Crop productivity is limited by a number of important constraints that need to be addressed urgently in order to avoid an imminent humanitarian crisis. My thesis provides three diverse yet converging examples of biotechnological solutions that can deliver fundamental knowledge, tools and potential products in the form of improved/enhanced crop plants. I conclude my thesis by discussing the potential of biotechnology to address the MDGs. My key conclusion is that although biotechnology can contribute positively and substantially towards many of the MDGs, political expediency and an over-burdening regulatory system threaten to prevent those needing the technology from gaining access, i.e. impoverished subsistence farmers and their families in the developing world.

El CO2 es una variable clave que afecta tanto al desarrollo como a la fisiología de las plantas, por lo que los incrementos derivados del cambio climático afectarán al crecimiento de los cultivos. Muchas de las respuestas fisiológicas observadas frente al aumento del CO2 están influenciadas por su interacción con otros estreses, como por ejemplo la salinidad, debido al creciente aumento de las áreas afectadas por la salinidad y su impacto sobre la masa vegetal. Por ello, en esta Tesis, se expone como la agricultura desarrolla una función muy importante en la lucha contra el cambio climático debido a su papel como secuestradores de CO2 atmosférico. Las conclusiones de este trabajo ayudarán a clarificar aspectos esenciales para elegir las soluciones más efectivas en este ámbito junto con otras problemáticas dadas en nuestras tierras de cultivos como son el estrés salino, el cual se verá implementado por dicho cambio climático. / CO2 is a variable key that affects both development and the plant physiology, so that the increases resulting from climate change will affect crop growth. Many of the observed physiological responses to increased CO2 in front are influenced by its interaction with other stresses, such as salinity, due to the increasing of the areas affected by the salinity and its impact on the vegetation. Therefore, in this thesis agriculture is exposed as a very important place in the fight against climate change due to its role as kidnappers of atmospheric CO2. The conclusions of this work help clarify what is essential to choose the best solutions effective in this area along with other issues given in our crop lands such as salt stress, which will be implemented by the climate change

El cultivo de tomate es uno de los más importantes de la cuenca mediterránea, que se caracteriza por tener un clima árido o semi-árido. El uso de aguas salinas para riego y las altas temperaturas son dos de los factores que más contribuyen a la disminución de la producción e indicen directamente sobre la aparición de la podredumbre apical o blossom-end rot (BER) en los frutos. Hasta la fecha, la mayoría de los trabajos se han centrado en el estudio de la respuesta a uno solo de estos factores, aunque el efecto de la salinidad podría acentuarse por las altas temperaturas. Por tanto, sería necesario conocer la respuesta de las plantas cuando ambos estreses se aplican simultáneamente. Por todo esto, se plantearon dos objetivos, el primer objetivo fue establecer la respuesta de tomate a la combinación de salinidad y altas temperaturas, para ello se realizaron dos experimentos, el primero en invernadero donde se estudiaron aspectos agronómicos y fisiológicos con relación a la producción y calidad de los frutos de tomate con la combinación de salinidad y altas temperaturas. El segundo se realizó en cámara de cultivo bajo condiciones controladas, y se analizó la respuesta primaria de la planta de tomate a la combinación de salinidad y altas temperaturas durante las primeras 72 horas. El segundo objetivo consistió en establecer los mecanismos responsables de la aparición de BER, para ello se cultivaron plantas de microtomate sometidas a deficiencia de calcio. Como resultados más destacables podríamos decir que la salinidad y altas temperaturas redujeron la producción comercial al reducir el tamaño de los frutos principalmente, también se disminuyó el porcentaje de cuajado y aumentó la incidencia de frutos con BER y rajados. Aunque la salinidad mejoró la calidad de los frutos, y la alta temperatura la empeoró. A las 72h de estrés, cuando salinidad y altas temperaturas se aplicaron conjuntamente, las plantas crecieron más que las del tratamiento salino. Absorbieron menos Na+ y más K+, aumentaron la asimilación de CO2, así como una mayor eficiencia cuántica de los fotosistemas y mayor eficiencia del fotosistema II en relación al tratamiento salino a 25ºC. Además, las plantas con salinidad acumularon prolina, mientras que las plantas con salinidad y alta temperatura acumularon Glicina betaína y trehalosa. Solamente en las plantas cultivadas con 0.1 mM Ca2+ se observaron frutos con BER, y de éstas sólo la mitad de la producción padeció esta fisiopatía. Además, los frutos afectados con BER tuvieron menos concentración de Ca2+ que los frutos aparentemente sanos. Y solamente en los frutos con BER el metabolismo oxidativo y el ciclo del ascorbato-glutatión estaban alterados. / Tomato crop is one of the most important in the Mediterranean area, which is characterized by an arid or semi-arid climate. The use of saline water for irrigation and high temperatures are two of the factors that contributing to the decline yield and affect directly to blossom-end rot (BER) in the fruits . To date, most work has focused on the study of plant response to one of these factors, although the effect of salinity could be accentuated by high temperatures. It would be necessary to know the plant response when these two stresses are applied simultaneously. Thus, two objectives were considered. The first objective was to establish the response of tomato to the combination of high temperatures and salinity. In order to reach this objective, two experiments were performed. In the first one, tomato plants were grown under salinity and high temperature treatments in a greenhouse. Agronomic and physiological aspects were studied in relation to the production and quality of tomato fruits. The second one was conducted in a growth chamber under controlled conditions, and the primary response tomato plant to the combination of salinity and high temperatures was analyzed at the first 72 hours. The second objective was to establish the mechanisms involved in the occurrence of BER. For this reason, microtom plants subjected to calcium deficiency were grown in a growth chamber. The results shown that salinity and high temperatures reduced yield by reducing the size of the fruits and the percentage of fruit set. In addition, the incidence of fruits with BER and cracked were also increased. However, salinity improved fruit quality. After 72h under stress, the plants grown with salinity and high temperature treatment grew faster than plant grown under salinity treatment. Plant under the combination treatment reduced Na+ and increased K+ uptake, increased CO2 assimilation, and they had higher quantum efficiency of photosystem than the plants with saline treatment at 25°C. Furthermore, plants with salinity accumulated proline, while plants treated with salinity and high temperature accumulated glycine betaine and trehalose. Fruits with BER were observed only in the plants grown with 0.1 mM Ca2+, and only half of this suffered this disorder. In addition, the fruits affected with BER had less Ca2+ than the apparently healthy fruits. The oxidative metabolism and ascorbate-glutathione cycle were affected only in fruits with BER.

El objetivo general de esta tesis fue producir información científico-tecnológica básica para la implementación de un sistema integrado de control de malezas, que permita reemplazar al sistema mecánico en las plantaciones de álamo (Populus spp.) del centro-norte de la Provincia de Buenos Aires. Los trabajos se agruparon en tres líneas de investigación complementarias, en donde se abordaron grupos específicos de problemas. En la primera línea de trabajo se determinó la composición específica de la comunidad de malezas y la magnitud de su interferencia, se establecieron los niveles de control y fitotoxicidad que producen diferentes herbicidas, y se evaluaron en forma comparada los efectos sobre la supervivencia y el crecimiento del cultivo de distintos tratamientos integrados de control respecto del sistema actual. La segunda línea estudió la variación temporal de la interferencia en busca de la definición del período crítico para el control de malezas, y en la tercera línea de trabajo se evaluó el resultado económico potencial de la implementación de los cambios estudiados en el sistema de control, considerando diferentes escenarios económico-financieros, grados de incorporación de tecnología y de reemplazo de mano de obra. Las distintas líneas comprendieron experiencias en campo llevadas a cabo entre los años 1998 y 2004 en el Establecimiento Forestal "María Dolores", Partido de Alberti, Provincia de Buenos Aires (34° 50' Lat. Sur; 60° 30' Long. Oeste; 55 msnm). Los trabajos se efectuaron siguiendo una estrategia progresiva de experimentación: en una primera etapa se realizaron ensayos exploratorios y posteriormente los resultados iniciales obtenidos fueron evaluados en ensayos a escala de producción y parcelas demostrativas de 5 hectáreas de superficie.

Desde mediados del siglo XX hasta el presente, se produjeron cambios profundos y radicales en la agricultura, que significaron grandes aumentos de rendimiento por unidad de superficie y la utilización de variedades mejoradas, fertilizantes y plaguicidas. Este nuevo paradigma productivo (Revolución Verde) simplificó la agricultura de manera reduccionista, fundamentalmente, desconociendo los complejos procesos que tienen lugar en los agroecosistemas. Las consecuencias de este modelo de producción empezaron a hacerse notar con el efecto contaminante de los plaguicidas, la eliminación de enemigos naturales, la adquisición de resistencia por parte de las plagas y la degradación de los suelos, entre otros problemas. Como una línea de pensamiento crítico a esta forma de agricultura surge, en la década del 70, la Agroecología, basada en un enfoque holístico y sistémico que busca la multicausalidad dinámica y la interrelación entre los componentes del agroecosistema. A mediados de la década del ´80 se inició la producción hortícola bajo invernáculo en la zona del Gran La Plata. Los cambios tecnológicos que acompañaron a esta producción constituyeron una suerte de Revolución Verde tardía: se generalizó el uso de cultivares híbridos de gran rendimiento, el uso de altos niveles de fertilizantes a través del riego por goteo (fertirrigación) y el desmedido de uso de plaguicidas. Estos cultivos están sometidos a permanentes condiciones de estrés muchas veces ignoradas o desestimadas por los productores. El escaso número de cultivos rentables en estos sistemas productivos, llevó a una reducción en la diversidad de especies cultivadas, tanto a escala espacial como temporal. En consecuencia, aumentó y se prolongó en el tiempo, la disponibilidad de un cultivo para una determinada plaga. Además, ciertas condiciones ambientales dentro de los invernáculos, como las altas temperaturas, favorecen la presencia de las plagas. Las aplicaciones de plaguicidas de amplio espectro, sin diagnóstico ni monitoreos previos, pueden generar fenómenos de resistencia y una reducción en la abundancia y la diversidad de enemigos naturales, con el consecuente agravamiento del problema de las plagas. A las diferentes hipótesis planteadas por la teoría ecológica, que tratan de explicar la aparición de plagas (concentración de recursos, enemigos naturales, estrés y vigor de las plantas, desbalance de nutrientes, etc.), se suma un manejo inadecuado de los cultivos hortícolas en invernáculo, que generaría las condiciones propicias para aumentar la abundancia de plagas. La hipótesis general de este trabajo es que los herbívoros plaga son afectados tanto por el nivel trófico inferior (plantas cultivadas y silvestres) como por el nivel trófico superior (predadores y parasitoides), y existen además, interacciones entre el primer y el tercer nivel trófico, que pueden afectar a los herbívoros. Como hipótesis particulares se plantea que, prácticas frecuentes de manejo de los cultivos de tomate y pimiento bajo cubierta, como la fertilización y el riego, aunque no están directamente relacionadas con el manejo de plagas, pueden provocar alteraciones en las plantas que influyen en la abundancia y el desempeño de las poblaciones de insectos plaga; y que los sistemas agrícolas con mayor diversidad vegetal albergan una mayor diversidad y abundancia de enemigos naturales, por lo que se espera que los herbívoros en esos sistemas, se encuentren más controlados. El objetivo general de este proyecto fue estudiar las interacciones tritróficas que ocurren en dos cultivos hortícolas bajo invernáculo, el tomate y el pimiento, en el NE bonaerense, y que incluyen a sus plagas más importantes: la “polilla del tomate” Tuta absoluta (Povolny, 1994) (Lepidoptera, Gelechiidae), en tomate y los pulgones Aphis gossypii (Glover) y Myzus persicae (Sulzer) (Hemiptera: Aphididae) en pimiento, y a sus enemigos naturales. Los procesos estudiados fueron: 1) Mecanismos que limitan a las poblaciones plaga desde el nivel trófico inferior, a través de cambios en la calidad nutricional de las plantas, producidas por ciertos tipos de estrés o por variaciones en la nutrición del cultivo, y que pueden ser manejados con prácticas agrícolas apropiadas (Capítulo 2). 2) Mecanismos que limitan el crecimiento de las plagas desde el nivel trófico superior a través de interacciones entre plagas y enemigos naturales, y entre plantas y enemigos naturales (Capítulo 3). 3) Interacciones entre los tres niveles tróficos (cultivos, plantas asociadas, plagas y enemigos naturales) (Capítulo 4), a través de un ensayo en el que se combinaron los efectos descriptos en los Capítulos 2 y 3. Los ensayos se realizaron en la EEA San Pedro del Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria en cultivos de tomate y pimiento bajo invernáculo. Se evaluaron los efectos que ciertas alteraciones de los cultivos, debidas a prácticas comunes de manejo (exceso de fertilización por nitrógeno y de salinidad), puedan tener sobre el desempeño de Tuta absoluta en el tomate y Myzus persicae en el pimiento, a través de las variables: supervivencia, tiempo de desarrollo, peso pupal, fecundidad, etc. Se estudió el efecto de la asociación de algunas plantas con flores (cerraja, coriandro, hinojo y caléndula), con los cultivos de tomate y de pimiento sobre la abundancia y diversidad de enemigos naturales y su consecuente efecto sobre las plagas estudiadas. Luego se integraron dos efectos: plantas de tomate y de pimiento sometidas a un estrés de tipo salino (alta conductividad) y presencia de plantas con flores, debido a la atracción que ejercen sobre ciertos enemigos naturales. Ambos efectos combinados se analizaron sobre la abundancia de las plagas y el parasitismo. A través de la simulación de una situación común en los invernáculos, como es la salinización de los suelos debido al riego (alta conductividad), fue posible aumentar la susceptibilidad de los cultivos de tomate y pimiento, a T. absoluta y a M. persicae respectivamente. Plantas sometidas a una mayor salinidad permitieron un aumento del peso pupal de T. absoluta en tomate y de la fecundidad de los pulgones en pimiento. Por otra parte, un aumento del nivel de nitrógeno, si bien no tuvo un efecto tan claro como la conductividad alta, favoreció la supervivencia de larvas de la polilla del tomate y la fecundidad de los pulgones. Los parasitoides de larvas Pseudapanteles dignus (Hymenoptera: Braconidae) y Dineulophus phthorimaeae (Hymenoptera: Eulophidae) fueron los más importantes sobre T. absoluta, con predominio del primero. Eriopis connexa y Scymnus argentinicus (Coleoptera: Coccinellidae) fueron los predadores más abundantes en pimiento y Aphidius colemani (Hymenoptera: Braconidae), el parasitoide más importante de M. persicae. Las plantas con flores asociadas contribuyeron a reducir la abundancia de T. absoluta en tomate, donde hubo un aumento del porcentaje de larvas parasitadas, y a reducir la abundancia de pulgones en el cultivo de pimiento. A pesar de no encontrar diferencias entre tratamientos en la riqueza específica de enemigos naturales de pulgones en pimiento, se observó una tendencia a un mayor número de especies en presencia de plantas con flores, mientras que en tomate no se evidenció tal tendencia. En pimiento se encontró además, una mayor diversidad de enemigos naturales en los tratamientos correspondientes a plantas con flores, que en aquellos sin plantas, durante la mayor parte del ensayo. Al combinar mayor salinidad (riego con alta conductividad) con la presencia de plantas con flores en el cultivo de tomate, se observó que de los dos factores, la salinidad tuvo mayor efecto sobre la incidencia de T. absoluta, que las plantas asociadas. En pimiento, las plantas asociadas, quizás por un efecto de interferencia química, pudieron haber retrasado el inicio del crecimiento de los pulgones. Los porcentajes de parasitismo de T. absoluta fueron altos en todos los tratamientos pero no se observaron diferencias entre tratamientos al combinar alta conductividad y plantas asociadas, debido probablemente a la cercanía entre las parcelas con y sin flores. En el cultivo de pimiento se pudo observar un mayor porcentaje de parasitismo en las parcelas sin alta conductividad, lo que evidencia que plantas sanas, que no están sometidas a un estrés salino, en presencia o no de flores asociadas, mantienen una densidad de pulgones tal que aumenta la proporción de parasitoides. En ambos cultivos, la combinación del nivel trófico inferior (cultivo no sometido a estrés más plantas asociadas) con el nivel trófico superior (enemigos naturales de la polilla del tomate y de los pulgones) fue al menos aditiva El aumento de la diversidad vegetal es una vía promisoria para reducir la incidencia de plagas en el cultivo. Las prácticas habituales en los cultivos hortícolas como el riego y la fertilización deberían ser evaluadas no solo en función de los rendimientos sino también en su efecto sobre la susceptibilidad o resistencia del cultivo a las plagas.

La alcachofa es una hortaliza muy apreciada por su bajo contenido calórico y sus propiedades nutracéuticas. La variedad de alcachofa más difundida en la Región de Murcia es “Blanca de Tudela”, pero actualmente se producen otros cultivares apreciados y demandados en mercados internacionales para el consumo en fresco. La implantación de nuevas variedades y la mejora en los rendimientos de los cultivares, son dos buenas estrategias a considerar en estos mercados tan competitivos. Por otra parte, la preparación culinaria y la transformación industrial de la hortaliza son engorrosas, entre otras razones por el rápido oscurecimiento de las brácteas al ser manipuladas. Por ello es preciso diseñar estrategias que faciliten el transporte, manipulación y preparación del producto, aspectos cada vez más demandados por los consumidores. Con la finalidad de aportar soluciones a los problemas mencionados, la investigación ha estado enfocada hacia dos líneas de trabajo principales: - La caracterización químico-física y bioquímica de distintos cultivares de alcachofa, con el objetivo de definir su idoneidad para la comercialización en fresco o para la transformación agroindustrial. A este respecto se han considerado variedades que producen capítulos de distintas tonalidades verdes o violetas, tales como “Blanca de Tudela”, “Calicó”, “Violeta de Provenza”, “Salambó”, “Romanesco” y “Thema”, principalmente. - El desarrollo de elaborados de alcachofa en formato de IV Gama, y su control físico-químico y microbiológico durante el almacenamiento. Dentro del estudio varietal, la producción, determinación numérica del color y la estabilidad frente al pardeamiento (sustratos y enzimas implicados), fueron considerados. Para el diseño de elaborados en IV Gama se utilizó la variedad “Blanca de Tudela”. De forma previa se determinaron procesos fisiológicos implicados, tales como la tasa respiratoria y emisión de etileno de los corazones. Los preparados comerciales consistieron en capítulos, lavados y desinfectados, a los que se eliminó el pedúnculo y las brácteas externas. Los corazones resultantes se laminaron, se impregnaron a vacío y se envasaron en atmósfera de modificada. La estabilidad de los elaborados, almacenados 3ºC, se controló desde los puntos de vista físico-químico y microbiológico. La estabilidad físico-química fue determinada mediante la evolución de la humedad, el pH, la atmósfera del interior de los envases y el contenido de ácido ascórbico. La estabilidad microbiológica se valoró mediante el control de la biocarga (coliformes totales, E. coli, Clostridium sulfito-reductores, aerobios mesófilos y psicrófilos, enterobacterias, mohos y levaduras, Salmonella spp, y Listeria spp). A partir de este estudio se determinó la vida útil microbiológica mediante modelización microbiana. Los buenos rendimientos agronómicos de los cultivares estudiados han puesto de manifiesto un manejo agronómico adecuado. En relación a la determinación numérica del color, los capítulos de “Blanca de Tudela” y “Calicó” presentaron tonalidades verde claro, mientras que “Romanesco”, “Salambó”, “Violeta de Provenza” y “Thema” fueron más oscuros y con tonos morados. Estas últimas variedades son aptas para mercados como Francia e Italia donde se aprecia esta característica; mientras que no lo serían para la elaboración industrial por su facilidad de pardeamiento y color irregular de los corazones. “Blanca de Tudela” fue el cultivar más adecuado para su transformación en IV Gama por su mejor estabilidad oxidativa frente al pardeamiento. Finalmente, se ha desarrollado un producto de alcachofa en IV Gama, actualmente inexistente en el mercado, que mantiene su calidad físico-química y seguridad microbiológica durante el periodo estimado de almacenamiento. La vida útil microbiológica de estos elaborados fue superior a 14 días. / The artichoke is a vegetable highly appreciated for its low caloric content and nutraceutical properties. The most widespread variety of artichoke in the Region of Murcia is "Blanca de Tudela", but currently other cultivars, appreciated and demanded in the international market for fresh consumption, are produced. The implementation of new varieties and the improvement in the yields of cultivars are two good strategies to consider in these highly competitive markets. Culinary preparation and industrial transformation of this vegetable are cumbersome, among other reasons, for the rapid darkening of bracts during handling. Because of this, it is also necessary to devise strategies to facilitate transport, handling and preparation of the product, aspects which are increasingly demanded by consumers. With the aim of providing solutions to the problems mentioned, this research has focused on two main lines of work: - The chemical-physical and biochemical characterization of different cultivars of artichoke, with the objective of defining their suitability for fresh marketing or agro-industrial processing. In this regard, varieties that produce artichoke heads with different green or violet tonalities, such as “Blanca de Tudela”, “Calicó”, “Violeta de Provenza”, “Salambó”, “Romanesco” and “Thema” have been considered. - The development of artichoke products in MAP format, and their physical-chemical and microbiological control during storage. Production, numerical determination of color and stability against browning (substrates and enzymes involved), were considered for the study varietal. The "Blanca de Tudela" variety was used for the design of an artichoke product in MAP format. Previously physiological processes involved, such as respiration rate and ethylene emission from hearts, were determined. For their preparation, the artichoke buds were washed, disinfected, and the peduncles and outer bracts were removed.. Hearts were laminated, impregnated under vacuum and packaged in a modified atmosphere. The stability of the processed artichokes, stored at 3°C, was monitored from a physical-chemical and microbiological point of view. The physical-chemical stability was determined by means the evolution of moisture, pH, atmosphere composition and ascorbic acid content. Microbiological stability was measured through the control of bioburden (total coliforms, E. coli, Clostridium sulphite-reducing, psychrophilic and mesophilic aerobic bacteria, Enterobacteriaceae, molds and yeasts, Salmonella spp and Listeria spp). In this study, the microbiological shelf life was determined through a microbiological modeling. Good crop yields for cultivars in the study have revealed a suitable agronomic management. In relation to numerical determination of color, the varieties "Blanca de Tudela" and "Calico" presented light green tonalities, while "Romanesco", "Salambó", "Violeta de Provence" and "Thema" were darker and purples. These latter varieties are apt for markets such as France and Italy where this feature is appreciated, but they would not be suitable for industrial processing because of their propensity for browning and irregular heart color. "Blanca de Tudela" was the most suitable cultivar for modified atmosphere packaging due its high oxidative stability against browning. Finally, a new artichoke product in MAP format which keeps their physical-chemical and microbiological quality and safety, has been developed. The microbiological shelf life of these products was higher than 14 days.

El control biológico consiste en la utilización de una o varias especies de enemigos naturales para reducir la densidad poblacional de una plaga. Estos enemigos naturales o agentes de control biológico pueden ser manipulados, ya sea introduciéndolos, aumentando su número, o conservándolos en el agroecosistema. Los insectos parasitoides, en especial los pertenecientes al orden Hymenoptera, son considerados importantes agentes de control biológico por su ubicuidad, eficiencia de búsqueda y ataque de hospedadores y por su especialización en una o unas pocas especies hospedadoras. Su particularidad se centra en su ciclo de vida, en el cual el estado larval es parásito de otras especies de artrópodos, alimentándose a expensas de su hospedador. Como producto de la interacción, éste último invariablemente muere. A su vez en su estado adulto son de vida libre y se alimentan de néctar, polen, honeydew y algunos de ellos de fluidos y/o tejidos de sus hospedadores, comportamiento denominado host-feeding. Los parasitoides pueden ser clasificados de muchas maneras, koinobiontes e idiobiontes, ecto o endoparasitoides, pro- o sinovigenicos, etc. Evolutivamente, la idiobiosis condujo al desarrollo de aspectos distintivos de la historia de vida de estos insectos. De esta forma es posible predecir la capacidad competitiva de los parasitoides en base a sus historias de vida, donde la teoría menciona que los koinobiontes, que permiten el desarrollo de su hospedador después de ser parasitados, son casi siempre competitivamente inferiores a los idiobiontes que paralizan permanentemente a su hospedador. La gran mayoría de los insectos son atacados por más de una especie de parasitoides. En general estos complejos de especies están conformados por entidades taxonómicamente diversas. El complejo de parasitoides que ataca a una especie hospedadora particular es considerada una comunidad de parasitoides. Como unidad ecológica menor se distingue el gremio de parasitoides, clasificación ésta de relevancia para el estudio de las interacciones interespecíficas, como por ejemplo la competencia. Si bien la teoría ecológica predice que dos especies animales no pueden existir y desarrollarse explotando un mismo recurso en un medio ambiente constante, en la naturaleza se observa que numerosas especies coexisten. En este sentido, un fenómeno importante del comportamiento de los parasitoides es el multiparasitismo, que ocurre cuando un mismo hospedador es parasitado por dos o más hembras pertenecientes a diferentes especies de insectos. Este evento implica el desarrollo de mecanismos de competencia interespecífica entre las especies de parasitoides. Numerosos autores reconocen dos tipos principales de competencia: por explotación, y por interferencia. La competencia entre especies de parasitoides por un mismo hospedador puede ser de gran importancia para la estabilidad del sistema, y ha conducido a la evolución de un amplio rango de características fisiológicas y de comportamiento de estos insectos, como resultado de la diversificación del uso de los recursos. Otros aspectos, como por ejemplo, los demográficos también influyen en la competencia entre especies de parasitoides. La coexistencia de las especies de parasitoides puede ser promovida por la variabilidad espacial y temporal del uso del recurso, o cuando la especie más eficaz en la competencia se ve limitada por otras condiciones ambientales. La polilla del tomate, Tuta absoluta (Meyrick) (Lepidoptera: Gelechiidae), es una plaga importante en Sudamérica y desde hace una década aproximadamente ha aumentado su relevancia a nivel mundial debido a su introducción accidental en Europa, dispersándose rápidamente hacia el norte de África y el este de Asia. El estadio larval de esta plaga causa daños a las plantas alimentándose del mesófilo de las hojas y tallos, causándole deficiencias fisiológicas, y cuando su densidad poblacional es abundante, pueden a su vez dejar marcas sobre los frutos, restándole valor comercial. Dado que las estrategias de control de T. absoluta en la actualidad parecen limitadas, basadas principalmente en el control químico, el control biológico resulta ser una herramienta importante para desarrollar. En Sudamérica se ha reportado un rico complejo de enemigos naturales, entre los cuales se encuentran depredadores y parasitoides que atacan a esta especie en sus diferentes estadios. Dentro del conjunto de parasitoides larvales, son importantes el ectoparasitoide Dineulophus phthorimaeae De Santis (Hymenoptera: Eulophidae) y el endoparasitoide Pseudapanteles dignus (Muesebeck) (Hymenoptera: Braconidae). Los objetivos de esta tesis doctoral fueron, en primer lugar, completar el conocimiento sobre algunos parámetros de la ecología reproductiva del ectoparasitoide D. phthorimaeae, a saber: 1- determinar la estrategia de ovigenia; 2- conocer la respuesta funcional de esta especie, y 3- evaluar si diferentes fuentes alternativas de alimento influyen en su éxito reproductivo. Estos parámetros son abordados en el Capítulo 2. En segundo lugar, resulta importante evaluar aspectos de la competencia entre estas dos especies de parasitoides larvales de T. absoluta, mediante ensayos de laboratorio, estudiados en el Capítulo 3. Finalmente, determinar la interacción de ambas especies cuando co-ocurren en el cultivo de tomate, a escala de planta, que son tratados en el Capítulo 4. Los resultados obtenidos indican que D. phthorimaeae presenta una estrategia reproductiva extremadamente sinovigénica, es decir, que la hembra al momento de la emergencia carece del complemento de oocitos maduros, los cuales va madurando durante su vida adulta. Con respecto al análisis de la respuesta funcional, por medio de regresiones logísticas se determinó una respuesta denso-independiente de la curva de parasitismo para las densidades testeadas (Tipo I). La evaluación experimental del efecto de alimentos alternativos y hospedadores (host-feeding) mostró que este último comportamiento no sólo mejora el fitness de las hembras del parasitoide, sino que reveló la importancia que el mecanismo de host-feeding de D. phthorimaeae, tiene sobre su hospedador, causando una mortalidad significativa. Los ensayos de competencia entre ambos parasitoides bajo condiciones de laboratorio evidenciaron que las hembras de D. phthorimaeae, dependiendo de su edad utilizaron a los hospedadores de forma diferente, evitando atacar a aquellas larvas que se encontraban previamente parasitadas. Sin embargo, a los 5 y 7 días de vida adulta, las hembras no evitan utilizar larvas previamente parasitadas. Este resultado sugiere que el ectoparasitoide podría reconocer y discriminar larvas previamente parasitadas por la otra especie. Con respecto al análisis de la densodependencia y la interacción de D. phthorimaeae y P. dignus en condiciones de campo en el Cinturón Hortícola Platense (campañas 2010, 2011 y 2012) y en la provincia de Tucumán (campañas 2009, 2011 y 2012), se encontró por primera vez evidencia de larvas de T. absoluta multiparasitadas; no obstante su co-ocurrencia fue muy baja (~ 10 % del parasitismo total de larvas, en todos los sitios). Por otra parte, se registró que ambos parasitoides actuando conjuntamente pueden causar hasta 80% de mortalidad de larvas hospedadoras. Los resultados indicaron también que ambos parasitoides presentan una relación denso-independiente respecto a la densidad de larvas de T. absoluta, hecho que concuerda con una respuesta funcional de tipo I hallada experimentalmente en esta tesis para D. phthorimaeae y aquella ya reportada para P. dignus. Como consideración final, se puede concluir que el ectoparasitoide idiobionte D. phthorimaeae es un agente de biocontrol de T. absoluta potencialmente efectivo, y que su uso podría realizarse por medio de estrategias de control biológico aumentantivas o por conservación en programas de MIP. Además, los resultados indican que ambos parasitoides larvales no solo son capaces de coexistir, sino que actuando en conjunto ejercerán un muy buen control de la plaga.

En aquest estudi, la toxicitat de diversos metalls pesants i l'arsènic va ser analitzada utilitzant diferents models biològics.En la primera part d'aquest treball, el bioassaig de toxicitat Microtox, el qual està basat en la variació de l'emissió lumínica del bacteri luminiscent Vibrio fischeri, va ser utilitzat per establir les corbes dosi-resposta de diferents elements tòxics com el Zn(II), Pb(II), Cu(II), Hg(II), Ag(I), Co(II), Cd(II), Cr(VI), As(V) i As(III) en solucions aquoses. Els experiments es varen portar a terme a pH 6.0 i 7.0 per tal de mostrar que el pH pot influir en la toxicitat final mesurada d'alguns metalls degut als canvis relacionats amb la seva especiació química. Es varen trobar diferents tipus de corbes dosi-resposta depenent del metall analitzat i el pH del medi. En el cas de l'arsènic, l'efecte del pH en la toxicitat de l'arsenat i l'arsenit es va investigar utilitzant l'assaig Microtox en un rang de pHs comprès entre pH 5.0 i 9.0. Els valors d'EC50 determinats per l'As(V) disminueixen, reflectint un augment de la toxicitat, a mesura que el pH de la solució augmenta mentre que, en el cas de l'As(III), els valors d'EC50 quasi bé no varien entre pH 6.0 i 8.0 i només disminueixen a pH 9.0. HAsO42- i H2AsO3- es varen definir com les espècies més tòxiques. Així mateix, una anàlisi estadística va revelar un efecte antagònic entre les espècies químiques d'arsenat que es troben conjuntament a pH 6.0 i 7.0.D'altra banda, els resultats de dos mètodes estadístics per predir la toxicitat i les possibles interaccions entre el Co(II), Cd(II), Cu(II), Zn(II) i Pb(II) en mescles binàries equitòxiques es varen comparar amb la toxicitat observada sobre el bacteri Vibrio fischeri. L'efecte combinat d'aquests metalls va resultar ser antagònic per les mescles de Co(II)-Cd(II), Cd(II)-Zn(II), Cd(II)-Pb(II) i Cu(II)-Pb(II), sinèrgic per Co(II)-Cu(II) i Zn(II)-Pb(II) i additiu en els altres casos, revelant un patró complex de possibles interaccions. L'efecte sinèrgic de la combinació Co(II)-Cu(II) i la forta disminució de la toxicitat del Pb(II) quan es troba en presència de Cd(II) hauria de merèixer més atenció quan s'estableixen les normatives de seguretat ambiental.La sensibilitat de l'assaig Microtox també va ser determinada. Els valors d'EC20, els quals representen la toxicitat llindar mesurable, varen ser determinats per cada element individualment i es va veure que augmenten de la següent manera: Pb(II) < Ag(I) < Hg(II) &#61627; Cu(II) < Zn(II) < As(V) < Cd(II) &#61627; Co(II) < As(III) < Cr(VI). Aquests valors es varen comparar amb les concentracions permeses en aigues residuals industrials establertes per la normativa oficial de Catalunya (Espanya). L'assaig Microtox va resultar ser suficientment sensible per detectar els elements assajats respecte a les normes oficials referents al control de la contaminació, excepte en el cas del cadmi, mercuri, arsenat, arsenit i cromat. En la segona part d'aquest treball, com a resultats complementaris dels resultats previs obtinguts utilitzant l'assaig de toxicitat aguda Microtox, els efectes crònics del Cd(II), Cr(VI) i As(V) es varen analitzar sobre la taxa de creixement i la viabilitat en el mateix model biològic. Sorprenentment, aquests productes químics nocius varen resultar ser poc tòxics per aquest bacteri quan es mesura el seu efecte després de temps d'exposició llargs. Tot i això, en el cas del Cr(VI), l'assaig d'inhibició de la viabilitat va resultar ser més sensible que l'assaig de toxicitat aguda Microtox. Així mateix, també va ser possible observar un clar fenomen d'hormesis, especialment en el cas del Cd(II), quan s'utilitza l'assaig d'inhibició de la viabilitat. A més a més, diversos experiments es varen portar a terme per intentar explicar la manca de toxicitat de Cr(VI) mostrada pel bacteri Vibrio fischeri. La resistència mostrada per aquest bacteri podria ser atribuïda a la capacitat d'aquest bacteri de convertir el Cr(VI) a la forma menys tòxica de Cr(III). Es va trobar que aquesta capacitat de reducció depèn de la composició del medi de cultiu, de la concentració inicial de Cr(VI), del temps d'incubació i de la presència d'una font de carboni. En la tercera part d'aquest treball, la línia cel·lular humana HT29 i cultius primaris de cèl·lules sanguínies de Sparus sarba es varen utilitzar in vitro per detectar la toxicitat llindar de metalls mesurant la sobreexpressió de proteines d'estrès. Extractes de fangs precedents de diverses plantes de tractament d'aigues residuals i diferents metalls, individualment o en combinació, es varen analitzar sobre cultius cel·lulars humans per avaluar el seu efecte sobre la taxa de creixement i la capacitat d'induir la síntesi de les proteïnes Hsp72 relacionades amb l'estrès cel·lular. No es varen trobar efectes adversos significatius quan els components s'analitzen individualment. Nogensmenys, quan es troben conjuntament, es produeix un afecte advers sobre tan la taxa de creixement com en l'expressió de proteins d'estrès. D'altra banda, cèl·lules sanguínies procedents de Sparus sarba es varen exposar in vitro a diferents concentracions de cadmi, plom i crom. La proteïna d'estrès HSP70 es va sobreexpressar significativament després de l'exposició a concentracions tan febles com 0.1 &#61549;M. Sota les nostres condicions de treball, no es va evidenciar una sobreexpressió de metal·lotioneïnes. Nogensmenys, les cèl·lules sanguínies de peix varen resultar ser un model biològic interessant per a ser utilitzat en anàlisis de toxicitat. Ambdós models biològics varen resultar ser molt adequats per a detectar acuradament la toxicitat produïda per metalls. En general, l'avaluació de la toxicitat basada en l'anàlisi de la sobreexpressió de proteïnes d'estrès és més sensible que l'avaluació de la toxicitat realitzada a nivell d'organisme.A partir dels resultats obtinguts, podem concloure que una bateria de bioassaigs és realment necessària per avaluar acuradament la toxicitat de metalls ja que existeixen grans variacions entre els valors de toxicitat obtinguts emprant diferents organismes i molts factors ambientals poden influir i modificar els resultats obtinguts. / In this study, the toxicity of some metals and arsenic was investigated using three different biological models. In the first part of this work, the Microtox® bioassay, which is based on variation in light emission by Vibrio fischeri luminescent bacteria, was used to establish dose-response curves for several toxic elements, namely, Zn(II), Pb(II), Cu(II), Hg(II), Ag(I), Co(II), Cd(II), Cr(VI), As(V), and As(III), in aqueous solutions. Experiments were carried out at either pH 6.0 or pH 7.0 to indicate that pH may influence the measured toxicity of some elements due to pH-related changes in their chemical speciation. Different types of dose-response curves were found depending on the analyzed metal and pH. In the case of arsenic, effect of pH on either arsenate or arsenite toxicity, was investigated using the Microtox® bioassay within a 5.0 - 9.0 pH range. EC50 values for As(V) were found to decrease, reflecting an increase in toxicity, as pH became basic, whereas in the case of As(III), EC50 values were almost unchanged within a 6.0 - 8.0 pH range and lowered at pH 9.0 only. HAsO42- and H2AsO3- were found to be the most toxic species. A statistical approach revealed an antagonistic effect between the arsenate chemical species found in combination at pH 6.0 or 7.0.On the other hand, results from two mathematical approaches to predict the toxicity of all the possible binary equitoxic mixtures of Co(II), Cd(II), Cu(II), Zn(II), and Pb(II) were compared to the observed toxicity of these mixtures to Vibrio fischeri bacteria. Combined effect of the metals was found to be antagonistic for Co(II)-Cd(II), Cd(II)-Zn(II), Cd(II)-Pb(II), and Cu(II)-Pb(II), synergistic for Co(II)-Cu(II) and Zn(II)-Pb(II) and merely additive in other cases, revealing a complex pattern of possible interactions. The synergistic effect of the Co(II)-Cu(II) combination and the strong decrease of Pb(II) toxicity when in the presence of Cd(II) should deserve much attention when establishing environmental safety regulations. Microtox bioassay sensitivity was also analyzed. EC20 values, which represent a measurable threshold of toxicity, were determined for each element individually and were found to rank as Pb(II) < Ag(I) < Hg(II) &#61627; Cu(II) < Zn(II) < As(V) < Cd(II) &#61627; Co(II) < As(III) < Cr(VI). These values were compared to the concentration levels allowed in industrial wastewater according to the official regulations in Catalonia (Spain). It appears that the Microtox® test is sensitive enough to detect the tested elements with respect to official regulations dealing with pollution control, with the exception of cadmium, mercury, arsenate, arsenite and chromate.In the second part of this work, as a complement to previous results obtained using the standard Microtox® acute toxicity test, the long-term effects of Cd(II), Cr(VI), and As(V) were studied on growth rate and viability of the same biological model. Surprisingly, these poisonous chemicals were found not to be very toxic to these bacteria when measuring their effect on viability or growth after long periods of exposure. Nevertheless, in the case of Cr(VI), the inhibition viability assay resulted to be more sensitive than the Microtox acute toxicity test was. Interestingly, it was possible to observe a clear hormesis phenomenon, especially for Cd(II), under the conditions of the viability assay. In addition, several experiments were performed as an attempt to explain the lack of Cr(VI) toxicity shown by Vibrio fischeri bacteria. The resistance shown by Vibrio fischeri bacteria could be attributed to the capacity of the bacteria to convert Cr(VI) ions into less toxic Cr(III) ions. This capacity of reduction was found to depend on culture medium composition, initial concentration of chromium, incubation time, and the presence of a carbon source. In the third part of this work, the HT29 human cell line and primary cultures of Sparus sarba blood cells were used in vitro to detect metal toxicity thresholds by measuring the overexpression of stress proteins. Sludge extracts from several wastewater treatment plants and metals, individually or in combination, were tested on human cultured cells for evaluating their ability to affect the growth rate and trigger a synthesis of the stress-related HSP72i proteins. No significant adverse effects were found when given individually. When given in combination, they were however found to affect both cell growth and stress proteins expression. On the other hand, blood cells freshly collected from Sparus sarba were exposed in vitro to different concentrations of cadmium, lead or chromium(VI). HSP70 stress protein was significantly overexpressed after exposure to a metal concentration as low as 0.1 µM. Under our experimental conditions, no overexpression of metallothioneins was evidenced. Nevertheless, fish blood cells appear as an interesting biological model for experimental toxicology.Both biological models were found convenient to detect toxicity produced by metals. In general, evaluation of toxicity based on stress proteins overexpression was found to be more sensitive than evaluation of toxicity performed at the organism level.Based on the results, it can be concluded that a battery of bioassays is necessary to accurately evaluate toxicity of metals since important variations between different organisms can be found and a lot of environmental factors may influence as well as modify the obtained results.

Orientador: Rogério Lopes Vieites / Banca: João Carlos Cury Saad / Banca: Regina Marta Evangelista / Banca: Ben-Hur Mattiuz / Banca: André José de Campos / Resumo: O presente trabalho teve o objetivo de avaliar os efeitos de temperaturas, embalagem (com ou sem filme de PVC) e de doses de radiação gama na qualidade e conservação do fruto de Maná cubiu (Solanum sessiflorum Dunal) verificando suas características físico-químicas e enzimáticas. Os frutos foram colhidos no município de Iguape-SP e levados para o Laboratório de Frutas e Hortaliças do Departamento de Gestão e Tecnologia Agroindustrial da Universidade Estadual Paulista "Julio de Mesquita Filho", Campus de Botucatu - SP, onde foi instalado o experimento e realizado as análises. O trabalho foi dividido em 2 experimentos: Experimento 1: diferentes temperaturas de armazenamento (ambiente 24 ± 3°C, 6°C, 8°C e 10°C) e embalados em bandejas de polietileno expandido depois cobertos ou não por filme esticável de PVC. A melhor temperatura e embalagem foram utilizadas no Experimento 2: 5 doses diferentes de irradiação (0,0, 0.2 kGy, 0.4 kGy, 0.6 kGy e 0.8 kGy). Nos dois experimentos os frutos foram avaliados quanto: perda de massa fresca, respiração, firmeza, sólidos solúveis, acidez titulável, índice de maturação "Ratio", pH, teor de açúcar redutor e atividade enzimática da pecinametilesterase, poligalacturonase, polifenoloxidase e peroxidase. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado em esquema fatorial. No Experimento 1, utilizou-se 4 x 2 x 6 (temperaturas x embalagem x dias de armazenamento) e no Experimento 2, 5 x 6 (doses de irradiação x dias de armazenamento). As médias dos tratamentos e as interações, comparadas utilizando-se Teste de Tukey a 5% de probabilidade. Os frutos a 10°C e cobertos por filme PVC esticável foram o que ofereceram... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This study aims to evaluate the effects of temperature, packaging (with or without PVC film) and gamma radiation on fruit quality and conservation of Maná-Cubíu (Solanum sessiflorum Dunal). The fruit were harvested in Iguape-SP and taken to the Fruit and Vegetable Laboratory, Department of Agribusiness Management and Technology, State University Paulista "Julio de Mesquita Filho", Campus the Botucatu - SP, where an experiment was conducted and analysis. The work was divided into two experiments: Experiment 1: different storage temperatures (environment, 24 ± 3°C, 6°C, 8°C e 10°C) and packaged in trays of polyethylene foam then covered or not by the stretchable film PVC. The best temperature and packaging were used in Experiment 2: 5 different doses of irradiation (0,0, 0,2 kGy, 0,4 kGy, 0,6 kGy and 0,8 kGy). In both experiments, fruits were evaluated: weight loss, respiration, firmness, soluble solids, acidity, maturation index, "Ratio", pH, reducing sugar and enzyme activity pecinametilesterase, polygalacturonase, peroxidase and polyphenoloxidase.. The experimental design was completely randomized factorial. In Experiment 1, we used 4 x 2 x 6 (temperatures x packaging x days of storage) and in Experiment 2, 5 x 6 (irradiation doses x days of storage). The treatment means and interactions were compared using Tukey test at 5% probability. The fruits at 10 ° C and covered with stretchable PVC film were what gave the best results with the smallest weight loss for the mana cubiu and 0,6 kGy the radiation doses applied to the fruit that have the best results while maintaining the postharvest quality... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Resumo: A consorciação de culturas, que consiste no cultivo de duas ou mais culturas em uma mesma área, pelo menos parte do ciclo, visa o melhor aproveitamento dos recursos disponíveis na propriedade e a minimização dos riscos de quebra de produtividade. O cultivo do milho em consórcio com o feijão-caupi, que é relativamente mais tolerante à seca, devido, principalmente, ao ciclo mais curto, pode ser uma opção interessante para o período de safrinha. Contudo, são escassos e inconsistentes os resultados de pesquisas sobre cultivo consorciado de cultivares de milho e feijão-caupi em faixas, especialmente nas regiões Centro- Oeste e Sudeste. Assim, objetivou-se com este trabalho avaliar o monocultivo e o cultivo consorciado em faixas de diferentes cultivares de feijão-caupi com uma variedade e um híbrido simples de milho, em Dourados-MS e Botucatu-SP. O delineamento experimental foi o de blocos casualizados, com parcelas subdivididas e quatro repetições. Para a cultura do feijão-caupi, foram considerados três sistemas de cultivo/cultivares de milho (consórcio com a variedade de milho (BR 473), consórcio com o híbrido de milho (BRS 1030 ou BRS 1010) e cultivo solteiro) nas parcelas e três cultivares de feijão-caupi (BRS Guariba, BRS Novaera e BRS Xiquexique) nas subparcelas. Para a cultura do milho, foram utilizadas duas cultivares de milho (BR 473 e BRS 1030 ou BRS 1010) nas parcelas e quatro sistemas de cultivo/cultivares de feijão-caupi (consórcio com BRS Guariba, consórcio com BRS Novaera, consórcio com BRS Xiquexique e cultivo solteiro) nas subparcelas. O sistema de consórcio (cultivo em faixas) foi constituído pela intercalação de faixas constituídas de quatro fileiras de feijão-caupi com faixas de quatro fileiras de milho. Ambas as culturas foram semeadas no espaçamento de 0,50 m entre fileiras. No cultivo consorciado, cada unidade experimental foi constituída... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Intercropping, which consists on growing of two or more crops at the same area at least in part of the cycle, focuses on the best use of available resources on property and minimizing the risk of yield loss. Maize growth intercropped with cowpea, which is relatively more tolerant to drought, mainly due to the shorter cycle, can be an interesting option as off-season crop. However, there are few and inconsistent research results on intercropping maize with cowpea, especially in the Midwest and Southeast of Brazil. Therefore, the objective of this work was to evaluate the cowpea as monoculture, and intercropping different cultivars of cowpea with a variety and a single cross hybrid of maize, in Dourados-MS and Botucatu-SP. The experiment was a randomized complete block design with split-plots arrangement and four replications. For the cowpea crop, were considered three cropping systems/cultivars of maize (intercropped with maize variety (BR 473), intercropped with maize hybrid (BRS 1030 or 1010) and cowpea sole crop) in the plots, and three cowpea cultivars (BRS Guariba, BRS Novaera and BRS Xiquexique) in the subplots. For the maize crop, were considered two maize cultivars (BRS 473 and BRS 1030 or BRS 1010) in the plots, and four cropping systems/cultivars of cowpea (intercropped with BRS Guariba, intercropped with BRS Novaera, intercropped with BRS Xiquexique and maize sole crop) in the subplots. Intercropping system was designed by intercalating strips constituted by four rows of cowpea with strips with four rows of maize. Both crops were sown at 0.50 m row spacing. In the intercropping system, each experimental unit consisted of eight rows with 6 m in length, in other words, four rows of maize and four rows of cowpea. In the sole crop, each experimental... (Complete abstract click electronic access below) / Orientador: Rogério Peres Soratto / Coorientador: Gessi Ceccon / Banca: Carlos Alexandre Costa Crusciol / Banca: Maurisrael de Moura Rocha / Mestre