sobre 101-14Mgt. A pesar que el comportamiento de las plantas Cabernet Sauvignon injertadas fue similar para ambos portainjertos, la mayor exclusión de 1103P lo hace más propicio ante situaciones de salinidad.

In arid regions under irrigation, vineyards often face water deficit and salinity. As these stressors often occur simultaneously, it is difficult to assess their individual relative severity. The aim of this work was to independently study the physiological responses of grapevine to salinity and water deficit, in order to understand and compare their effects. A pot trial was designed, grafting Cabernet Sauvignon onto 1103P and 101-14 Mgt. Three treatments were evaluated: saline irrigation (Salino; 80 mM ClNa and field capacity), water stress (EH; 0,4 faction of soil transpirable water and 2 mM NaCl) and a control (T; without any stress factors, field capacity and 2mM NaCl). After 54 days, Salino showed smaller effect on leaf area (AF) and shoot length than EH. AF diminished 53% for Salino, while for EH, AF was reduced in a 78% with respect to T. Shoot length diminished 68% for Salino and 83% for EH. Total biomass did not show any difference between both stresses, falling 52% for both situations. However, regarding the biomass partitioning, Salino had higher canopy dry weight while EH showed higher root dry weight. Midday leaf water potential was -1,3 MPa for Salino and EH and -0,9 MPa for T. Although stomatal conductance was similarly reduced for both stress treatments (-41% compared to T), with no differences between rootstocks; an interaction was found between the type of stress and rootstock for net photosynthesis. Finally, 1103P showed a higher Na+ exclusion power than 101-14Mgt (accumulating 21% less Na+ in the plant). Even though the behavior of the Cabernet sauvignon scion was similar for both rootstocks, the higher exclusion that 1103P showed may indicate possible better performances upon salinity.

Author affiliation: Lucero, Claudia Cecilia. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (Argentina). Estación Experimental Agropecuaria Mendoza.

Author affiliation: Di Filippo, Marina. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (Argentina). Estación Experimental Agropecuaria Mendoza.

Author affiliation: Vila, Hernán. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (Argentina). Estación Experimental Agropecuaria Mendoza.

Author affiliation: Venier, Matías. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Agrarias