Memoria para optar al Título Profesional de Ingeniera Agrónoma / Las emisiones de dióxido de carbono (CO2) pueden conducir a un aumento de la temperatura ambiental global e influir en el cambio climático, lo cual se ha convertido en un problema de discusión global. Los céspedes urbanos pueden mitigar estos efectos, ya que capturan el CO2 mediante el almacenamiento de carbono en los sustratos y la vegetación. El objetivo del presente estudio fue comparar estacionalmente la habilidad de secuestro de carbono y los parámetros fotosintéticos de tres cultivares de ballica perenne (Lolium perenne L.): ‘Derby Xtreme’, ‘Nobility’ y ‘Premier II’ y un suelo desnudo en la zona central de Chile. Se realizaron dos muestreos de suelo de los tres cultivares a tres profundidades (0–10, 10–20 y 20–30 cm), en la primavera de 2011 y en el otoño de 2012.

Objetivo: determinar la influencia de la utilización de sedimentos de piscigranja sobre la disponibilidad de arsénico y crecimiento de ryegrass (Lolium perenne) en un suelo contaminado con arsénico, del distrito de El Mantaro, Jauja. 2016. Método: se utilizó el método de análisis: las muestras de suelo del distrito El Mantaro, fueron analizadas en sus propiedades físico-químicas: densidad aparente, pH, conductividad eléctrica, contenido de nutrientes y materia orgánica. Las técnicas utilizadas son estándar para cada tipo de determinación. Una vez reportados los análisis se interpretaron los datos para determinar sus niveles, según el tipo de análisis. Diseño: se utilizó una muestra de suelo compuesta de la capa arable, y se distribuyó en macetas de 2 kg de capacidad, donde se aplicó cinco dosis de SP (0%, 2%, 4%, 6% y 8%), cuyos tratamientos estuvieron dispuestos en un diseño experimental completamente al azar. Resultados: las dosis de sedimentos de piscigranja, disminuyen la disponibilidad de este metaloide a valores inferiores al estándar (<12 mg/kg), en el rango de 9,07 mg/kg a 7,120 mg/kg, debido a la adsorción en la fase sólida del suelo, representando porcentajes de disminución de disponibilidad entre 1,726% a 23,169% respecto al testigo; sobresale la dosis de 8% de sedimentos de piscigranja, que redujo la disponibilidad de arsénico del suelo en 23,168%. Las dosis de sedimentos de piscigranja incrementaron significativamente el crecimiento de ryegrass, en altura de planta entre 79,556% y 91,66%; en materia seca de la parte aérea entre 81,231% y 198,462%, y en materia seca de raíz entre 186,667% y 346,667%; atribuible a la mejora de las propiedades del suelo, y por ende la influencia en el crecimiento de ryegrass.

Memoria para optar al Título Profesional de: Ingeniero Agrónomo / Se evaluó el potencial fitoacumulador de ballica (Lolium perenne L.) y/o trébol blanco (Trifolium repens L.) para ofrecer una alternativa de limpieza de sitios contaminados con cobre. Se realizó un ensayo con suelos de la V Región (Valparaíso) de Chile cultivados con vid de mesa (Vitis vinifera L.) que mostraban un alto (TB: bajos rendimientos de V. vinifera), bajo (TA: altos rendimientos de V. vinifera) e intermedio (TM: rendimientos medios de V. vinifera) nivel de Cu (DTPA) disponible (140, 40 y 90 mg kg-1, respectivamente). Durante el año 2013 y en invernadero, cada suelo (cinco repeticiones) fue sembrado con L. perenne y/o T. repens en macetas. Después de ocho meses las plantas fueron cosechadas para obtener la masa de materia seca y los contenidos de Cu tanto en los tejidos aéreos como radicales de las plantas. Así también, se determinaron los contenidos de Cu disponible, intercambiable y total de los suelos. Para las condiciones iniciales de CuDTPA intermedio y alto (TM y TB), el metal fue acumulado principalmente a nivel de raíces en los cultivos individuales y la combinación de ellos, pero ballica y ballica+trébol fueron más eficientes en cuanto a la absorción de Cu. Si bien las especies vegetales son capaces de remover el metal de los suelos, los contenidos de Cu al final del ensayo permanecieron altos (hasta 50 mg kg-1 de Cu disponible), denotando la necesidad de realizar estudios de más largo plazo y de verificar que estos resultados se repitan a nivel de campo. / To assess their potential as copper phytoaccumulators in soils and to offer a cleanup alternative of contaminated sites, ryegrass (Lolium perenne L.) and/or white clover (Trifolium repens L.) were used. The study was conducted with soil from the 5th Region (Valparaíso) of Chile cultivated with table grapes (Vitis vinifera L.) and showing a high (TB: low yields of V. vinifera), low (TA: high yields of V. vinifera) and intermediate (TM: medium yields of V. vinifera) levels of available Cu (DTPA). During 2013 and in a greenhouse assay, each soil (five replications) was sowed with L. perenne and/or T. repens in pots. After eight months plants were harvested to obtain dry matter and Cu contents in plant aerial and root tissues. Available, exchangeable and total Cu were measured also in soils. Under initial high and intermediate levels of CuDTPA conditions (TB and TM), metal was accumulated mainly at roots level in single and combined crops, but single ryegrass and ryegrass+clover were more efficient in the Cu uptake. Although species are able to remove metal from soils, the Cu contents at the end remained high (up to 50 mg kg-1 of available Cu), indicating that long-term trials are necessary and confirm these results at field level.

Las malezas causan perjuicios económicos al competir con los cultivos por la captura y utilización de los recursos escasos disponibles, fundamentalmente luz, agua y nutrientes minerales del suelo. Por este motivo, es necesario realizar operaciones de control sobre las poblaciones de malezas para reducir sus tamaños hasta niveles aceptables y lograr así los rendimientos esperados en los cultivos. De los numerosos métodos de control existentes, el control químico, a través del uso de herbicidas, es el principal método para el manejo de dichas poblaciones. En la actualidad, el uso intensivo de herbicidas es cuestionado debido a los perjuicios que ocasionan sobre la flora y fauna benéfica, la contaminación de suelos y aguas y los posibles residuos en alimentos, la posibilidad de la aparición de poblaciones de malezas resistentes a los mismos y por sus potenciales efectos sobre la salud humana. Por esta razón, en los últimos años se entiende necesario efectuar un uso racional de los métodos químicos y combinarlos, de ser posible, con prácticas mecánicas y culturales para controlar las poblaciones de malezas con bajo impacto ambiental. Esta actividad, que se ha identificado como deseable para muchos de los agroecosistemas productivos de Argentina en los que se han empezado a manifestar malezas problemáticas, puede verse beneficiada por el desarrollo de herramientas de soporte a la toma de decisiones basadas en modelos matemáticos. En la presente tesis se estudiaron aspectos de la biología y la ecología del raigrás perenne (Lolium perenne) como maleza de cultivos de trigo en la región semiárida del sudoeste de la provincia de Buenos Aires, y se desarrollaron modelos matemáticos con el objetivo de diseñar herramientas que permitan predecir el comportamiento a campo de la maleza y controlarla de la manera más eficiente, de modo de maximizar el rinde del cultivo y, por ende, las ganancias netas del productor, y al mismo tiempo reducir el impacto ambiental de las prácticas de control sobre el agroecosistema en cuestión. En el Capítulo 2 se presentan los resultados del estudio de los cambios en los parámetros térmicos asociados a la germinabilidad de las semillas de L. perenne en función del tiempo de postmaduración a campo y se propone un modelo de tiempo térmico de postmaduración orientado a predecir la salida de la dormición primaria de las semillas de la especie. En el Capítulo 3 se construyeron modelos de la producción de semillas de L. perenne y se estimó el tiempo térmico necesario para pasar de un estadío fenológico al siguiente. En el Capítulo 4 se propone un modelo de planeamiento operativo del control químico, con el objetivo de determinar los momentos óptimos de aplicación de herbicidas en cultivos de invierno orientado a maximizar el beneficio económico de la actividad teniendo en cuenta el impacto ambiental. En el Capítulo 5 el modelo propuesto se aplica al sistema trigo – raigrás. Finalmente, en el Capítulo 6 se realiza una discusión general de la tesis, se enumeran las principales conclusiones que surgieron a partir de los resultados y se destacan las líneas de investigación futuras asociadas al trabajo en ella desarrollado. / Weeds cause economic losses by competing with crops for the available scarse resources, mainly light, water and mineral nutrients from the soil. For this reason, it is necessary to control weed populations in order to reduce its sizes to an acceptable level and reach the expected crop yields. There are numerous control methods and, among them, chemical control is the most popular. Nowadays, the intensive use of herbicides is questioned because of the damage caused to benefic flora and fauna, soil and water pollution, the appearance of residues in food, the probability of developing weed resistant populations and its potential effects on human health. For this reason, in the last years, it has been reputed necessary to make a more rational use of chemical methods, and combine them, if possible, with mechanical and cultural strategies to control weed populations at a low environmental impact. This activity has been considered desirable for many productive agroecosystems of Argentina with presence of problematic weeds, and can benefit from the development of decisión support systems based on mathematical models. In this thesis, aspects of the biology and ecology of perennial ryegrass (Lolium perenne) as a weed of wheat crops in the semiarid región of the south-west of Buenos Aires province have been studied, and mathematical models developed as tools that allow the prediction of the weed behaviour in the field and their control in a more efficient way, in order to maximize crop yield and net income, and at the same time reducing the environmental impact of control practices on the agroecosystem. In Chapter 2, results are presented of the study of thermal parameters change associated to L. perenne seed germinability as a function of after-ripening time in the field, and an after-ripening thermal time model is proposed, as an attempt to predict primary dormancy loss of the species seeds. L. perenne seed production models were developed in Chapter 3, and the thermal time needed for phenological state change was also estimated in this chapter. Chapter 4 proposes an operational planning model of the chemical control, in order to find the optimal application time of herbicides in winter crops, to maximize the economical benefit also considering the environmental impact. In Chapter 5, the model proposed in Chapter 4 was applied to the wheat – perennial ryegrass system. Finally, in Chapter 6 there is a general discussion of the present thesis, the principal conclusions of the results are listed and related future research work is highlighted.

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Les associations symbiotiques entre différentes espèces de champignon du genre Epichloë et des plantes fourragères sont à l’origine de la production de mycotoxines responsables, dans certains pays, de toxicoses du bétail et de pertes économiques. Le développement de d’E. coenophiala dans la fétuque, qui est associé à la production d’ergovaline, est responsable de « fescue foot disease » alors que la présence d’E. festucae var. lolii dans le ray-grass anglais, qui est accompagnée d’une production de lolitrem B, est responsable du « ryegrass staggers » et de la production d’ergovaline, dont les effets toxiques associés à la présence de lolitrème B sont mal documentés. Mon travail de thèse a consisté à explorer les effets de la distribution de différents fourrages de fétuque et ray-grass endophytés toxinogènes produits dans des conditions agricoles françaises, sur la santé et la production animale et les mécanismes d’action de l’ergovaline et du lolitrème B. / The symbiotic associations between different varieties of fungi of the Epichloë kind and forages are responsible for the production of mycotoxins which are responsible of toxicoses in livestock and economic losses in some countries. The development of E. coenophiala in tall fescue, which is associated with the production of ergovaline, is responsible for « fescue foot disease » while the presence of E. festucae var. lolii in ryegrass, which is accompanied by the production of lolitrem B, is responsible for the « ryegrass staggers ». and the production of ergovaline, whose the toxic effects associated in the presence of lolitrem B are poorly documented. My thesis was to explore the effects of the distribution of different toxic forages of endophyte-infected tall fescue or ryegrass produced in French agricultural conditions on health and animal production and the mechanisms of action of ergovaline and lolitrem B.

Les associations symbiotiques Epichloë- graminées fourragères les plus étudiées concernent le ray grass anglais (Lolium perenne) avec Epichloë festucae var. lolii et la fétuque élevée (L. arundinaceum) avec E. coenophiala. Ces champignons peuvent synthétiser des alcaloïdes toxiques pour le bétail tels que l’ergovaline et le lolitrème B. Mon travail de thèse a consisté à explorer les facteurs en lien avec la production de mycotoxines dans les graminées. Pour cela différentes études ont été conduites sur la fétuque et le ray grass afin de révéler i) la présence de souches endophytées toxinogènes dans le Sud Ouest de la France et ii) l’influence des conditions climatiques françaises sur la synthèse d’ergovaline et de lolitrème B dans des variétés fourragères connues pour être responsables de cas de toxicité sur d’autres continents. / The most studied symbiotic associations Epichloë- cool seasons grasses concern perennial ryegrass (Lolium perenne) with Epichloë festucae var. lolii and tall fescue (L. arundinaceum) with E. coenophiala. These fungi can synthesize alkaloids that could be toxic to livestock such as ergovaline and lolitrem B. My thesis work was to explore the factors related to the production of mycotoxins in grasses. Different studies have been conducted on tall fescue and perennial ryegrass to reveal i) the presence of endophyte-infected toxigenic strains in the South West of France and ii) the influence of environmental conditions of Saint-Affrique (Aveyron) on the synthesis of ergovaline and lolitrem B in forage varieties known to be responsible for toxicity on other continents.

We conducted two experiments evaluating perennial ryegrass straw as a forage source for ruminants. Experiment 1 evaluated digestion and physiological variables in steers offered perennial ryegrass straw containing increasing levels of lolitrem B. Sixteen ruminally cannulated Angus X Hereford steers (231 ± 2 kg BW) were blocked by weight and assigned randomly to one of four treatments (TRT). Steers were provided perennial ryegrass straw at 120% of the previous 5-d average intake. Prior to straw feeding, soybean meal (SBM) was provided (0.1% BW; CP basis) to meet the estimated requirement for degradable intake protein. Low (L) and high (H) lolitrem B straws (<100 and 1550 ppb, respectively) were used to formulate TRT diets: LOW (100% L); LOW MIX (67% L:33% H); HIGH MIX (33% L:67% H); HIGH (100% H). Intake and digestibility of DM and OM, and ruminal pH, total VFA, and NH₃-N were not affected by increasing lolitrem B concentration (P>0.13). Ruminal indigestible ADF (IADF) fill increased linearly (P=0.01) and IADF passage rate (%/h) decreased linearly (P=0.04) as lolitrem B level increased. Experiment 2 evaluated performance and production of 72 Angus X Hereford cows (539 ± 5 kg BW) consuming perennial ryegrass straw containing increasing levels of lolitrem B during the last third of gestation. Cows were blocked by body condition score (BCS) and randomly assigned to one of three TRT. Cows were provided perennial ryegrass straw ad libitum and supplemented with SBM (0.1% BW; CP basis) to meet the estimated requirement for degradable intake protein. Mixtures of a L and H lolitrem B straw (467 and 2017 ppb, respectively) were used to formulate TRT diets: LOW (100% L); MIX (50% L:50% H); HIGH (100% H). Thirteen of 24 cows on the HIGH TRT exhibited signs of ryegrass staggers and were removed from the study. Dry matter intake was not affected (P>0.12) by increasing lolitrem B concentration; however, estimated DM digestibility decreased linearly (P<0.01) as lolitrem B concentration increased. Lolitrem B concentration did not influence pre- or post calving weight or BCS change (P>0.10). These data suggest that feeding perennial ryegrass straw containing up to 1550 ppb lolitrem B does not adversely affect nutrient digestion or physiological response variables in steers. However, providing straw with a lolitrem B concentration of approximately 2000 ppb resulted in 54% of cows exhibiting signs of ryegrass staggers. Blending of H and L straws appears to be a successful management practice. Keywords: Alkaloid, Beef Cattle, Endophyte, Lolitrem B, Perennial Ryegrass, Straw / Graduation date: 2004

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The fungal endophyte Epichloë festucae forms a largely mutualistic association with the ryegrass species Lolium perenne. E. festucae produces a range of bio-protective alkaloids that protect the host grass from herbivory by both mammals and insects. One such alkaloid, Lolitrem B, is a potent mycotoxin and the causative agent of ryegrass staggers in livestock. Ten genes required for biosynthesis of lolitrem B are encoded in the ltm gene cluster. The ltm genes are expressed in a plant-specific manner, with high levels of expression in planta and very low levels of expression in culture. The mechanism regulating ltm gene expression is unknown but it is predicted to involve signalling from the host plant. The ltmM gene was chosen for use in the investigation of ltm gene regulation because the flanking regions do not contain retrotransposon sequence, which surrounds much of the ltm gene cluster. To identify fungal genes involved in the plant-induced expression of ltmM, a mutagenesis and screening system was developed using a PltmM-gusA ‘knock-in’ construct to detect expression from the ltmM promoter. Agrobacterium tumefaciens-mediated T-DNA mutagenesis was used to create a set of mutants with random insertions in the genome. Mutants were then screened for altered PltmM-gusA expression, both in culture and in planta. Three mutants were identified with increased PltmM-gusA expression in culture, however, no mutants were identified with loss of PltmM-gusA expression in planta. This indicates that a mechanism of repression is involved in the plant-induced expression of ltmM, either directly or indirectly. TM mutants of interest were also observed for altered symbiosis phenotypes. Mutants were identified with reduced colonisation rates and altered hyphal growth in planta. Integration sites were identified for two colonisation mutants and the disrupted genes are predicted to be the CTP:cholinephosphate cytidylyltransferase (CCT) gene PCT1 and the mitogen-activated protein kinsase kinase (MAPKK) gene mkk2.