Tesis doctoral

Estudios citogenéticos clásicos y moleculares en Andropogon sección Notosolen Stapf. del cono sur de Sudamérica

2025-09-08T15:07:59Z

Estudios citogenéticos clásicos y moleculares en Andropogon sección Notosolen Stapf. del cono sur de Sudamérica Hidalgo, María Irma de las Mercedes El género Andropogon L. fue descripto por Linnaeus en 1753, quien reconoció 12 especies en la primera edición de Species Plantarum. Actualmente dichas especies están re-distribuidas en 9 géneros representados en las regiones tropicales y subtropicales de ambos hemisferios. Considerado el género más representativo dentro de las Andropogoneae, actualmente cuenta con aproximadamente de 100 a 120 especies con diferentes niveles de ploidía, distribuidas principalmente en los pastizales naturales de América y África. El número cromosómico básico es x=10, aun cuando existen algunas excepciones en especies del viejo mundo. En el continente africano, la mayor parte de las especies son diploides o tetraploides (2n=2x=20 o 4x=40). América del Sur, comparte con América Central algunos representantes diploides, siendo particularmente rica en especies hexaploides (2n=6x=60) y América del Norte con numerosos representantes diploides y muy pocos hexaploides. Dentro del género Andropogon L. se reconocen 4 secciones (I) La sección Andropogon presumiblemente originaria del continente africano; (II) la sección Leptopogon principalmente americana con pocos representantes en África; (III) la sección Piestium que cuenta con mayor cantidad de representantes en el continente africano; (IV) la sección Notosolen, citada originalmente solo para África, pero en la actualidad, algunos autores incluyeron dentro de esta sección a especies sudamericanas como A. barretoi Norrmann & Quarin, A. exaratus Hack y A. glaucophyllus Roseng., Arrill. e Izag. Se agrega a esta sección A. gayanus Kunth, principal componente de las sabanas de África tropical. La presente tesis tiene como principal objetivo el estudio de las especies del cono sur de Sudamérica de la Sección Notosolen Stapf y las relaciones existentes entre ellas y con especies de igual o de distinto nivel de ploidía de las demás secciones del género. Se realizó el análisis y tratamiento taxonómico clásico en las especies A. gayanus, A. barretoi, A. exaratus, A. glaucophyllus y en los híbridos obtenidos por cruzamientos controlados A. barretoi x A. glaucophyllus; A. glaucophyllus x A. barretoi; A. barretoi x A. exaratus; A. exaratus x A. glaucophyllus; A. glaucophyllus x A. exaratus; A. gerardii x A. barretoi; A. gerardii x A. exaratus; (A. glaucophyllus x A. exaratus) x A. gerardii. En el presente trabajo se presenta el análisis tipológico de las sinflorescencias de: A. gayanus Kunth, A. barretoi Norrmann y Quarin, A. exaratus Hack. y A. glaucophyllus Roseng.t, Arrill. e Izag. Los estudios de citogenética clásica permitieron proponer para las especies diploides A. selloanus (Hack) Hack., A. macrothrix Trin. y A. gyrans Ashe, la fórmula cariotípica 18 m + 2 sm. Para el tetraploide A. gayanus la fórmula cariotípica 40 m + (0-2) Bs. Para A. barretoi la fórmula cariotípica 52 m + 6 sm + 2 t + (2-4) Bs. Para A. exaratus la fórmula cariotípica 56 m + 4 sm + (2-4) Bs. Para A. glaucophyllus la fórmula cariotípica 54 m + 6 t. Todas estas entidades presentan un cariotipo simétrico constituido en su mayoría por cromosomas metacéntricos. Se analizó el comportamiento de los cromosomas en meiosis de las especies A. gayanus (2n=4x=40), A. barretoi, A. exaratus y A. glaucophyllus (2n=6x=60) y de los híbridos controlados. En todas las especies se observó una meiosis regular, con formación de 20 bivalentes (20 II) en el tetraploide y 30 bivalentes (30 II) en los hexaploides. En A. barretoi y A. exaratus se observó la presencia de cromosomas accesorios en número variable comportándose como univalentes, siendo la configuración meiótica más frecuente de 30 II + 2-8 Bs. El estudio del tamaño del genoma se realizó por primera vez en el género, en tres especies diploides de la Sección Leptopogon, en las especies de la Sección Notosolen que habitan el cono sur de Sudamérica y en una especie de la Sección Andropogon. El análisis del contenido de ADN permitió realizar las siguientes inferencias: -Entre las especies analizadas, se detectaron diferencias significativas en el contenido de ADN (2C) entre las especies diploides, entre diploides y tetraploides, y entre estas con las hexaploides. Sin embargo, no se detectaron diferencias significativas entre las especies hexaploides. -Al relacionar el número cromosómico con el contenido de ADN por genoma básico C (pg), se observó que los poliploides A. gayanus, A. gerardii, A. barretoi, A. glaucophyllus y A. exaratus, poseen un valor C más bajo que las entidades diploides analizadas. -En las entidades analizadas de Andropogon, se observó en general un aumento del valor 2C y una disminución del valor (C) a medida que aumentó el nivel de ploidía. -En las especies poliploides A. gayanus, A. gerardii, A. barretoi, A. glaucophyllus y A. exaratus, se observó que los valores C son más bajos que los de las especies diploides. -Dentro de las entidades diploides, si bien sus cariotipos se presentan como simétricos, mostraron diferencias significativas respecto al valor del contenido de ADN 2C. Sin embargo, las especies poliploides presentaron cariotipos simétricos y solo se detectó diferencias significativas entre la especie tetraploide con las entidades hexaploides, pero no entre estas últimas. -La correlación entre el contenido de ADN y algunos parámetros del cariotipo, registró que existe una alta correlación positiva directa. Se analizó por primera vez la distribución y composición de la heterocromatina en: A. selloanus, A. macrothrix, A. gyrans, A. gayanus, A. barretoi, A. glaucophyllus, A. exaratus y A. gerardii, lo que permitió determinar la existencia de diferentes patrones de bandas C y DAPI/CMA3. Mediante la técnica de bandeo C, en los taxones diploides, se observó que todos los cromosomas presentaron patrones de heterocromatina constitutiva en forma homomórfica, obteniéndose patrones de distribución de las mismas característico para cada especie estudiada, permitiendo su identificación. En las especies poliploides, el patrón de distribución de la heterocromatina también es homomórfico, y muy semejante entre las mismas, existiendo variaciones en cuanto a la posición y número de las bandas presentes en cada cromosoma. De acuerdo con los resultados de este trabajo, las entidades analizadas, revelaron mayor número de secuencias ricas en AT y GC, siendo muy frecuente que la heterocromatina de las regiones nucleolares, se evidencien positivamente, por estar asociadas a heterocromatina rica en GC. El empleo de la técnica de Hibridación in situ Fluorescente (FISH) permitió por primera vez, el mapeo físico de las regiones de ADN ribosomal en las especies diploides, poliploides e híbridos analizados. El número y la ubicación de los sitios de ADNr en los taxones diploides fue constante mostrando un par de loci 45S, correspondiéndose con el n° de cromosomas con satélites, bandas C+ y CMA3 +/ DAPI- observadas mostrando una alta homomorfía en el patrón FISH de cromosomas homólogos. En las especies hexaploides analizadas, se observó la presencia de un par de loci de ADNr 45S, lo cual podría estar indicando la pérdida de esas secuencias durante la formación del híbrido que dio lugar a estos poliploides y la existencia de silenciamiento de los organizadores nucleolares de una de las especies involucradas, por lo cual no fueron detectadas por FISH. La técnica de Hibridación in situ Genómica (GISH), permitió comparar la homología entre genomas de diferentes niveles de ploidía y secciones: 1.- Comprobar la alta homología entre A. selloanus y A. macrothrix. 2.- Comprobar la homología entre el genoma de A. selloanus y el de A. gyrans. 3.- Evaluar la afinidad entre el genoma de los diploides y el genoma de A. ternatus y el de A. ternarius. 4.- Evaluar la afinidad genómica entre el genoma “S” y el de A. gayanus, A. barretoi, A. exaratus y A. glaucophyllus, (sección Notosolen Stapf). 5.- Se representó la hipótesis de Stebbins (1975). Según los resultados obtenidos, A. gerardii, podría haberse formado a partir de eventos ancestrales de poliploidización de un diploide norteamericano que habría originado al tetraploide A. ternarius. Los resultados de este trabajo, darían sostén a la primera premisa de dicha hipótesis.

El contenido de ADN y el nivel de ploidía en relación al sistema reproductivo en Paspalum

2025-09-01T10:40:16Z

El contenido de ADN y el nivel de ploidía en relación al sistema reproductivo en Paspalum Galdeano, Florencia Alrededor del 75 % de unas 350 especies reconocidas para Paspalum (Poaceae) son poliploides y mayoritariamente estos poliploides son apomícticos. Las especies multiploides son comunes en el género y la mayoría de ellas tienen citotipos diploides sexuales y tetraploides apomícticas o de otros niveles de ploidía. En general, se acepta que los poliploides tienen un tamaño de genoma básico reducido en lugar de valores aditivos con respecto a sus diploides relacionados. Se han informado cambios en el tamaño del genoma en correlación con varias características biológicas. Mediante citometría de flujo en un análisis semilla por semilla de 50 especies, incluidas 77 entidades diferentes, abarcando las diferentes agrupaciones taxonómicas que forman el género, se midió el contenido de ADN en el embrión y el endospermo. El contenido relativo de ADN del embrión informó el tamaño del genoma del ejemplar en estudio, mientras que la relación embrión: endospermo del contenido de ADN reveló su modo reproductivo. Los tamaños del genoma (valor 2C) variaron de 0,5 a 6,5 pg y se midieron por primera vez para 29 especies. No hubo una diferencia significativa entre los tamaños básicos medios del genoma (valores 1Cx) de 32 entidades sexuales y 45 apomícticas. No hubo patrones claros de cambios en los valores de 1Cx debido a poliploidía o sistemas reproductivos, y las variaciones existentes concuerdan con la agrupación taxonómica subgenérica. Los valores más altos de 1Cx se observaron en las especies del subgénero Anachyris y las del grupo Plicatula, y los valores más bajos de 1Cx se observaron en las especies de los grupos Dilatata y Notata. Otro aspecto de este estudio se basó en la confluencia de diferentes hechos relacionados con la embriogénesis y formación de semillas de especies apomícticas: primero, la polinización suele ser un requisito indispensable (pseudogamia); en segundo lugar, el polen de un genotipo diferente suele ser algo más eficaz que el propio polen; y tercero, que varias especies apomícticas de Paspalum pueden exhibir algún potencial intrínseco variable, pero generalmente pequeño, para la reproducción sexual. Así, surgió el interrogante de si el proceso embriológico de una sola planta apomíctica (como planta madre), portadora de tal potencialidad, puede desarrollar una semilla vía apomixis o vía sexual por sí misma, o si existe alguna acción activa dependiendo del polen, introducido en el óvulo a través del tubo polínico en el momento de la fecundación. ¿Puede el tipo de sistema reproductivo de otro genotipo actuando como polinizador, como una planta de reproducción sexual, por ejemplo, cambiar la proporción de semillas formadas por la misma planta madre por medio de procesos embriológicos apomícticos o sexuales? Mediante cruzamientos controlados se estableció si existía relación entre los sistemas reproductivos de los genotipos polinizadores y los procesos embriológicos específicos realizados hacia la formación de semillas vía apomixis o sexualidad. Se realizaron diferentes cruzamientos, todos a nivel tetraploide, entre tres genotipos apomícticos facultativos, Q3664, Q4086 y Q4023 (como progenitores femeninos) y dos tipos de progenitores masculinos, clasificados según sus sistemas reproductivos: por reproducción sexual los genotipos: C4-4x, Q4205, y Q4188; y por otro lado por los genotipos apomícticos: Q4012, Q4117, Q3775, Q3838 y N160. Se observó la influencia del tipo de polinizador en el proceso que conduce a la formación de las semillas. Los resultados indicaron que el polen de las plantas que se reproducen sexualmente conduce total o predominantemente a la producción de semillas por vía sexual (meiosis + doble fecundación). La misma madre facultativa produce semillas por apomixis (aposporia + partenogénesis + pseudogamia) cuando el polen proviene de un reproductor apomíctico. Por tanto, queda demostrado que el modo reproductivo del polinizador tiene una clara incidencia en el tipo de procesos embriológicos que se producen en los óvulos de las plantas apomícticas facultativas, determinando si las semillas se forman predominantemente por vía de apomixis o por vía sexual.; About 75 % of around 350 species recognized for Paspalum (Poaceae) are polyploid and most polyploids are apomictic. Multiploid species are common with most of them bearing sexual diploid and apomictic tetraploid or other ploidy levels. It is generally accepted that polyploids have downsized basic genome size rather than additive values with respect to their related diploids. Changes in genome size have been reported in correlation with several biological characteristics. DNA content in the embryo and the endosperm was measured by flow cytometry in a seed-by-seed analysis of 50 species including 77 different entities. The relative DNA content of the embryo informed the genome size of the accession while the embryo:endosperm ratio of DNA content revealed its reproductive mode. The genome sizes (2C-value) varied from 0.5 to 6.5 pg and for 29 species were measured for the first time. There was no significant difference between the mean basic genome sizes (1Cxvalues) of 32 sexual and 45 apomictic entities. There were no clear patterns of changes in 1Cx-values due to polyploidy or reproductive systems, and the existing variations are in concordance with subgeneric taxonomical grouping established by botanists mainly through morphological characteristics. The highest 1Cx-value were observed in species of subgenus Anachyris and those of Plicatula group, and the lowest 1Cx-values were observed in species of the Dilatata and the Notata groups. Another aspect of this study was based on the confluence of different facts related to embryogenesis and seed formation of apomictic species: first, pollination is usually an essential requirement (pseudogamy); second, pollen from a different genotype may usually be somewhat more effective than own pollen; and third, that several apomictic species of Paspalum may exhibit some variable, but usually small, intrinsic potential for sexual reproduction. Thus, the question arose as to whether the embryological process of a single apomictic plant (as mother plant), bearing such potentiality, may develop a seed via apomixis or via a sexual way by itself, or if there exist some active action depending upon the sperm cell, brought into the ovule by a pollen tube at the time of reproduction. May the kind of reproductive system of other genotype acting as pollinator, as a sexual reproducing plant for instance, to change the proportion of seeds formed by the same mother plant by way of apomictic or sexual embryological processes? Through controlled crosses, it was established if there was a correlation between the reproductive systems of pollinating genotypes and the specific embryological processes performed toward seed formation via apomixis or sexuality. Different crosses were made, all at tetraploid level, between three facultative apomictic genotypes, Q3664, Q4086 and Q4023 (as female parents) and two types of male parents, sorted out according their reproductive systems: by sexual reproducing genotypes C4-4x, Q4205, and Q4188; and on the other hand, by apomictic genotypes Q4012, Q4117, Q3775, Q3838, and N160. It was observed the influence of the pollinator type on the process that leads the formation of the seeds. The results indicated that pollen of sexually reproducing plants leads totally or predominantly toward production of seed by sexual means (meiosis + double fertilization). The same facultative mother produced seeds via apomixis (apospory + parthenogenesis + pseudogamy) when the pollen comes from an apomictic reproductive plant. Therefore, the reproductive mode of the pollinator has a clear incidence on the type of embryological processes occurring in ovules of facultative apomictic plants, determining whether the seed is formed via apomixis or via sexual means.

Aislados de proteasas cisteínicas en distintas condiciones de crecimiento de Ananas comosus y Bromelia serra en Corrientes y su potencial uso agronómico

2025-09-01T10:39:34Z

Aislados de proteasas cisteínicas en distintas condiciones de crecimiento de Ananas comosus y Bromelia serra en Corrientes y su potencial uso agronómico Gómez Herrera, Melanie Desirée Algunas especies nativas de la familia de las Bromeliaceae se caracterizan por poseer endopeptidasas en cantidades superiores a las fisiológicamente necesarias, lo que constituye una potencialidad muy atractiva debido a los múltiples usos biotecnológicos que poseen dichas enzimas. Se ha comprobado que la bromelina de tallo de Ananas comosus (L.) Merr. posee múltiples usos como controlador de ciertos microorganismos fitopatógenos y aplicaciones en la industria de los alimentos. Además, existen antecedentes que demuestran que ante condiciones de estrés hídrico se estimula la expresión de genes que codifican para la transcripción de cisteína proteasas en Arabidopsis thaliana, lo cual podría favorecer a un aumento en el contenido de enzimas proteolíticas en la planta. En el caso de la especie Bromelia serra Griseb., hasta el momento, existen escasos estudios acerca de la caracterización de enzimas y su aplicación. Considerando la importancia creciente que han adquirido las enzimas proteolíticas en la industria, los objetivos de esta investigación fueron: i) analizar el perfil de proteasas cisteínicas existentes en aislados de hojas de B. serra en distintas estaciones del año, ii) estudiar el comportamiento de proteasas cisteínicas de A. comosus bajo distintas condiciones de estrés hídrico, iii) evaluar el uso de las proteasas cisteínicas de Ananas comosus y Bromelia serra como producto orgánico para el control de microorganismos fitopatógenos, y iv) evaluar el efecto de las enzimas de B. serra sobre la coagulación de la leche bovina. Los resultados mostraron que las concentraciones de proteínas y actividad enzimática obtenida a partir de hojas de B. serra no varió estadísticamente en diferentes estaciones del año. La actividad proteolítica específica (Ucas/mg de proteína) de los extractos de Bromelia serra aumentó al emplear la precipitación con acetona y etanol en comparación al extracto crudo. Se detectaron cisteíno y asparto proteasas en el aislado enzimático de Bromelia serra (AEB) utilizando técnicas de medición de actividad en presencia de inhibidores. Se observó que el AEB presentó actividad en un rango de pH de 2,7 a 7, mostrando mayor actividad en pH ácidos. Además, se evidenció una alta estabilidad térmica en los AEB obteniendo un 47% de actividad residual luego de pre incubar por una hora a 98°C. Asimismo, se alcanzó la máxima actividad proteolítica a una temperatura de 60ºC. Se destaca la fácil inactivación del AEB frente al efecto de NaCl, lo que señala una sensibilidad particular de estas enzimas a las condiciones de alta salinidad. Utilizando la cromatografía de exclusión molecular, se logró detectar en el AEB fraccciones proteolíticas con pesos moleculares distintos de 21 y 54 kDa. Respecto al estudio del comportamiento de proteasas cisteínicas de Ananas comosus bajo distintas condiciones de estrés hídrico, se utilizaron como indicadores del estrés el NDVI y CRA, demostrando que NDVI detecto el estrés hídrico (p<0,05) a los 2 meses de iniciado el ensayo entre tratamientos. La caracterización de los extractos crudos de ananá de tallo (ECAt) y hoja (ECAh), mostraron mayor actividad proteolítica sobre azocaseína y mayor concentración de proteína al aumentar el estrés hídrico. Las técnicas utilizadas para caracterizar el peso molecular de las proteínas y su actividad gelatinolítica permitieron detectar diferencias de acuerdo al tipo de órgano y el nivel de estrés hídrico. En general, en el caso del ECAt se detectaron varias proteínas a medida que aumentó el nivel de estrés hídrico, pero la banda más marcada y con mayor actividad gelatinolítica fue la de 25 kDa. En el caso de del ECAh, también se observaron varias proteínas, predominando la de peso molecular de 22 kDa con mayor actividad gelatinolítica al aumentar el estrés hídrico. Al comparar los perfiles cromatográficos de la bromelina comercial con los perfiles de aislado enzimático tallo (AEAt) y hoja (AEAh) se encontró un pico con el mismo tiempo de retención (23 min). En la bromelina comercial esa fracción contuvo proteínas de 16, 22 y 25 kDa (23 min). En el caso del pico de AEAh se correspondió con una banda de 22 kDa y con el AEAt dos bandas proteicas de 12 y 25 kDa (23 min). Los picos de retención (23 min) de ambos aislados presentaron mayor actividad proteolítica el tratamiento estresado (25%CC) que en el no estresado (100%CC). La actividad con LNPE (α-N-CBZ-L-lisin-p-nitrofenil éster) fue mayor con los tratamientos estresados, tanto en hoja como en tallo, por lo que se podría inferir que a mayor estrés hídrico hay mayor actividad de la bromelina del tallo. Respecto al uso de las proteasas cisteínicas de A. comosus y B. serra como producto orgánico para el control de microorganismos fitopatógenos en bacterias y en hongo (Xanthomonas axonopodis pv. manihotis, X. citri pv. Citri, Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis, Ralstonia solanacearum, Pseudomonas syringae pv. Tomate y Fusarium oxysporum), no se detectó inhibición con ninguno de los microorganismos estudiados. Por último, al estudiar efecto de las enzimas de serra sobre la coagulación de la leche bovina, se prepararon en un ensayo previo hidrolizados de caseína utilizando AEB a diferentes tiempos. El hidrolizado obtenido tras un tratamiento de 240 minutos exhibió la actividad antioxidante (ABTS) más elevada en comparación con los demás tratamientos obteniendo un hidrolizado con un grado de hidrólisis de 12% con un valor de TEAC de 1,10µM/mg e IC50 de 1,68 (mg/mL). Una vez estudiado el efecto del AEB sobre la caseína, se procedió a los estudios de coagulación de la leche, que si bien presentaron valores bajos pueden aumentarse concentrando el AEB. Estos ensayos permiten sentar base para estudios futuros para la manufactura de quesos, reemplazando el cuajo de origen animal, por vegetal. Posteriormente deberán realizarse estudios correspondientes a pruebas de acidez, alcohol, enzima reductasa o también denominada reducción del azul de metileno la leche y análisis sensorial a la manufactura de quesos. Estos estudios realizados durante la tesis sientas las bases de que el aumento del estrés hídrico en ananá aumenta la actividad de la bromelina de tallo y por otro lado al utilizar AEB como una herramienta capaz de hidrolizar otros sustratos proteicos que puedan derivar en péptidos con bioactividad como es la actividad antioxidante, entre otros usos en la industria agroalimentaria.; Some native species of the Bromeliaceae family are characterized by having endopeptidases in higher quantities than those that are physiologically necessary, which constitutes a very attractive potential due to the multiple biotechnological uses of these enzymes. It has been proven that the stem bromelain of Ananas comosus (L.) Merr. has multiple uses as a controller of certain phytopathogenic microorganisms and applications in the food industry. Furthermore, there is evidence that under water stress conditions, the expression of genes that encode the transcription of cysteine proteases in Arabidopsis thaliana is stimulated, which could favor an increase in the content of proteolytic enzymes in the plant. In the case of the species Bromelia serra Griseb., there are few studies on the characterization of enzymes and their application. Considering the growing importance that enzymes have acquired in the industry, the objectives of this research were: i) analyze the profile of cysteine proteases in isolates from organs of B. serra in different seasons of the year, ii) study the behavior of cysteine proteases of Ananas comosus under different water stress conditions, iii) evaluate the use of cysteine proteases from A. comosus and B. serra as an organic product for the control of phytopathogenic microorganisms, and iv) evaluate the effect of B. serra enzymes on coagulation of bovine milk. Regarding the study of B. serra in different seasons of the year, the concentrations of proteins and enzymatic activity obtained from leaves did not vary according to the year's seasons. An important finding was the considerable increase in the proteolytic activity of B. serra extracts when precipitation with acetone and ethanol was used. Cysteine and aspartic proteases were detected using inhibitor measurement techniques. AEB presented activity in a pH range of 2.7 to 7, showing higher activity at acidic pH. Furthermore, high thermal stability was evident in the AEB, obtaining 47% residual activity after pre-incubation for one hour at 98°C. In addition, it reached its maximum proteolytic activity at 60ºC. The easy deactivation of B. serra enzyme isolate (AEB) against the effect of NaCl stands out, which indicates a particular sensitivity of these enzymes to high salinity conditions. Using size exclusion chromatography, it was possible to isolate two proteolytic enzymes with different molecular weights of 21 and 54 kDa. Regarding the study of the behavior of cysteine proteases of A. comosus under different conditions of water stress, NDVI and CRA (RWC) were used as indicators of water stress, demonstrating that NDVI detected water stress among treatments (p<0.05) 2 months after the experiment started. The pineapple stem (ECAt) and leaf (ECAh) extracts showed higher proteolytic activity and protein concentration as water stress increased. The techniques used to characterize the molecular weight of the proteins and their gelatinolytic activity were different in terms of the type of organ and level of water stress. In general, in the case of the stem extract, several proteins were found as the stress level increased, but the most marked band and with the highest gelatinolytic activity was that of 25 kDa. In the case of the leaf extract, several proteins were also observed, predominating the one with a molecular weight of 22 kDa with higher gelatinolytic activity when water stress increased. When comparing the profiles of commercial bromelain with the stem and leaf profiles, a peak was found that was retained at the same time during chromatography (23 min). In commercial bromelain, these peaks corresponded to proteins of 16, 22, and 25 kDa (23 min). In the case of the peak of the leaf isolate (AEAh), it corresponded to a band of 22 kDa, and with the stem isolate (AEAt), two protein bands of 12 and 25 kDa (23 min). The retention peaks of both isolates presented higher proteolytic activity in the stressed treatment (25% CC) than in the nonstressed treatment (100% CC). The activity with LNPE (α-N-CBZ-L-lysine-p-nitrophenyl ester) was higher with the stressed treatments, both in the leaf and the stem, so it could be inferred that the greater the water stress, the greater the activity of bromelain in the stem. Regarding the use of cysteine proteases from Ananas comosus and B. serra as an organic product to control phytopathogenic microorganisms in bacteria and fungi (Xanthomonas axonopodis pv. manihotis, X. citri pv. Citri, Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis, Ralstonia solanacearum, Pseudomonas syringae pv. Tomato and Fusarium oxysporum), no inhibition was detected with any of the microorganisms studied. Finally, when studying the effect of Bromelia serra enzymes on the coagulation of bovine milk, casein hydrolysates were prepared using AEB at different times, as a prior study to the coagulation of milk and the influence that temperature has on the strength of rennet. The hydrolyzate obtained after a 240-minute treatment exhibited the highest antioxidant activity (ABTS) compared to the other treatments, obtaining a hydrolyzate of 12% with a TEAC value of 1.10µM/mg and IC50 of 1.68 (mg/mL). Once the effect of AEB on casein had been studied, milk coagulation studies were done, which, although they presented low values, could be increased by concentrating the AEB. These tests lay the foundation for future studies for the manufacture of cheeses, replacing rennet of animal origin with vegetable ones. Subsequently, studies corresponding to acidity, alcohol, reductase tests on milk, and sensory analysis on cheese manufacturing must be carried out. These studies carried out during the thesis lay the foundations for the verification that the increase in water stress in pineapple increases the activity of stem bromelain and, on the other hand, enzyme isolates from B. serra can be used as a tool capable of hydrolyzing other protein substrates that can lead to peptides with bioactivity such as antioxidant activity, among other uses in the agri-food industry.

Ecología, daño económico y organismos locales de control biológico de las hormigas cortadoras de hojas del género Atta en plantaciones de Pinus taeda y Eucalyptus grandis de la provincia de Misiones

2024-06-24T23:07:53Z

Ecología, daño económico y organismos locales de control biológico de las hormigas cortadoras de hojas del género Atta en plantaciones de Pinus taeda y Eucalyptus grandis de la provincia de Misiones Scherf, Abel Nicolás Las hormigas cortadoras de hojas son insectos eusociales de la región Neotropical que forrajean tejidos vegetales para cultivar un hongo simbionte en el interior de sus nidos. Su forrajeo es intenso y selectivo, puede representar hasta el 25 % de la herbivoría total en los bosques Neotropicales. En las áreas de cultivo, las densidades de nidos de hormigas cortadoras de hojas pueden ser muy altas. Un tipo de cultivo atacado por estas hormigas es el forestal y cuando anidan allí pueden volverse importantes plagas. Uno de los pilares de la economía de la Provincia Argentina de Misiones es la actividad forestal. Existen 355.086 hectáreas de plantaciones forestales, la gran mayoría corresponde a los géneros Pinus L. y Eucalyptus L’Hér., en las cuales las hormigas cortadoras de hojas son las plagas más importantes. El control de las hormigas cortadoras de hojas es complejo, por eso, se sugiere que el enfoque apropiado es el manejo integrado de plagas. Para poder establecer este tipo de programas es necesario contar con información y herramientas que hasta ahora habían sido poco exploradas en la región. En este sentido, en este trabajo se plantearon los siguientes objetivos:  Identificar las especies de hormigas cortadoras de hojas presentes y determinar sus abundancias tanto en las plantaciones forestales como en el bosque nativo aledaño.  Determinar si los hormigueros de Atta sexdens L. situados en las interfases de los parches de bosques nativos y las plantaciones forestales componen su dieta en forma diferente a aquellos hormigueros que se encuentran en el interior de dichas plantaciones. Además, describir si estas diferencias o similitudes se mantienen a lo largo de las cuatro estaciones del año.  Determinar el nivel de daño económico de la especie de hormigas cortadoras de hojas más importante de Misiones, A. sexdens, utilizando criterios de valoración al costo de plantaciones forestales de Pinus taeda L. y Eucalyptus grandis W. Hill ex Maiden.  Determinar los efectos a largo plazo de A. sexdens en plantaciones de P. taeda en el NE de Argentina.  Aislar y seleccionar, en condiciones de laboratorio, un aislamiento local de hongos entomopatógenos del género Beauveria Vuill. con potencial para el control de nidos de campo de A. sexdens.  Evaluar la actividad de un aislamiento local de Beauveria sp. formulado como polvo seco en el laboratorio, y determinar su efectividad para el control de nidos de A. sexdens en el campo. Para cumplir con cada uno de estos objetivos propuestos, se llevaron adelante en el área de estudio una serie de muestreos y experimentos que condujeron a los siguientes resultados:  Las especies de hormigas cortadoras de hojas asociadas a las plantaciones forestales y al bosque nativo aledaño fueron A. sexdens y Acromyrmex subterraneus Forel. Una tercera especie, Acromyrmex heyeri Forel, fue considerada rara por haberse encontrado un solo nido en una plantación adulta de Eucalyptus grandis. A. sexdens, fue la especie dominante en todos los tipos de plantaciones forestales evaluados. Las comunidades de hormigas cortadoras de hojas de las forestaciones y las del bosque nativo aledaño fueron diferentes.  A. sexdens modificó su dieta cuando sus nidos se establecieron en lugares con mayor disponibilidad de especies palatables, en comparación con los nidos del interior de monocultivos forestales. La proporción de la dieta que proviene del ataque a las plantaciones se reduce a la mitad en la interfase de las plantaciones con el bosque nativo aledaño, con respecto a los nidos del interior de las plantaciones.  El nivel de daño económico de A. sexdens en plantaciones juveniles de Pinus taeda de Misiones se ubica entre un nido cada 0,97 ha y un nido cada 0,77 ha. En plantaciones juveniles de E. grandis se encuentra entre un nido cada 1,19 ha y un nido cada 0,62 ha.  El ataque continuo de A. sexdens a plantaciones de P. taeda más allá del periodo de establecimiento, puede reducir significativamente su volumen de madera comercial. Al sexto año, una densidad de 7,36 nidos por hectárea redujo el volumen de madera comercial en un 21 % respecto a una plantación sin hormigueros.  Se encontraron 11 aislamientos locales de Beauveria spp. que se mostraron activos contra A. sexdens. Tres de estos aislamientos (H6, H7 y H17) fueron los que mejor desempeño mostraron en las pruebas de laboratorio, sin embargo, H7 presentó mejores cualidades para la producción de conidios, por lo tanto, fue seleccionado para las pruebas de control de nidos en el campo.  El aislamiento H7 de Beauveria sp. combinado con tierra de diatomeas fue la formulación de polvo seco más efectiva para el control de A. sexdens en condiciones de laboratorio. Esta misma combinación fue la más efectiva para el control de hormigueros de campo en comparación con el bioformulado como cebo. El insuflado al interior de los hormigueros de la mezcla de Beauveria sp. y tierra de diatomeas produjo la mortalidad del 80 % de los nidos tratados y una notoria reducción de la actividad. En la última evaluación, los nidos tratados con el polvo, presentaron muerte o inactividad en el 96 % de sus bocas, en los tratados con cebo el porcentaje de bocas muertas e inactivas alcanzó el 76 %, en tanto que, en el control sin aplicación fue solamente del 4 %. Este trabajo aporta conocimientos y herramientas poco exploradas que son de importancia para los productores en el desarrollo de estrategias de manejo integrado, contra la principal especie de hormiga cortadoras de hojas en las plantaciones forestales de la provincia de Misiones.; Leaf-cutting ants are eusocial insects native to the Neotropical region, which forage plant material to cultivate a symbiotic fungus within their nests. Their intense and selective foraging can constitute up to 25% of the total herbivory in Neotropical forests. In cultivated areas, the density of leaf-cutting nests could be very high. One type of crop attacked by these ants are forestry plantations, and when they nest within plantations, they can become significant pests. One of the pillars of the economy in the Province of Misiones, Argentina is forestry. There are 355,086 hectares of forest plantations, the vast majority consisting of Pinus L. and Eucalyptus L’Hér. genera, where leaf-cutting ants are the most important pests. Due to the complexity of controlling leaf-cutting ants, it is suggested that the appropriate approach for their managing is the integrated pest management. In order to establish this type of programs, it is necessary to have information and tools that until now had been little explored in the region. Therefore, this study aimed to address the following objectives:  Identify the species of leaf-cutting ants present in several places in Misiones, and determine their abundances in both forest plantations and adjacent native forests.  Determine whether nests of Atta sexdens L. located at the interfaces between native forest patches and forest plantations have a different diet composition compared to nests within the plantations. Additionally, describe whether these differences or similarities persist throughout the four seasons of the year.  Assess the level of economic damage caused by the most important species of leaf-cutting ant in Misiones, A. sexdens, using valuation criteria based on the cost of Pinus taeda L. and Eucalyptus grandis W. Hill ex Maiden forest plantations.  Determine the long-term effects of A. sexdens on P. taeda plantations in northeastern Argentina.  Isolate and select a local strain of entomopathogenic fungi from the Beauveria Vuill. genus with potential for controlling nests of A. sexdens under laboratory conditions.  Evaluate the activity of a locally isolated Beauveria sp. strain formulated as dry powder in the laboratory and determine its effectiveness in controlling A. sexdens’ nest in the field. To achieve each of these proposed objectives, a series of samplings and experiments were carried out in the study area, leading to the following results:  The leaf-cutting ant species associated with forest plantations and the adjacent native forest are A. sexdens and Acromyrmex subterraneus Forel. A third species, Acromyrmex heyeri Forel, is considered rare, as only one nest was found in a mature E. grandis plantation. A. sexdens was the dominant species in all types of evaluated forest plantations. The leaf-cutting ant communities in the forest plantations and in the adjacent native forest differ.  A. sexdens modified its diet when its nests are established in areas with higher availability of palatable plant species, compared to nests within forest monocultures. The proportion of their diet that comes from foraging plantations is reduced by half at the interface of the plantations with the surrounding native forest, in comparison to the nests within the plantations.  The level of economic damage caused by A. sexdens in juvenile P. taeda plantations in Misiones is between one nest every 0,97 ha and one nest every 0,77 ha. In juvenile E. grandis plantations there is between one nest every 1,19 ha and one nest every 0,62 ha.  Prolonged attacks by A. sexdens on P. taeda plantations beyond the establishment period, can significantly reduce their volume of commercial wood. By the sixth year, a density of 7,36 nests per hectare resulted in a 21 % reduction in commercial wood volume compared to a plantation without leaf-cutting ant nests.  Eleven local strains of Beauveria spp. were found to be active against A. sexdens. Among these, three strains (H6, H7, and H17) performed best in laboratory tests. However, H7 exhibited better conidial production qualities and was selected for field nest control tests.  H7 strain of Beauveria sp. combined with diatomaceous earth was the most effective dry powder formulation for controlling A. sexdens under laboratory conditions. This same combination was the most effective for controlling field nests compared to the bait-based bioformulation. Insufflating the mixture of Beauveria sp. and diatomaceous earth into ant nests resulted in 80 % mortality and a notable reduction in the activity of treated nests. In the last evaluation, the nests treated with the powder showed death or inactivity in 96% of their mouths, in those treated with bait the percentage of dead and inactive mouths reached 76%, while in the control without application It was only 4% of the nests treated. This study provides little explored knowledge and tools that are important for foresters in the development of integrated management strategies, againts the main leaf-cutting ant species in forest plantations in Misiones, Argentina.