Helianthus annuus silvestre es considerada una maleza que puede causar pérdidas importantes sobre los cultivos así como también una fuente de variabilidad para el mejoramiento de girasol. El hallazgo de plantas tolerantes a imidazolinonas en una población de girasol silvestre en un cultivo de soja en EEUU posibilitó el desarrollo de los girasoles Clearfield (CL) que comenzaron a comercializarse en Argentina en 2003. En la región central de nuestro país se han naturalizado poblaciones de H. annuus y H. petiolaris que coinciden en superficie, pe-ríodo de floración y que hibridan con el girasol doméstico. La posibilidad de transferencia de la tolerancia a imidazolinonas desde los girasoles CL afectaría la dinámica de las poblaciones silvestres, incluyendo su grado de dormición y la tolerancia a herbicidas. No existe información sobre el efecto de la inter-ferencia de H. annuus silvestre sobre el rendimiento y la cali-dad del cultivo de girasol. Tampoco se conoce el efecto sobre el agroecosistema de la presencia de plantas originadas por el flujo de polen desde el girasol silvestre hacia líneas endocria-das en lotes de producción de semilla híbrida de girasol. Los objetivos generales de esta tesis fueron: 1) caracterizar la dormición de semilla de las poblaciones silvestres y el efecto del cruzamiento con un híbrido CL, 2) estudiar la tolerancia a imazapir en híbridos entre girasol silvestre y doméstico, 3) identificar la resistencia al herbicida mediante marcadores moleculares, 4) cuantificar la disminución del rendimiento y calidad del girasol por efecto de la interferencia del girasol silvestre y 5)estimar el riesgo de aparición de poblaciones invasoras a partir de plantas fuera detipo originadas por contaminación durante la producción de semilla híbrida de girasol. Se encontró que las semillas de H. annuus silvestre de Argentina responden a estímulo lumínico. Tanto el girasol silvestre como los híbridos silvestre x cultivado germinaron bien a 15C. El almacenamiento en seco a 5C aumentó la germinación del girasol silvestre y su progenie silvestre-cultivado. La escarificación mecánica fue el método de acondicionamiento con mayor efecto sobre la ruptura de la dormición de las semillas, aunque el cruzamiento con el girasol CL aumentó levemente la germinación de las semillas. La dor-mición en el girasol silvestre estaría gobernada por el balance de los ácidos giberélico y abscísico en el embrión y por la composición de las coberturas maternas. El cruzamiento con el girasol CL aumentó 64 veces la tolerancia a imazapir del girasol silvestre aunque fue menor a la del híbrido de girasol CL. La materia seca radical fue la más afectada por la aplicación de imazapir. El girasol silvestre fue sensible a las sulfonilureas e imidazolinonas evaluadas, si bien el cruzamien-to con el girasol CL aumentó la tolerancia a imazapir e imaze-tapir. El girasol CL fue tolerante a imazapir, imazetapir y ligera-mente tolerante a clorimuron. Estos resultados mostraron que la tolerancia al herbicida de la progenie silvestre-cultivado haría práctica y económicamente inviable la utilización de la tecnología CL en girasol. Un marcador microsatélite ligado a AHAS1 permitió identificar polimorfismos entre el híbrido CL y las líneas endocriadas susceptibles. Las progenies silvestre-cultivado fueron heterocigotas tolerantes. Las poblaciones silvestres presentaron el alelo de la tolerancia en baja frecuen-cia. La identificación de un nuevo alelo y una elevada propor-ción de genotipos tolerantes en dos poblaciones de H. annuus que conviven con H. petiolaris permitieron inferir introgresión de esta última. El marcador sirvió para identificar los genoti-pos tolerantes y susceptibles en los materiales domesticados y en tres poblaciones silvestres. Sin embargo, su utilidad estaría restringida a poblaciones de girasol sin contacto con H. petiolaris. La mutación natural que confiere tolerancia a imidazolinonas se encontró en baja frecuencia en las poblacio-nes de Argentina pero podría aumentar por hibridación con materiales tolerantes o por selección por el uso del herbicida. El aumento de la densidad del girasol silvestre invasor disminu-yó el rendimiento del cultivo de girasol. Más de 3 plantas m-2 disminuyeron el rendimiento del cultivo en un 49%. Si bien la cosecha de cipselas de la maleza compensó ligeramente esa merma en el rendimiento, su presencia disminuyó el contenido de aceite y la composición de ácidos grasos del cultivo. Las semillas no recolectadas se incorporaron al banco del suelo. En el peor escenario, aunque las plantas nacidas fueran elimina-das antes que fructifiquen, las semillas podrían permanecer en el lote por 10 años. Las plantas fuera de tipo originadas por contaminación por polen silvestre durante la producción de semilla híbrida fueron fenotípicamente diferentes a los materiales cultivados y a las poblaciones silvestres. Las plan-tas descendientes de la siguiente generación no recobraron el fenotipo silvestre y se asemejaron a los materiales cultivados. En consecuencia, las plantas F1 no podrían originar poblacio-nes ferales de girasol, aunque podrían actuar como puente biológico y transferir caracteres, como la tolerancia a imida-zolinonas, a las poblaciones silvestres. / Wild Helianthus annuus is considered a weed that causes significant crop losses and also is considered as a source of variability for sunflower breeding. The finding of imidazolinone-tolerant wild sunflower plants in a soybean crop in the US enabled the development of Clearfield (CL) sunflowers, commercially produced in Argentina since 2003. Populations of H. annuus and H. petiolaris have naturalized in the central region of our country, sharing growing areas, flowering time, and both hybridize with the domestic sunflower. The possi-bility of transference of imidazolinone tolerance from sun-flower CL varieties to wild sunflower would affect the wild population dynamics, including dormancy and herbicide tole-rance. There is no information on wild H. annuus interference on sunflower yield and quality. Also the effect of off-type plants produced by pollen flow from the wild sunflower to sunflower inbred lines during seed production is unknown. The main objectives of this thesis were: 1) to characterize seed dormancy in wild populations and the effect of mating with a sunflower CL cultivar, 2) to study imazapyr tolerance in hybrids between wild and domestic sunflower, 3) to identify herbicide tolerance using molecular markers, 4) to quantify sunflower crop yield and quality reduction caused by wild sunflower interference, and 5) to estimate the risk of invasive populations originated in off-type pollen contamination during sunflower seed production. It was found that wild H. annuus seeds respond to light stimulus. Wild sunflowers and their wild-crop progenies germinated well at 15C. Dry storage at 5C increased both biotype germination. Mechanical scarification was the preparation method with greater breaking effect on seeds dormancy, although crossing with a sunflower CL cultivar slightly increased seed germination. Dormancy in wild sunflower would be governed by the balance between gibberellic and abscisic acids in the embryo, and the compo-sition of maternal coat. Hybridization with a CL sunflower cultivar increased the wild sunflower tolerance to imazapyr 64 times, though it remained lower than the CL cultivar. Root dry matter was most affected by imazapyr. Wild sunflower was sensitive to all evaluated sulfonylureas and imidazolinones, although hybridization with CL sunflower increased imazapyr and imazethapyr tolerance. The CL sunflower cultivar was tolerant to imazapyr, imazethapyr and slightly tolerant to chlorimuron. These results showed that IMItolerance of sunflower wild-crop progeny would render unfeasible the usage of CL technology in sunflower crop, from a practical and economic standpoint. A SSR marker linked to AHAS1 allowed polymorphism identification among the CL cultivar and susceptible inbred lines. The wild-crop progeny were tolerant heterozygotes. Wild populations had the "tolerant" allele at low frequencies. Identification of a new allele and a high proportion of resistant genotypes in two populations of H. annuus that grew close to H. petiolaris allowed to infer intro-gression from the later. The SSR marker was useful to identify tolerant and susceptible genotypes in domesticated materials and three wild populations. However, its utility would be restricted to wild sunflower populations without contact with H. petiolaris. The natural mutation conferring imidazolinone tolerance was found in a low frequency in wild populations but may increase by hybridization with tolerant materials or selec-tion by herbicide usage. Increasing densities of invasive wild sunflower decreased sunflower crop yield. More than 3 plants m-2 reduced crop yield by 49%. While weed achene harvest slightly counteracted this decline, their presence reduced crop oil content and altered fatty acid composition. Spilled seeds were incorporated to the soil bank. In the worst scenario if plants were removed before shattering, seeds could remain in soil for 10 years. Off-type plants originated by wild pollen contamination during seed production were pheno-typically different from cultivated materials and wild populations. Plants from the next generation did not recover the wild phenotype and resembled the cultivated materials. Therefore F1 plants would not originate feral sunflower populations but could act as a bridge to transfer biological traits, such as imidazolinone tolerance, to wild populations.

A nivel mundial el control químico ha sido el método más práctico y eficiente para controlar malezas, especialmente en cultivos de grandes extensiones. Sin embargo, el uso continuo de herbicidas desde hace más de 40 años trajo aparejado la selección de rasgos adaptativos que le permitieron a las malezas sobrevivir y reproducirse después de la aplicación con los mismos. La ocurrencia generalizada de malezas resistentes es una preocupación creciente para los productores agropecuarios y objeto de estudio de una gran cantidad de investigaciones científicas básicas y aplicadas. Existe la necesidad de un cambio de enfoque en el manejo de las malezas, donde el control químico se integre de manera razonable con otras prácticas de control y sustancialmente teniendo en cuenta el conocimiento de la ecofisiología de poblaciones resistentes. El género Lolium está conformado por especies silvestres y cultivadas, distribuidas ampliamente en áreas templadas de todo el mundo. En Argentina L. multiflorum como L. perenne junto con Avena fatua representan, las malezas más problemáticas de los cultivos de invierno del sudoeste de la región bonaerense. En los últimos años, el control de malezas basado en aplicaciones reiteradas de glifosato durante el barbecho, generó la aparición de biotipos resistentes de raigrás perenne que se han incrementado y distribuido a tal punto de condicionar la siembra de los cultivos. Los biotipos susceptibles (S) y resistentes (R) de una determinada especie, además de su sensibilidad al herbicida, pueden diferir en otros atributos ecofisiológicos. El éxito de cualquier práctica de control dirigida a reducir la incidencia de malezas depende en gran medida de su tiempo en relación con el momento de emergencia de las mismas. Los patrones estacionales de emergencia están determinados por la dormición de las semillas, que sincroniza la germinación optimizando la probabilidad de establecimiento de las plántulas. La existencia de ciertas diferencias en la dinámica de la dormición y germinación entre biotipos S y R a herbicidas puede inferir en tiempos de emergencia diferentes. Por otro lado, la tasa de germinación en conjunto con la viabilidad, influyen en el número total de semillas con genes S o R que potencialmente permanecen en el banco del suelo. Por lo tanto, el conocimiento de tales variaciones o contrastes, asociados a la susceptibilidad o resistencia a herbicidas contribuye a determinar el potencial de dispersión temporal y espacial y confeccionar estrategias de manejo enfocadas a reducir las poblaciones resistentes. En la presente tesis se evaluó el proceso de salida de la dormición de semillas progenies de Lolium perenne L. susceptibles (SG) y resistentes a glifosato (RG) generadas a partir de cruzamientos entre plantas provenientes de una misma población. Para ello se llevó a cabo una serie de experimentos en laboratorio evaluando el efecto de la temperatura, el potencial hídrico de incubación y el ambiente lumínico sobre la germinación de las semillas, luego de períodos crecientes de postmaduración. En el Capítulo II se presentan los resultados del estudio de los cambios en los parámetros térmicos asociados a la germinabilidad de biotipos SG y RG en función del tiempo de postmaduración en condiciones de laboratorio (L) o de campo (C). En el Capítulo III se analizó el efecto de las mismas condiciones (C y L) evaluando la respuesta germinativa de los biotipos a distintos potenciales agua en función del tiempo de postmaduración. En los experimentos de ambos capítulos, realizados en años consecutivos, además se determinó y comparó la viabilidad de las semillas de ambos biotipos. En el Capítulo IV se evaluó el rol de las cubiertas y los factores: luz y temperaturas alternadas sobre la terminación de la dormición comparando en algunos casos las subpoblaciones SG y RG. Por último, en el Capítulo V se expone una discusión general de la tesis, puntualizando las principales conclusiones acerca de los resultados obtenidos y se destaca la contribución de dichos resultados al avance del conocimiento en el área desarrollada y sus posibles aplicaciones en líneas de investigación futuras. Los resultados obtenidos en este trabajo de tesis mostraron que la semillas progenie de L. perenne SG y RG de la población estudiada, se diferenciaron en algunos parámetros relacionados a la germinabilidad y que dichas diferencias se asocian a una menor dormición de las semillas RG en relación a las SG. En las semillas de ambas progenies también se evidenció, el efecto de las condiciones de postmaduración sobre la salida de la dormición, resultando las condiciones de laboratorio favorecer la germinación en mayor medida que las condiciones del campo. La remoción o el corte de glumelas estimuló la germinación de semillas SG y RG con diferentes tiempos de postmaduración y con bajo nivel de dormición se observó la respuesta a la luz y a la alternancia de temperaturas. / Chemical control has been the most efficient and commonly worldwide used method for weed control, especially in large-scale crops. However, the continuous usage of herbicides, for more than 40 years, brought into the selection of adaptative traits which allowed weeds to survive and reproduce even after the application of these. The widespread occurrence of herbicide resistant weed is an increasing concern for farmers and agronomists and is also subject of numerous basic and applied scientific researches. It is necessary to change weed management approach moving to an approach where chemical control is reasonably integrated with others control practices and mainly, considering the knowledge of resistant population eco-physiology. The genus Lolium is composed by wild and cultivated species widely distributed around the temperate areas of the world. In Argentina Lolium multiflorum as well as Lolium perenne, jointly with Avena fatua are the most troublesome grass weed species in winter cereal crop, particularly in the Pampas subhumid area of Buenos Aires province. In recent years control based on repeated glyphosate applications during fallow leads to the appearance of resistant biotypes which have increased and distributed to the point of conditioning the sowing crops. In addition to herbicide sensitivity, susceptible (S) and resistant (R) biotypes of a given specie, may differ in others ecophysiological attributes. The success of weed control practices largely depends on their timing in relation to the timing of seed emergence. Seasonal emergence patterns are determined by seed’s dormancy which synchronizes germination optimizing the probability of seedling establishment. The existence of certain differences in dormancy and germination dynamic between S and R biotype, can infer different times of emergency. In addition, germination rate in conjunction with seed viability, influences the total number of seeds with S or R genes that potentially remains in the soil seed bank. Therefore, the knowledge of such variations or contrasts, associated with susceptibility or herbicide resistance, contributes to determine their temporal and spatial spreading and design management strategies focused on reducing resistant populations. In this thesis primary dormancy loss of susceptible (SG) and glyphosate-resistant (RG) Lolium perenne L. progenies seeds, generated from crossings between plants from the same population was evaluated. In order to evaluate this a series of laboratory experiments were performed evaluating temperature, water potential incubation and light environment effect on seed germination, after increasing post-maduration periods. In chapter 2 study of thermal parameters changes, associated with the SG and RG biotypes germinability as a function to post-maduration time in laboratory (L) or field (C) conditions results are presented. In Chapter III the effect of same post-maduration conditions (C and L) was analysed evaluating the biotypes germination response to different water potentials of incubation over post-maturation time. In both chapters experiments which were carried out in consecutive years seed’s viability was also determined and compared between biotypes. In Chapter IV role of covers as a mechanism of imposition of dormancy in different post-maduration times and effect of dormancy terminating factors such as fluctuating temperatures and light were assessed in certain cases comparing SG and RG subpopulations. Finally, in Chapter V a general discussion of the thesis is presented, highlighting the main conclusions based on the results obtained and their contribution to knowledge development in the studied area and possible applications in future research lines. The results obtained from this thesis shown that L. perenne SG y RG progeny seeds belonging to the studied population were differentiated in some parameters related to germinability and these differences are associated with less dormancy level of RG biotype than SG. Furthermore, in seeds belonging to both progenies post-maturation conditions on dormancy loss effect resulted also evident. Showing also that laboratory conditions resulted to favour germination more than field conditions. The removal or cutting of glumelas stimulated SG and RG seed germination with different post-maduration times and seed response to light and fluctuating temperatures with a low dormancy level.

En el valle inferior del río Negro, Argentina, el cultivo de frutos secos, v.g. nogal (Juglans regia L.), constituye una de las actividades frutícolas de mayor crecimiento y dinamismo desde principios del corriente siglo, situación extendida a los valles norpatagónicos dedicados históricamente a las pomáceas. El objetivo general de esta tesis fue estudiar el efecto de la acumulación de frío invernal y de calor primaveral en la ruptura de dormición de yemas, brotación y floración en cultivares de nogal ‘Chandler‘ y ‘Franquette‘ en la citada región, tendiente a su caracterización ecofisiológica y bioclimática en un contexto de cambio climático. Se determinaron necesidades de frío invernal (CR) y requerimientos de calor primaveral (HR) para ruptura de la dormición, evaluándose su variabilidad según: tipo de yema (vegetativa-mixta- o amento), tipo de vara (con y sin yema apical), por cultivar y año (Capítulo II). Se detallaron mediante microscopía óptica las características anatómicas y morfológicas que distinguen los estados de endo y ecodormición en yemas (Capítulo III), y por espectrometría de infrarrojo cercano (NIRs) y cromatografía líquida de alta eficacia (HPLC) se analizó y cuantificó la evolución de azúcares en los mismos (Capítulo IV). Se estableció correlación negativa (influencia ―en paralelo‖) entre tratamientos incrementales de CR para romper dormición y HR para brotación, precisándose mayor incidencia de HR que CR en los procesos evaluados. Los ensayos con frío forzado indicaron cierta sobreestimación de CR respecto de las determinaciones a campo. Se observó un adelantamiento en la brotación de las varas extraídas sin yema apical con respecto a las que la mantenían; aspecto visualizado también por microscopía óptica, como indicador de la existencia de procesos de paradormición en la especie estudiada. Mediante HPLC se determinó una dinámica no uniforme de azúcares en las yemas durante la progresión endo-ecodormición-prebrotación. La concentración de sacarosa, en su rol de crioprotección, resultó similar a la de fructosa y glucosa sólo durante la endodormición, aumentando luego hasta alcanzar su máximo 15-30 días luego de la ruptura de dormición, para luego caer abruptamente al acercarse la prebrotación primaveral. Los monosacáridos (fructosa y glucosa) mantenían, durante dicho lapso, concentraciones similares a las de endodormición para aumentar recién en prebrotación como probable fuente de carbono celulósico. Los resultados obtenidos aplicando técnicas de NIRs, aunque preliminares, constituyen un avance en su ajuste para evaluar la dinámica de azúcares en estos procesos. Se determinó que la fenología primaveral más precoz en ‗Chandler‘ respecto a ‗Franquette‘, es consecuencia de CR algo menores para la ruptura de dormancia, junto con HR más bajos para brotación/floración. En condiciones de sobre exposición al frío invernal como las regionales, las HR resultaron más determinantes que las CR en la prospectiva fenológica de la especie estudiada. Se evaluaron los posibles efectos del cambio climático global mediante estudios de tendencia de índices agroclimáticos durante las últimas cinco décadas (Capítulo V) y su prospectiva a mitad y fin del siglo XXI mediante la aplicación de modelos climáticos globales (MCGs) (Capítulo VI), extendiendo el análisis a toda la región norte de la Patagonia argentina y a otros frutales de clima templado de gran relevancia actual y potencial en dicho territorio. Las tendencias en el último medio siglo indican disponibilidades térmicas crecientes durante el ciclo del cultivo, sin mayores contingencias en la disminución de CR invernal, pero manteniendo un riesgo moderado a alto de heladas primaverales. Los MCGs corroboraron lo expuesto para el siglo en curso, con una ligera disminución en la disponibilidad de frío y mayor energía térmica en el ciclo del cultivo y probabilidades de heladas primaverales en la región. El cambio climático parece estar desplazando la frontera sur de la agricultura argentina y cambiando las perspectivas agropecuarias de la Norpatagonia. El aumento de disponibilidad energética en el ciclo de cultivo creará sin duda oportunidades para que los productores introduzcan nuevas especies y cultivares en la región. Estos nuevos materiales genéticos necesitan ser introducidas sobre la base de un profundo conocimiento de su productividad y potencial, especialmente teniendo en cuenta el riesgo a heladas y los requerimientos térmicos, para evitar errores de adaptación. Este es el caso de ‘Chandler‘ que es el cultivar incorporado mayoritariamente, pese a los altos riesgos de heladas previstos por su temprana fenología. Es por ello que esta tesis sienta las bases para discernir la buena elección de material vegetal para las condiciones térmicas de la Norpatagonia. / In the lower valley of the Negro river, Argentina, nut production, e.g. walnut (Juglans regia L.) is one of the fastest growing and most dynamic fruit activities since the beginning of the current century, a situation extended overall the North Patagonian valleys historically dedicated to pomaceous fruits. The main aim of this thesis was to study the effect of winter chill and spring heat accumulation on breaking of bud dormancy, budburst and flowering in walnut cultivars ‘Chandler‘ and ‘Franquette‘ in the said region, laying to their ecophysiological and bioclimatic characterization in a climate change context. Winter chill (CR) and spring heat (HR) requirements were defined for breaking of dormancy, assessing its variability according to: type of bud (vegetative-mixed- or catkin), type of twig (with and without apical bud), by cultivar and year (Chapter II). The anatomical and morphological characteristics that distinguish the states of endo and ecodormancy in buds were detailed by light microscopy (Chapter III), and the sugars progress in them was analyzed and quantified by near-infrared spectrometry (NIRs) and high-performance liquid chromatography (HPLC) (Chapter IV). A negative correlation (―parallel‖ influence) was verified between CR incremental treatments to break dormancy and HR for sprouting, requiring a higher incidence of HR than CR as main factors in the said processes. The forced chill tests indicated some overestimation of CR against chill field determinations. An advance was observed in budburst of twigs extracted without apical bud with respect to those that maintained it; aspect also visualized by light microscopy, as a print of paradormancy processes in the studied species. Non-uniform sugars dynamics in buds were determined by HPLC during the endo-ecodormancy-pre-sprouting progression. The sucrose concentration, in its cryoprotection role was similar to that of fructose and glucose only during endodormancy, then increasing until reaching its maximum, 15-30 days after the dormancy break, and then falling abruptly as the spring pre-sprouting approached. The monosaccharides (fructose and glucose) maintained, during this period, similar concentrations to those of endormancy, to increase just in pre-sprouting as a feasible source of cellulosic carbon. The results obtained by applying NIRs techniques, although preliminary, constitute an advance in its adjustment to evaluate sugars dynamics in these processes. The earlier spring phenology in ‗Chandler‘ than ‘Franquette‘ cultivars was found to be a consequence of somewhat lower CR for dormancy disruption, along with lower HR for budburst / flowering. In winter chill overexposure conditions like the regional ones, the HRs were more determining than the CRs in the phenological prospective of the studied species. The possible effects of global climate change were evaluated through agroclimatic indices trends during the last five decades (Chapter V) and their prospects in the middle and end of the 21st century through the application of global climate models (GCMs) (Chapter VI), extending the analysis to the North patagonian regions as a whole and to other temperate fruit tree species of great current and potential relevance in said territory. The trends in the last half century showed increasing thermal availability during the crop cycle, without major contingencies in the decrease of winter CR, but keeping on a moderate to high risk of spring frosts. GCMs confirmed what was exposed for the current century, with a slight decrease in chill availability and higher thermal energy during the crop cycle and probabilities of spring frosts in the region. Climate change appears to be moving the southern border of agriculture and changing the agricultural prospects of Northern Patagonia. Increasing energy availability in the growing cycle will definitely create opportunities for fruit growers to introduce new species and cultivars to the region. These new genetic materials need to be introduced on the basis of a deep understanding of their productivity and potential, especially taking into account frost risk and thermal requirements, to avoid adaptation errors. This is the case of ‘Chandler‘, which is the main introduced cultivar, despite the high frost risks anticipated by its quite early phenology. That is why this thesis lays the groundwork to discern the plant material proper selection o for the thermal conditions of Norpatagonia. / TEXTO PARCIAL en período de teletrabajo