Pr谩cticas agroecol贸gicas en la producci贸n de hortalizas
Los viveros en la actividad frut铆cola METIONINA BYPASS RUMINAL EN VACAS LECHERAS LA MANCHA OCULAR DELIMITADA DEL TRIGO Genotyping by high-resolution melting EL COMPOST A BASE DE Ulex europaeus L.
Dirección: Dr. Alejandro Velásquez B. Editor en Jefe: Dr. Alejandro Velásquez B. Comité Editor: Dr. Gabriel Vivallo P. Dr. Marcelo Toneatti B. Dra. Claudia Castillo R. Dra. Ximena Araneda D. Dra. Gina Leonelli C. Dr. Jaime Solano S. Dr. Marcelo Rodríguez B. Dr. Orlando Andrade V. Recepción de trabajos, revisión y 1ª selección: Mg. Ricardo Tighe N. Mg. Armin Cuevas R. Diseño, diagramación y edición: Mg. Armin Cuevas R. Publicación electrónica y página web: Mg. Armin Cuevas R. Secretaria: Srta. Rocío Burgos Universidad Católica de Temuco, Escuela de Agronomía. Rudecindo Ortega 02950, Edificio Cincuentenario, 3er piso. Fono: 045-2205521, 045-2205534. Edición Digital Chile, Temuco, Diciembre 2014.
Índice Editorial.........................................................................................................................................5 Desarrollo y evaluación de un producto bioestimulante en base a compuestos naturales que potencien la respuesta inmunológica de la abeja Apis mellifera para el control de Nosema ceranae................................................................................................6 Cooperativa Mapuche Ankün se abre en la industria alimentaria.................................................7 Estudio de sellos de origen para el merkén Mapuche como herramienta de valorización cultural y del patrimonio agroalimentario de La Araucanía..........................................................9 Pasantía de investigación en Francia...........................................................................................11 Los viveros en la actividad frutícola. Desarrollo histórico e importancia en la fruticultura nacional.....................................................................................................................15 Metionina ByPass ruminal en vacas lecheras..............................................................................19 La mancha ocular demilitada del trigo: Una enfermedad emergente en la zona triguera del Sur de Chile.............................................................................................23 Genotyping by high-resolution melting (HRM) using ITS marker.............................................27 Prácticas agroecológicas para la producción de hortalizas en espacios urbanos y rurales..........33 Efecto del compost a base de Ulex europaeus L. sobre la producción de biomasa en Coriandrum sativum L. y Ocimum basilicum L.....................................................................39
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EDITORIAL
PALABRAS DEL DECANO DE LA FACULTAD DE RECURSOS NATURALES DE LA UC TEMUCO La sociedad hoy demanda una alimentación segura y saludable, lo que exige que los sistemas de producción agroalimentarios tengan como desafío permanente mejorar la calidad y optimizar sus procesos productivos, y al mismo tiempo, reducir los efectos negativos que puede generar al medio ambiente. A este desafío contribuye el uso de las tecnologías de la información y comunicación, que permiten trabajar los sistemas de producción de manera más precisa en los distintos ambientes de las unidades productivas, aportando la información de manera más oportuna a la toma de decisiones, tanto a nivel de productores como de consumidores. En este contexto, los sistemas de información geográfica, la teledetección, maquinaria y equipos con sensores (GPS y SIG incorporados), el uso de plataformas espaciales y drones, entre otras tecnologías, son cada día más frecuentes de encontrar en sistemas agropecuarios. Dentro de estas tecnologías el uso de la teledetección como técnica de captación de datos a distancia mediante sensores, sean estos terrestres, aéreos o montados en equipos, ha sido identificada como una de las herramientas que integrada a otras tecnologías, permite superar brechas relevantes en pos de mejorar sistemas productivos agroalimentarios estratégicos para nuestro país. Los modelos de transferencia para instalar las competencias en los actores del hoy y del mañana en el uso de estas herramientas, requiere esfuerzos sectoriales que articulen la ciencia, tecnología y el capital humano avanzado en un diseño de capacitación y educación multinivel, lo cual deberá considerar operadores de equipos, formación de técnicos, profesionales y programas de especialización permanente. La UC Temuco está avanzando en esta línea, contribuyendo a nivel de pre y posgrado con cursos y talleres en el marco de la agricultura de precisión, siendo uno de los principales desafíos la articulación y sinergia de lo disciplinario agronómico con las tecnologías aplicables.
Dr. Celso Navarro Cárcamo Decano Facultad de Recursos Naturales UC Temuco
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Desarrollo y evaluación de un producto bioestimulante en base a compuestos naturales que potencien la respuesta inmunológica de la abeja Apis mellifera para el control de Nosema ceranae.
La presente investigación realizada por la Dra Ximena Araneda junto a su equipo técnico de la Escuela de Agronomía de la UC Temuco está centrada principalmente en evaluar la respuesta inmune de la abeja Apis mellifera afectada con el patógeno Nosema ceranae bajo condiciones de tratamientos con compuestos naturales con actividad biológica. Nosema ceranae es el agente causal de una enfermedad que ha sido identificada recientemente en Chile y que preocupa al mundo científico siendo considerada una amenaza para la apicultura mundial, por ello los estudios se han focalizado en el reconocimiento y descripción de este parásito. Sin embargo, se hace necesario investigar además sus formas de control de manera de tener a disposición productos farmacológicos que no dañen la salud de la abeja y que además no dejen residuos en la miel y que sean inocuos para el hombre. La gran virulencia que presenta esta enfermedad hace necesario investigar y desarrollar nuevos productos que aporten al sistema inmunológico individual de Apis mellifera el cual se ve fuertemente disminuido frente al ataque del patógeno. Como solución se pretende evaluar compuestos naturales y a partir de esta información será posible la formulación y desarrollo de un prototipo bioestimulante con propiedades inmunológicas con el conocimiento de la composición nutricional y funcional de los compuestos naturales que lo constituyen. El proyecto cuenta con el apoyo y financiamiento de CONICYT, FONDEF Programa IDeA CA13I10140 el cual contribuirá con nuevas informaciones y conocimientos en ciencia básica y aplicada que vendrán en benéfico del rubro apícola nacional e internacional, contribuyendo al desarrollo de una apicultura más inocua, sustentable y competitiva. Los principales resultados de la investigación son: -Compuestos naturales seleccionado con mayor potencial inmunológico. -Respuestas inmunológicas de Apis mellifera frente a los tratamientos establecidos. -Producto bioestimulante a nivel de prototipo. 6 | INNOVAGRO | agronomia.uct.cl
C
Cooperativa Mapuche Ankün se abre en la industria alimentaria
on el fin de dotar de un valor agregado y potenciar las características propias del huerto Mapuche, plantas aromáticas y merkén de diversas comunidades de la región se han abierto paso en el mundo agroindustrial. Bajo el alero de la Escuela de Agronomía de la UC Temuco y la Fundación para la Innovación Agraria (FIA) del Ministerio de Agricultura, un grupo de 21 productores Mapuche de las comunas de Angol, Purén, Lumaco, Los Sauces, Cholchol y Nueva Imperial formaron la Cooperativa Ankün, la cual se especializa en la elaboración de productos deshidratados: cilantro, merkén, perejil, chaskú, condimento para carnes y condimentos para ensaladas, los que son parte de la oferta gourmet que ofrece esta cooperativa, los que son comercializados en dos formatos: sobres y frascos. 7 | INNOVAGRO | agronomia.uct.cl
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Estudio de sellos de origen para el Merkén Mapuche como herramienta de valorización cultural y del patrimonio agroalimentario de La Araucanía. Actualmente los sellos de origen como las IG/ DO son una herramienta competitiva positiva para productos artesanales de bajo volumen, con cierto valor patrimonial y una calidad asociada al origen y las tradiciones, pero para su obtención se ven en la necesidad de un mayor apoyo para conformar una red de administración, promoción, control de calidad y certificación final del producto. Lo anterior se fundamenta en el hecho que para obtener una IG/DO para este tipo de productos se necesita disponer de un directorio sólido desde el punto de vista administrativo y operativo, reforzar el cooperativismo e integración entre los productores y manuales de uso y control representativos que regulen los procesos productivos y gestión de la calidad del producto.
Por otra parte, en el último tiempo la agricultura familiar campesina, que es la que desarrolla en gran parte este tipo de productos, ha debido enfrentar un escenario de mercado cada vez más complejo, que se orienta a aumentar la competitividad de la industria, con el objetivo de satisfacer las mayores demandas de aseguramiento de la calidad. Existen además restricciones propias de este segmento de agricultores, tales como un menor acceso a las tecnologías de producción, formación, comercialización, transformación y adecuación de productos; dificultades para acceder a fuentes de financiamiento, y problemas de inserción en los mercados, entre otros. Actualmente los consumidores prestan cada vez más atención a la calidad y características de los productos que compran, así como también a su procedencia, debido a que el lugar de origen muchas veces les sugiere que el producto posee una calidad o característica especial que valoran. 9 | INNOVAGRO | agronomia.uct.cl
Así, se han desarrollado mercados específicos para productos que presentan características vinculadas a su lugar de origen. Estos productos pueden ser diferenciados de otros similares no vinculados a un origen, a través de una IG/DO, que transmite información sobre las características de un producto asociado a un territorio. Estos sellos como elemento diferenciador permite a los consumidores distinguir entre productos con características basadas en un origen geográfico y otros, que no poseen dichas características.
Sellos de Origen para el merkén Mapuche de La Araucanía. (PYT-2014-0230)
Por lo tanto, la elección de un sello de origen para el merkén tendrá una serie de beneficios, partiendo por la identidad cultural que se verá favorecida aportando al desarrollo local de la región y conservando sus tradiciones, la protección y cuidado del producto garantizarán un alto estándar de calidad y trazabilidad, se abrirán nuevas puertas al extranjero aportando una imagen país con lo mejor de lo nuestro, se obtendrá un mayor valor económico para el producto reconociendo sus características únicas y la riqueza cultural de su origen, el turismo se activará generando nuevas rutas que invitan a conocer la historia y el proceso de producción del ají y del merkén. Esta iniciativa financiada por la Fundación para la Innovación Agraria (FIA) del Ministerio de Agricultura y ejecutada por la UC Temuco a través de su Escuela de Agronomía y como asociados CONADI y la cooperativa campensina Ankün, tiene por objetivo realizar un estudio para identificar factibilidad jurídica y técnica de obtener y poner en marcha un sello de origen para el merkén Mapuche de La Araucanía como herramienta de protección y posicionamiento de los conocimientos y prácticas ancestrales de la producción del merkén tradicional Mapuche, logrando su reconocimiento como patrimonio cultural de la nación. Para ello, se ha planteado en un transcurso de 10 meses desarrollar una serie de actividades de recopilación de información con los actores principales tanto los agricultores como los representantes de organismos público y privados que tienen injerencia en la toma de decisiones sobre políticas y/o instrumentos de apoyo a la valorización de la agricultura familiar campesina (AFC).
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Pasantía de investigación en Francia En el marco del proyecto CD-UBB1203 (Internacionalización en la formación de las áreas de Ingeniería y Ciencias Agrarias de universidades pertenecientes al Consejo de Rectores de Chile en cooperación con instituciones de educación superior francesas) el académico perteneciente a la Escuela de Agronomía Dr. Alejandro Velásquez Briceño, realizó durante el mes de octubre de 2014 una pasantía en investigación en el área de las ciencias animales. Las instituciones visitadas correspondieron a Agroparistech-INRA (Grignon, Paris), INRA (Bourges) y Agrocampus OUESTINRA (Rennes). Entre los principales resultados y actividades realizadas se destacan: 1. El establecimiento de redes de cooperación científica y tecnológica entre la Escuela de Agronomía de la UC Temuco y los académicos de los centros de investigación y de educación superior visitados. 2. La interacción (análisis y discusión) en proyectos de investigación asociados a las ciencias animales, en especial, en fisiología y nutrición de rumiantes mayores (leche bovina y carne) y rumiantes menores (leche caprina).
3. La preparación de un manuscrito para publicación en conjunto con un investigador francés. 4. Se efectuó examen de grado de tesis en Cotutela: alumno tesista Raúl Orellana (Escuela de Agronomía); tesis: Evaluación del impacto de aditivos alimentarios sobre las emisiones de metano entérico en vacas lecheras de alta producción. Esta investigación fue realizada íntegramente en Agroparistech-INRA (Grignon) junto a investigadores franceses en coordinación con académicos de la Escuela de Agronomía de la UC Temuco. Se espera a futuro fortalecer estos vínculos internacionales a través del intercambio de investigadores entre unidades y hacer efectiva la articulación a distancia de las redes de cooperación ya establecidas.
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Publicaciones AgronomĂa UC Temuco
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Los viveros en la actividad frutícola. Desarrollo histórico e importancia en la fruticultura nacional The nurseries in fruit activity. Historical development and importance in the national fruit Marcelo Rodríguez Escuela de Agronomía, Facultad de Recursos Naturales, UC Temuco. Rudecindo Ortega 02950. Temuco. Email: marodrig@uct.cl; fono: 45-2205536. Abstract The investigator analyzes the contribution and evolution of nurseries in the fruit of technological change and the management of orchards, so also gives tips for the selection of plants. The smaller size and vigor of the plants, and consequently a greater earliness are the current trends in larger fruit. Instead the use of cultivation in vitro for the production of plants is the trend in berries. Key words: nurseries, micropropagation, grafts, vegetative propagation. INTRODUCCIÓN Dentro de la actividad frutícola, los viveros nacen como una necesidad de proveer plantas a los huertos. En sus inicios la viverización de plantas se llevaba a cabo muchas veces por los dueños de los huertos o viveros artesanales; sin embargo, el auge de las exportaciones implicó la demanda por más plantas y de calidad. En el caso de frutales mayores la estrategia de producción de plantas se basó en el uso de injerto; sin embargo, el portainjerto o patrón a menudo provenía de la germinación de semillas, los llamados patrones franco. La desventaja de este sistema era que los portaijertos contenían una gran variabilidad producto de la recombinación de genes ocurrida en la reproducción sexual y que se expresaba en una variabilidad en los huertos frutales; posteriormente, el uso de patrones clonales corrigió esta desventaja (Calderón-Alcaraz, 1977). El desarrollo de portainjertos con características definidas implicó su clonación, proceso a través del cual la información genética se mantiene inalterable de generación en generación permitiendo una homogeneidad para las plantas injertadas (Calderón-Alcaraz, 1977). Hoy es posible encargar a los viveros las variedades injertadas en patrones específicos de los cuales existe amplia información difundida a través de catálogos y revistas especializadas. Sin embargo, la propagación vegetativa que permite la multiplicación de plantas genéticamente iguales a su progenitora tiene algunos problemas si se realiza a través del enraizamientos de esquejes, como la transmisión de microorganismos patógenos que posee la planta madre que se ubican tanto en la superficie como al interior de sus tejidos e incluso en la sabia de tejidos conductores como floema y xilema. Este problema se resolvió con la producción de patrones clonales derivados de cultivo in vitro (Figura 1 y 2), la tecnología actual permite incluso liberar virus a través del cultivo de meristemos y técnicas de termoterapia (Gray y Trigiano, 1999). No obstante, las reconocidas ventajas de las plantas generadas a partir del cultivo in vitro aparece una desventaja que es el factor de juvenilidad, lo que significa que la planta proveniente del cultivo in vitro se rejuvenece y por tanto, extiende el período vegetativo, postergando la entrada a la etapa de reproducción, dicho de otra manera se atrasa el inicio de la floración y por ende, de producción de frutos, lo cual es una clara desventaja en fruticultura, razón por la cual la producción de plantas in vitro queda relegada a la producción de patrones o portainjertos asegurando de esta manera su calidad sanitaria en el caso de frutales mayores. Para el caso de berries esta tecnología se utiliza para la producción de plantas completas (sin injerto) los cuales por sus características propias son generalmente muy precoces y rápidamente entran en floración. 15 | INNOVAGRO | agronomia.uct.cl
Los berries generados de plantas in vitro, además de las ventajas sanitarias ya mencionadas, poseen una arquitectura de planta superior a las plantas enraizadas de esquejes, éstas tienen una formación de corona y disposición de brotes laterales muy armónica que permite disminuir las podas de formación que se realizan en las primeras fases de la planta; además, su etapa de producción es más prolongada (Popov, 2006). Por otra parte, hay una tendencia a la disminución del vigor de las plantas para obtener plantas más pequeñas y así, facilitar el manejo del huerto e incrementar los rendimientos, el uso de patrones enanizantes se comienza a masificar, los viveros incorporan esta tecnología rápidamente y las plantas generadas tienen un claro impacto en los huertos. Junto a la producción de plantas enanizadas se modifican los sistemas de conducción de las plantas, se incrementa la densidad y se adelanta la entrada de la planta a su etapa reproductiva. El aumento de densidad de plantas implica una mayor demanda de plantas a nivel de vivero los cuales aplican toda la tecnología disponible para abastecer al mercado. También, se hizo necesario, que los viveros puedan autentificar la variedad. La tecnología de marcadores moleculares fue un gran avance al respecto, hoy existen entidades tecnológicas que pueden hacer este trabajo y son requeridas a menudo por los viveristas (Yanchuk, 2007). Como consecuencia de todos estos avances tecnológicos, los viveros más pequeños comienzan a desaparecer y fueron reemplazados por empresas especializadas en la producción de plantas frutales, los que a su vez con el tiempo formaron asociaciones como por ejemplo The Andes Nursery Association (A.N.A.) para responder mejor los desafíos de la fruticultura chilena e integrar en una red mundial de viveros y de obtentores. Hoy existen viveros especializados como por ejemplo en pomáceas, cerezos, cítricos y paltos (Traub, 2010). Generalmente, las principales empresas exportadoras poseen sus propios viveros y su producción va destinada a su autoabastecimiento como a productores asociados. Entre los errores frecuentes al elegir una planta en vivero está la elección de lo más barato que corresponden a plantas débiles, con poco desarrollo y de escasa brotación lateral; al respecto se debe considerar que como todo ser vivo las condiciones en que vive la planta durante la primera fase de su desarrollo se expresan después durante toda la vida productiva de la planta. También, es frecuente la venta de plantas envejecidas en bolsas que no pudieron ser vendidas en la temporada anterior, este tipo de plantas aunque lucen una parte aérea muchas veces más desarrolladas usualmente poseen un sistema radical deficiente el cual pocas veces se tiene en cuenta ya que no se aprecia a simple vista, raíces espiraladas y no funcionales son frecuente en estos casos (Robinson y Sáuco, 2009). Entre las características para seleccionar las plantas de un vivero están la condición sanitaria, diámetro del tallo, altura de la planta, calidad de raíz, en el caso de pomáceas el número de ramillas laterales (anticipados), en berries formación de la corona. La formación de anticipados permite acelerar la producción, hoy en día es posible comprar una planta de manzano que es capaz de producir a partir del primer año de transplantada en huerto; para ello, los viveros usan productos que estimulan la brotación lateral en base a giberelinas y citoquininas complementado con un manejo como el despunte de brotes apicales a fin de disminuir la latencia correlativa que ejercen las auxinas producidas por las plantas a los brotes que están subordinados estimulando de esta forma la brotación lateral. Aparecen nuevos desafíos, la lejanía a los mercados de consumo obliga a la producción de variedades que sean “buenas viajeras”, lo cual no es una prioridad de mejoramiento para los principales centros de mejoramiento genético ubicados en Estados Unidos y Europa, razón por la cual en Chile no podemos producir variedades atractivas de características organolépticas sobresalientes si no tienen una buena post cosecha. Por otra parte, Chile no ha desarrollado y no posee variedades propias importantes desde el punto de vista comercial y toda la genética proviene del extranjero, esta dependencia va a generar una pérdida de competitividad de la industria frutícola chilena en el mediano plazo. 16 | INNOVAGRO | agronomia.uct.cl
Por otra parte, Chile no puede acceder a ciertas variedades debido a la tendencia de formación de clubes cerrados de comercialización, donde los obtentores prefieren realizar acuerdos con empresas que garanticen la financiación y posterior comercialización de las nuevas variedades. De esta manera, el mejoramiento genético se transforma en prioritario, al respecto el 2006 CONICYT apoyó la formación de dos consorcios tecnológicos que entre sus funciones está la generación de variedades. El Consorcio Tecnológico de la Fruta S.A. (PUC, ASOEX) y el Consorcio Biotecnología Frutícola (UCh, ANA, FEDEFUTA) (Traub, 2010). Las especies priorizadas fueron uvas de mesa, manzanas, frutos de carozo (ciruelas, duraznos cerezas). Por otra parte, los viveros están realizando alianzas con empresas de mejoramiento y universidades extranjeras (Berrie Blue, Pacific Berry Breeding, Naturipe Berry Growers, Universidad Estatal de Michigan, USA). Como podemos apreciar los viveros de especies frutales hoy en Chile son empresas con un alto grado de especialización y su desarrollo ha sido vertiginoso como lo ha sido las exportaciones de fruta, la incorporación de nuevas variedades es una tarea constante en la cual se unen esfuerzos con los productores de fruta a fin de abastecer el mercado internacional.
Figura 1. Producción de plantas de frambuesa (Foto gentileza Viveros Maranello).
Figura 2. Producción de arándanos in vitro, variedad Legacy. Laboratorio de Cultivo de Tejidos Vegetales UC Temuco.
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Literatura citada Calderón-Alcaraz, E. 1977. El esfuerzo del hombre. Fruticultura general. ECA. México.759 p. Gray, D., and R. Trigiano, 1999. Introduction to plant tissue culture. p. 2-9. In: Trigiano, R. and Gray, D. (Eds.). Plant tissue culture concepts and laboratory exercises. Second edition. CRC Press LLC. USA. Popov, S.K. 2006. Reduction of the tree production cycle of in vitro propagated stanley plum cultivar and the tree behaviour in an orchard. Agronomijas vēstis (Latvian Journal of Agronomy) 9:119-123. Robinson, J. and V. Sáuco, 2009. Nursery hardening of in vitro produced banana plants. Fruits 64:383-392. Traub, A. 2010. La industria de los viveros de frutales en Chile: un desafío pendiente. Oficina de Estudios y Políticas Agrarias – Odepa Oficina de Estudios y Políticas Agrarias – Odepa. Santiago, Chile. 30 p. Yanchuk, A. 2007. Conservación ex situ mediante selección y mejoramiento genético. p. 17-32. In: FAO, FLD y Biodiversity (Eds.). Conservación y manejo de los recursos genéticos forestales: en plantaciones y bancos de germoplasma (ex situ). Instituto de Recursos Fitogenéticos. Roma, Italia.
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METIONINA BYPASS RUMINAL EN VACAS LECHERAS Ruminal bypass methionine in dairy cows
Alejandro Velásquez1, 2, Juan Lustig3 1 Área de Producción Animal, Escuela de Agronomía, Facultad de Recursos Naturales. 2Núcleo de Investigación en Producción Alimentaria. 3Alumno Tesista Escuela Agronomía. UC Temuco. Rudecindo Ortega 02950. Temuco. Email: avelasquez@uct.cl. Fono: 45-2553929.
ABSTRACT Methionine (MET) is considered limiting factor (along with the lysine) for the synthesis of protein and milk production in cows, participating actively in the liver metabolism. Particularly MET is an essential amino acid for mammals. This amino acid should arrive in intact form at the small intestine for its absorption, in order to take advantage in animal metabolism. Therefore, the microbe’s degradation should be avoided at the rumen level. The supplementation of MET is utilized to improve the milk production and milk‘s quality. The MET should represent more than 2.7 and 2.4% of the total amino acids in the duodenal digestion in the peak phase and early lactation, respectively. To avoid the deamination of MET, this can be protected with different products, which is known like bypass methionine, or also, call rumen-protected methionine (RPMET). The RPMET is found in two categories that are distinguished like analogous (HMB) and derivatives (DL-MET). Consequently, the objective of this review was to examine the effect of adding RPMET in diets for high producing dairy cows on production parameters and milk quality. Key words: proteins, methionine, rumen N metabolism.
INTRODUCCIÓN La alta competitividad que existe en el sector lechero bovino obliga a los productores a hacer más eficientes sus sistemas productivos. Una forma es mejorando la calidad del alimento, para que el vacuno optimice el aprovechamiento de los nutrientes que le son entregados. En este sentido, la calidad proteica de los alimentos en la dieta ha cobrado una gran importancia en animales de alta producción, ya que ésta debe aportar una gran variedad de aminoácidos esenciales, que pueden ser limitantes en determinadas situaciones nutricionales. Las vacas lecheras utilizan proteína de reserva durante la lactancia temprana para mantener la producción de leche, hasta que el consumo de proteína cruda se incremente lo suficiente para satisfacer los requerimientos de proteína bypass y proteína microbial (Andrew et al., 1995).
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La capacidad de las vacas para almacenar proteínas en los tejidos del cuerpo durante la lactancia tardía y el periodo seco es crítica para lograr una alta producción de leche durante las primeras semanas de lactancia (Robinson et al., 2004). Los rumiantes disponen de dos fuentes de proteína: la proteína microbiana que se sintetiza en el rumen y la proteína de los alimentos no degradada en éste, conocida como proteína bypass o sobrepasante. Ambas fracciones constituyen la proteína metabolizable (Broster y Swan, 1979; Sniffen et al., 1992). La degradación de proteína ruminal, entre otros factores, es afectada por el pH y las especies predominantes de la población microbiana. También, la acumulación de péptidos y aminoácidos en el rumen después de la alimentación indica que el consumo de aminoácidos por los microorganismos ruminales podría ser un factor importante de la degradación de las proteínas en el rumen (Bach et al., 2005). Según Hvelplund (1986), la composición aminoacídica de las proteínas de las dietas de rumiantes no son generalmente consideradas al momento de la formulación de las raciones, porque una gran proporción de la proteína que fluye a los intestinos consiste en proteína microbiana, la cual tiene un contenido relativamente alto de aminoácidos esenciales. Por otro lado, cualquier aminoácido en el ecosistema ruminal puede ser deaminado por los microorganismos, perdiendo su naturaleza bioquímica original. La metionina (MET) y lisina son aminoácidos esenciales, los cuales son considerados limitantes en la producción de leche (Schwab, 1996). La MET posee un átomo de azufre en su cadena lateral apolar, siendo uno de los dos aminoácidos azufrados que se incorporan en las proteínas (Armstrong y Bennet, 1983). Además, es la fuente donante del metilo S-adenosil metionina, el metabolito que proporciona grupos metilo en una variedad de reacciones incluyendo la síntesis de colina (Davidson et al., 2008). Otra función de importancia de la MET es su participación en el metabolismo hepático de los ácidos grasos, mejorando así la eficiencia de la β-oxidación mitocondrial y la salida de triglicéridos incorporándolos a la molécula VLDL (lipoproteína de muy baja densidad), la cual transporta triglicéridos hacia tejidos extra hepáticos, evitando la acumulación de éstos en el hígado, disminuyendo en consecuencia la posibilidad de generar un hígado graso. El problema se suscita cuando la MET de origen dietario o producto de alguna vía bioquímica de síntesis en el ecosistema ruminal, es deaminada por los sistemas enzimáticos de los microorganismos del rumen, perdiendo en consecuencia su naturaleza química. En vacas de alta producción la MET suministrada a través de la proteína metabolizable suele ser insuficiente para satisfacer su requerimiento en glándula mamaria, por lo que se ha tratado de proteger a MET a nivel ruminal para evitar su deaminación y así, incrementar su existencia en el pool aminoacídico presente a nivel intestinal. Diversas investigaciones han demostrado la importancia y eficacia de la MET bypass protegida (RPMET) en vacas lecheras, obteniendo una mayor absorción intestinal de este aminoácido al ser recubierto con capas protectoras que impiden la acción deaminativa de las bacterias del rumen, permitiendo de esta forma optimizar los rendimientos en producción de leche y mejorar su composición química (Mandevbu et al., 2003; Rossi et al., 2003; Rulquin et al., 2006). Metabolismo de proteínas y aminoácidos en el rumen La deaminación ocurre a nivel ruminal, por lo tanto, el paso de la MET por el rumen es la fase de mayor importancia en la degradación de este aminoácido antes de su potencial absorción en el intestino delgado. Los microorganismos del rumen intervienen activamente en el metabolismo de las proteínas del alimento ingerido, y utilizan los aminoácidos y otros compuestos nitrogenados en la síntesis de sus propias proteínas (St-Pierre y Notfsger, 2003; Nielsen et al., 2005). No todos los aminoácidos suministrados en forma libre o como polipéptidos al rumiante en la dieta alcanzan el intestino para ser absorbidos; una parte de la proteína de los alimentos se degrada en el rumen, donde se produce principalmente amoníaco, además de otros productos, tales como aminoácidos, péptidos y esqueletos carbonados. En la Figura 1 se puede observar un esquema de la utilización de proteína y nitrógeno (N) no proteico en rumiantes. Parte del N no proteico de la dieta es convertido en amonio (NH4+) por los microorganismos en el rumen. La porción soluble de la proteína verdadera y parte de la proteína insoluble son degradadas a NH4+ y péptidos-aminoácidos en el rumen. La porción de la proteína cruda de la dieta que es digerida es llamada proteína degradable ruminal (PDR). 20 | INNOVAGRO | agronomia.uct.cl
La proteína insoluble que sobrepasa el rumen, y por lo tanto no es hidrolizada por los microorganismos, es llamada “bypass” o proteína de “escape” (Bach et al., 2005).
Figura 1. Metabolismo del nitrógeno en el rumen (Bach et al., 2005; Velásquez y Pichard, 2010).
Metionina, aminoácido limitante en la producción de leche Las vacas de alta producción de leche necesitan una importante cantidad de proteína bypass y microbial para satisfacer las necesidades de aminoácidos esenciales para maximizar su producción. La MET y la lisina se han considerado como los principales aminoácidos limitantes para la síntesis de la proteína de la leche (Broderick y Muck, 2009). Específicamente, la MET es considerada uno de los aminoácidos más limitantes para la síntesis de proteína en rumiantes en etapa de lactancia (Yang et al., 2010). Cabe citar a Schingoethe (1996), quien resumió datos disponibles de literatura científica y concluyó que la MET es el primer aminoácido limitante para la producción de la proteína de la leche en raciones basadas en alfalfa como fuente primaria de proteína cruda, y/o que contengan soya o harina de semilla de algodón como suplementos proteicos. Las legumbres suministradas como forraje se encuentran entre las fuentes alimenticias más importantes de proteína para los animales. Sin embargo, sus proteínas son deficientes en algunos aminoácidos, como la cisteína y MET. La suplementación con RPMET mejora el rendimiento del promedio de leche y su calidad, junto con reducir la excreción de N al medio ambiente. La capacidad de producir tales efectos positivos, sin duda explica el por qué este aminoácido es considerado limitante. La selección de productos que contengan aminoácidos protegidos ruminalmente, debe basarse en la eficacia del producto para un intacto escape ruminal, de tal forma que se logre liberar y absorber los aminoácidos en el intestino delgado. Diversos ensayos con RPMET han demostrado un efecto positivo sobre la producción de leche (e.g. Mendoza et al., 2006), observándose un aumento significativo en este indicador productivo con una dosis de 16 g d-1 de RPMET, llegando a obtener un aumento de hasta 4,4 kg de leche d-1. También, se ha observado un cambio en el contenido de proteína de la leche. Por otra parte, Rulquin et al. (2006), midieron el efecto de tres formas de RPMET incorporadas en el concentrado: HMB (análogo), HMBi (análogo) y Smartamine (derivado). Se utilizaron 16 vacas en la sexta y séptima semana de lactancia, con una dieta compuesta por un 71,6% de ensilaje de maíz, 14,6% concentrado, 4,4% de harina de soya, 7% harina de soya tratada con formaldehído y 2,4% minerales. Todos los tratamientos incrementaron la producción total de proteína verdadera (PV) en relación al control (sin RPMET), destacándose HMBi y Smartamine (994 y 1003 g d-1, respectivamente). Además, hubo efecto de RPMET en el % de PV y caseína de la leche, sobresaliendo nuevamente los mismos tratamientos: 3,19 y 3,16% para PV; 2,68 y 2,62% para caseína, respectivamente. Estos resultados, en términos generales, permiten señalar que la adición de RPMET en la dieta en vacas lecheras de alta producción, en sus distintas formas químicas, favorecerían, por un lado, la producción de leche y de proteína láctea, y por otro, la concentración de PV y caseína en la leche. Esto provocaría un incremento en la eficiencia de utilización de los compuestos nitrogenados desde un punto de vista metabólico y, por otra parte, la presencia de RPMET en la dieta evitaría un estado lactogénico carente de MET, no limitando de esta forma el potencial productivo de una vaca lechera. 21 | INNOVAGRO | agronomia.uct.cl
LITERATURA CITADA Andrew, S.M., R.A. Erdman, and D.R. Waldo. 1995. Prediction of body composition of dairy cows at three physiological stages from deuterium oxide and urea dilution. Journal of Dairy Science. 78:1083–1095. Armstrong, F.B., and T.P. Bennett. 1983. Biochemistry. 653 p. 2nd edition. Oxford University Press Inc. New York, USA. Bach, A., S. Calsamiglia, and M.D. Stern. 2005. Nitrogen metabolism in the rumen. Journal of Dairy Science. 88:9-21. Broderick, G.A., and R.E. Muck. 2009. Effect of alfalfa silage storage structure and rumen-protected methionine on production in lactating dairy cows. Journal of Dairy Science. 92:1281-1289. Broster, W.H., and H. Swan. 1979. Feeding strategy for the high-yielding dairy cow. 432 p. Crosby Lockwood Staples. London, United Kingdom. Davidson, S., B.A. Hopkins, J. Odle, C. Brownie, V. Fellner, and L.W. Whitlow. 2008. Supplementing limited methionine diets with rumen protected methionine, betaine and choline in early lactation Holstein cows. Journal of Dairy Science. 91:1552-1559. Hvelplund, T. 1986. The influence of diet on nitrogen and amino acid content of mixed rumen bacteria. Acta Agriculturae Scandinavica A: Animal Science. 36:325-331. Mandebvu, P., K. Uchida, C.S. Ballard, and C.J. Sniffen. 2003. Effect of feeding methionine supplements with different rumen escape values on performance of high producing dairy cows in early lactation. Animal Feed Science and Technology. 107:1-14. Mendoza, G.D., A. Lara, L. Landois, R. Barcena, M.T. Sánchez-Torres, R. Rojo, J. Ayala, and S. Vega. 2006. Milk production in Holstein cows supplemented with different levels of ruminally protected methionine. Livestock Science. 105:105-108. Nielsen, M., T. Madsen, and L. Nielsen. 2005. Mammary nutrient uptake in response to dietary supplementation of rumen protected lysine and methionine in late and early lactating dairy goats. Small Ruminant Research. 56:151-164. Robinson, P.H., W. Chalupa, C.J. Sniffen, H. Sato, T. Fujieda, T. Ueda, and H. Suzuki. 2004. Influence of ingredient reformulation to reduce diet crude protein level on productivity, and efficiency of dietary nitrogen use, in early lactation dairy cows. Animal Feed Science and Technology. 116:67-81. Rossi, F., M. Moschini, F. Masoero, G. Cavanna, and G. Piva. 2003. Rumen degradation and intestinal digestibility of rumen protected amino acids: comparison between in situ and in vitro data. Animal Feed Science and Technology. 108:223-229. Rulquin, H., B. Graulet, L. Delaby, and J.C. Robert. 2006. Effect of different forms of methionine on Lactational Performance of dairy cows. Journal of Dairy Science. 89:4387-4394. Schingoethe, D.J. 1996. Balancing the amino acid needs of the dairy cow. Animal Feed Science and Technology. 60:153-160. Schwab, C.G. 1996. Rumen-protected amino acids for dairy cattle: progress towards determining lysine and methionine requirements. Animal Feed Science and Technology. 59:87-101. Sniffen, C.J., J.D. O’Connor, P.J. Van Soest, D.G. Fox and J.B. Russell. 1992. A net carbohydrate and protein system for evaluating cattle diets: II. Carbohydrate and protein availability. Journal of Animal Science 70:3562-3577. St-Pierre, R.N., and S. Noftsger. 2003. Supplementation of methionine and selection of highly digestible rumen undegradable protein to improve nitrogen efficiency for milk production. Journal of Dairy Science. 86:958-969. Velásquez, A., and G. Pichard. 2010. In vitro protein breakdown by enzyme extracts of rumen origin: comparison with methods in situ and proteases of Streptomyces griseus. Ciencia e Investigación Agraria. 37(3):5770. Yang, W.R., H. Sun, Q.Y. Wang, F.X. Liu, and Z.B. Yang. 2010. Effects of Rumen-Protected methionine on dairy performance and amino acid metabolism in lactating cows. American Journal of Animal and Veterinary Sciences. 5(1):1-7. 22 | INNOVAGRO | agronomia.uct.cl
LA MANCHA OCULAR DELIMITADA DEL TRIGO: UNA ENFERMEDAD EMERGENTE EN LA ZONA TRIGUERA DEL SUR DE CHILE Sharp eyespot of wheat: an emergent disease in the wheat producing area in Southern Chile
Orlando Andrade Escuela de Agronomía, Facultad de Recursos Naturales, Universidad Católica de Temuco. Rudecindo Ortega 02950. Temuco. Email: oandrade@uct.cl; fono: 45-2553919. ABSTRACT The sharp eyespot of wheat, caused by the soil-borne fungi Rhizoctonia cerealis, was considered until few years ago a minor disease on this crop, in most part of the wheat producing areas around the world. However, such perception has changed in the last 10 years or so. Numerous reports indicate that severity of sharp eyespot has been increasingly severe, causing significant yield losses. The same situation seems to be happening in Chile. It has became fairly common to observe wheat plants affected by sharp eyespot in the main wheat producing areas in Southern Chile, showing dead tillers and a high severity expression of the stem lesions. Key words: sharp eyespot of wheat, Rhizoctonia cerealis, wheat diseases.
INTRODUCCIÓN La mancha ocular delimitada fue reportada por primera vez en Chile el año 2004 (Madariaga, 2004). Sin embargo, existen muy pocos antecedentes o estudios sobre esta enfermedad en el país, probablemente porque no se le encontraba comúnmente afectando a siembras comerciales de trigo. En los últimos 3 años, este autor ha observado con una incidencia y severidad creciente en el sur de Chile, plantas de trigo y otros cereales afectados por la mancha ocular delimitada. Pero ya no sólo con la manifestación única del síntoma típico de las manchas ovaladas en la zona de los 2 primeros entrenudos de las cañas de trigo, sino que además, acompañado de la muerte de macollas, tanto en trigo como en avena. Esto último no era común de observar algunos años atrás. Lo anterior es coincidente con la información aparecida en revistas especializadas en los últimos 5 años. Síntomas de la mancha ocular delimitada Los síntomas no suelen ser evidentes hasta que las plantas tienen entre 2 y 3 nudos. En ataques tempranos (macolla) es posible apreciar una decoloración inicial de las plantas, las cuales adquieren una tonalidad verde pálida (Figura 1). Sin embargo, en este estado de desarrollo rara vez es posible detectar síntomas evidentes de la infección.
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El síntoma más característico es la aparición de manchas ovaladas o lenticulares en las vainas foliares de la base de las cañas, entre el primer y segundo entrenudo. Estas lesiones aparecen de coloración café claro a blanquecino en el centro, rodeadas de un halo relativamente grueso y de color oscuro. Eventualmente, en casos de fuerte infección y condiciones ambientales predisponentes, estas manchas pueden aparecer en el tercer entrenudo (Figura 2). Al eliminar las vainas foliares basales con estos síntomas, se aprecia en la caña manchas de coloración blanquecina en el centro, rodeadas en todo su contorno por un halo muy definido o delimitado, de color café oscuro. En todo el centro de la lesión es posible observar un micelio blanquecino superficial, que corresponde al cuerpo vegetativo del hongo causal (Figura 3). Es este último aspecto lo que la diferencia de la mancha ocular común, causada por Oculimacula yallundae (Anam.: Helgardia [Sin.: Pseudocercosporella] herpotrichoides), enfermedad con la cual suele confundirse y cuya expresión corresponde a lesiones igualmente ovaladas o lenticulares, pero con bordes muy difusos. Infecciones severas de la mancha ocular delimitada, producen la muerte prematura de macollos y plantas, tendedura y granos “chupados” (Figura 4).
Figura 1. Plantas de trigo en inicio de encañado (superior izquierda), con síntomas tempranos de mancha ocular delimitada.
Figura 2. Manchas ovaladas café a blanquecinas, en las vainas foliares basales de plantas de trigo afectadas por la mancha ocular delimitada.
Figura 3. Micelio blanquecino de Rhizoctonia cerealis, creciendo sobre las lesiones de un tallo de trigo.
Figura 4. Muerte de plantas y macollos en plantas de trigo afectadas por la mancha ocular delimitada.
Al observar bajo el microscopio los tejidos afectados, es posible detectar la presencia de las hifas típicas de Rhizoctonia, de un significativo grosor, con sus ramificaciones mayoritariamente en 90º o en ángulos agudos, la presencia de una leve constricción y de un septo en el inicio de la ramificación y, el desarrollo de células monilioides (Figura 5).
Figura 5. Hifas de Rhizoctonia cerealis creciendo sobre tejido de plantas de trigo afectadas por la mancha ocular delimitada. Hifa con ramificación en 90º y constricción (izq.) y células monilioides (der.). 24 | INNOVAGRO | agronomia.uct.cl
El agente causal El agente causal de la mancha ocular delimitada del trigo generó controversias hasta después del año 1977. Primeramente, había sido atribuido a Rhizoctonia solani Kuhn., hongo de suelo, basidiomicete, cuya fase anamórfica o asexuada no produce conidias y su estado telomórfico o sexuado (Thanatephorus cucumeris) rara vez se produce en la naturaleza. Posteriormente, fue reclasificado como Rhizoctonia cerealis (telomorfo: Ceratobasidium cereale) y si bien, siguió generando controversia esta reclasificación, finalmente se ha aceptado a dicho hongo como el agente causal de esta enfermedad. Una de las características que sirvió de base para esta nueva identificación, fue la presencia de hifas binucleadas a diferencia de R. solani que posee múltiples núcleos. Otras características son un desarrollo más lento del micelio en medios de cultivo, el grosor algo inferior de sus hifas y su ubicación dentro de grupos de anastomosis (Hamada et al., 2011). Hoy existen métodos moleculares de identificación de R. cerealis, basado en la Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR) (Nicholson and Parry, 1996) y últimamente, a través de PCR en tiempo real (Guo et al., 2012). Rhizoctonia cerealis sobrevive en el suelo como esclerocios y también, como micelio en restos de cultivos afectados. Posee un rango de hospederos bastante amplio, lo cual torna la rotación de cultivos como una estrategia de prevención y control importante, que debe ser adecuadamente planificada. El ataque de R. cerealis se traduce en el colapso de los tejidos vasculares, bloqueando la absorción de agua y de nutrientes. Los esclerocios poseen la capacidad de sobrevivir por varios años en el suelo. Al germinar los esclerocios, se desarrollan las hifas que infectarán al hospedero o bien, las hifas infectivas pueden provenir desde rastrojos infectados. Condiciones predisponentes a la infección Estudios desarrollados en diversas partes del mundo, indican que la siembra temprana de trigo, monocultivo o rotaciones estrechas, temperaturas frías a moderadas (10-20ºC), humedad de suelo baja a moderada y suelos ácidos y livianos, son condicionantes para una mayor infección (Lemanczyk y Kwasna, 2013; Hamada et al., 2011). Sin embargo, otros autores han reportado diferencias respecto de lo anterior, especialmente en cuanto a que un incremento en la humedad del suelo se ha asociado a una mayor infección, al igual que una mayor fertilización (Peng et al., 2014). Sin embargo, a este último respecto, un alta fertilización de potasio reduce el daño por mancha ocular delimitada (Sweeney et al., 2000; Lemanczyk y Kwasna, 2013). En la zona sur de Chile, este autor ha recibido muestras de plantas afectadas o corroborado altos niveles de mancha ocular delimitada, mayoritariamente en suelos rojos y siembras tempranas, pero también en suelos transicionales y trumaos. Pérdidas causadas por la enfermedad Tal como se señaló al inicio de este artículo, la mancha ocular delimitada del trigo no estaba considerada como una enfermedad importante en trigo. De hecho, numerosos artículos de investigación señalan pérdidas sólo en casos de severa infección. Sin embargo, varios autores concuerdan en que las pérdidas son importantes a nivel local, en zonas de alta predisposición al ataque. Estudios realizados en Nueva Zelanda indican pérdidas de hasta un 18% en condiciones de infección severa (Cromey et al., 2005). En Polonia se han determinado pérdidas de rendimiento de 10 a 25%, gran parte de los cuales han sido causados por la pérdida de peso del grano (Lemanczyk y Kwasna, 2013). En el área oeste de Inglaterra se han reportado pérdidas de rendimiento de 5 a 25% (Croxall et al., 1964), de hasta un 26% en Gales (Clarkson y Cook, 1983) y de un 5 a 15% en China (Hamada et al., 2011). En Chile no existen antecedentes de pérdidas causada por la mancha ocular delimitada en trigo.
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Alternativas de control de la mancha ocular delimitada La mejor alternativa para la prevención y control de esta enfermedad, es una adecuada rotación de cultivos que prevea el alto rango de hospederos del hongo patógeno. El atraso en la época de siembra, cuando sea posible, también ayuda a disminuir la infección. No existen variedades comerciales de trigo resistentes a la infección, aún cuando se han detectado eventuales niveles de tolerancia o de menor susceptibilidad. Lo anterior hace que el control químico sea una alternativa viable. La aplicación de desinfectantes de semilla sistémicos y de alto efecto residual, es una práctica del todo justificable para retardar la infección. Se debe complementar con fungicidas foliares aplicados temprano, antes de encañado, para que los productos actúen en la zona de mayor infección que es la base de las plantas. Existen igualmente varios estudios sobre desarrollo de microorganismos antagonistas del hongo patógeno, algunos de los cuales podría proveer un adecuado control de la infección. LITERATURA CITADA Clarkson, J. D. and Cook, R. J. 1983. Effect of sharp eyespot on yield loss in winter wheat. Plant Pathology, 32:421-428. Cromey, M. G., Butler, R. C., Munro, C. A., and S. C. Shorter, 2005. Susceptibility of New Zealand wheat cultivars to sharp eyespot. New Zealand Plant Protection, 58:268-272. Croxall, H. E., Dale, W. T., and B. C. Knight, 1964. The incidence of soil-borne diseases of cereals in the West Midlands 1959-1963. Proceedings of the British Insecticide and Fungicide Conference, 1963, 223-231. Guo, Y., Li, W., Sun, H., Wang, N., Yu, H., and H. Chen, 2012. Detection and quantification of Rhizoctonia cerealis in soil using real time-PCR. Journal of General Plant Pathology., 78:247-254. Hamada, M. S., Yin, Y., Chen, H, and Ma, Z. 2011. The escalating threat of Rhizoctonia cerealis, the causal agent of sharp eyespot in wheat. Pest Management Science (Review), 67:1411-1419. Lemanczyk, G. and H. Kwasna, 2013. Effect of sharp eyespot (Rhizoctonia cerealis) on yield and grain quality of winter wheat. European Journal of Plant Pathology., 135:187-200. Madariaga, R. 2004. Identificación de Rhizoctonia cerealis, agente causal de la mancha ocular aguda del trigo en Chile, mediante la tinción de ADN, DAPI. XIV Congreso de la Sociedad Chilena de Fitopatología, 30 de Noviembre al 3 de Diciembre, Talca, Chile. Resúmenes. Nicholson, P. and D. W. Parry, 1996. Development and use of PCR assay to detect Rhizoctonia cerealis, the cause of sharp eyespot in wheat. Plant Pathology, 45:872-883. Peng, D., Li, S., Chen, C., and Zhou, M. 2014. Combined application of Bacillus subtilis NJ-18 with fungicides, for the control of sharp eyespot of wheat. Biological Control, 70:28-34. Sweeney, D. W., Granade, G. V., Eversmeyer, M. G., and Whitney, D. A. 2000. Phosphorous, potassium, chloride and fungicide effects on wheat yield and leaf rust severity. Journal of Plant Nutrition, 23:12671281.
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Genotyping by high-resolution melting (HRM) using ITS marker
Jaime Solano1, Leonardo Anabal贸n2
Escuela de Agronom铆a, Facultad de Recursos Naturales. 2Escuela de Ciencias Ambientales. UC Temuco. Rudecindo Ortega 02950. Temuco. Email: jsolano@uct.cl. Fono: 45-2205527. 1
Abstract Fast and accurate detection of plant species and their hybrids using molecular tools will facilitate the assessment and monitoring in timber tracing evidence. Wood DNA is stable and cannot be manipulated; therefore the development of reliable and efficient tracing methods can be incorporated in genotyping forestry applications. The high resolution melting (HRM) technology characterizes nucleic acid samples based on their disassociation behavior and detects small sequence differences in polymerase chain reaction (PCR) amplified sequences, just by direct melting. Samples are also discriminated according to their sequence length, GC content and strand complementarily. With the use of specific DNA dyes, high-end instrumentation and sophisticated analysis software, these differences are detected. High Resolution Melting Analysis is a post PCR method. For example, HRM analysis with ITS approach was able to difference among Pinus radiata D. Don. (Insigne pine) and Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco (Oregon pine). Timber tracing with HRM analysis is expected to contribute to future forest certification schemes, illegal trading and molecular traceability of Pinus spp. The objective this work is study the HRM analysis as a strategy for genotyping of forest species from traces of timber from different economics crimes. Key words: molecular marker, Wood DNA Introduction Environmental and economical crimes in forest sector are those crimes related to the plantations with species introduced and native species be they timber theft, firewood theft, theft and illegal logging log among others. In this group of crimes, also incorporate those economic crimes related to counterfeiting of wooden furniture, sold them, timber transportation and the development or manufacture of wooden furniture that does not match the standardized advertising. In this context, between 2004 and 2010 in Chile (CONAF, 2014), the information show that environmental crimes involving forest products totaled 495 cases reported and are mainly related to the illegal logging of native species. Analysis by species show that 64% affect to pine (P. radiata) and 32% to eucalyptus (Eucalyptus sp.). The current problem is that exist a significant number of cases ending without imputed, because of the lack of evidence to support a judicial proceedings. Wood DNA is stable and cannot be manipulated (Finkeldey et al., 2010), therefore the development of reliable and efficient tracing methods can be incorporated in forensic applications (Figure 1). Two early examples of relevant DNA marker applications are the identification of wood origin used for the production of wine barrels in France and the DNA fingerprinting of rootstock and logs of the endangered tropical species Intsia spp. (Merbau) to control and restrain illegal logging (Wong et al., 2009).
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Figure 1. Wood collected from forest (a) (unprocessed wood) and enterprises (b) (processed wood).
Genotyping by high-resolution melting (HRM) High-resolution melting (HRM) analysis allows genotyping and fingerprinting by discriminating DNA sequence variants such as single nucleotide polymorphisms (SNPs) and small insertion and deletions (indels) based on the shape of melting transitions (Tm) of real-time PCR products. HRM analysis can be applied not only for allele discrimination by targeting well-characterized SNPs, but also for screening of the existence of unknown sequence variations without a sequencing process. HRM is a powerful and accurate technique which is cheaper, faster and simpler than alternative approaches requiring post-PCR processing enzyme restriction and electrophoresis, labeled probes for SNP detection sequencing or TaqManprobe-based real-time PCR. HRM has been used as a molecular diagnostic for species discrimination in higher plants including trees and shrubs (Ganopoulos et al. 2013; Jaakola, et al., 2010). HRM analysis is a closed-tube method for rapid analysis of genetic variation within PCR amplicons (Reed and Wittwer, 2004). Upon completion of PCR in the presence of a saturating intercalating dye such as LCGreen, which binds to double-stranded but not single-stranded DNA, the PCR product is heated while the level of fluorescence is measured (Figure 2). As the temperature rises and the duplex melts, dye is released and fluorescence intensity is reduced.
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The HRM technology characterizes nucleic acid samples based on their disassociation behavior and detects small sequence differences in PCR amplified sequences, just by direct melting. Samples are also discriminated according to their sequence length, GC content and strand complementarily. With the use of specific DNA dyes, high-end instrumentation and sophisticated analysis software, these differences are detected. HRM analysis is a post PCR method. During processing, special saturation dyes known as intercalating dyes, are added to the reaction, that fluoresce only in the presence of double stranded DNA (Sharma et al., 2013). The region of interest within the DNA sequence is first amplified using the PCR. As the amplicon (amplified product) concentration in the reaction tube increases the fluorescence exhibited by the double stranded amplified product also increases. After the PCR process the HRM analysis begins. In this process the amplicon DNA is heated gradually from around 50°C up to around 95°C. As the temperature increases, at a point the melting temperature of the amplicon is reached and the sample DNA denatures and the double stranded DNA melts apart. Due to this the fluorescence fades away. This is because in the absence of double stranded DNA the intercalating dyes have nothing to bind to and they only fluoresce at a low level. This observation is plotted showing the level of fluorescence vs the temperature, generating a melting curve. Even a single base change in the sample DNA sequence causes differences in the HRM curve. Since different genetic sequences melt at slightly different rates, they can be viewed, compared, and detected using these curves (Graham et al., 2005). Melt curves generated after HRM analysis is normally plotted with fluorescence on the Y axis and temperature on the X axis. These are similar to real-time PCR amplification plots but with the substitution of temperature for cycle number (Sharma et al., 2013). Genetic variants with differences in base composition result in differences in melting temperature, which are detected by monitoring fluorescence during an increase in temperature and discriminated by their characteristic melting curves (Figure 3), visualized by a loss of fluorescence as the DNA duplex melts (Figure 4). HRM can be performed with or without unlabeled probes. Duplexes may be formed from the two strands of a PCR amplicon or from an oligonucleotide probe and an amplicon strand. When probes are not used, the sensitivity of genotyping can be increased by using internal temperature standards and reducing the amplicon size (Zhou et al., 2004).
Figure 2. Fluorescent DNA melting analysis. Source: Reed et al. (2007).
Figure 3. Genotyping by amplicon melting. Source: Reed et al. (2007).
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Figure 4. Melting curve plots useful in mutation Scanning. Source: Reed et al. (2007).
Moreover, for studies of species identification, different report show the ITS markers are used for genotyping and phylogenetic analyses (Figure 5). DNA sequences in a high copy number are the intergenic transcribed spacer 2 (ITS2) which correspond to the part of eukaryotic nuclear ribosomal operon located between the 5.8S and 28S rRNA genes (Murray et al., 2004). Although the primary sequence and length can vary widely ITS2, when transcribed into RNA, secondary structure retains certain characteristics that are believed to be universal among eukaryotes. Coleman (2007), suggest that the ITS2 contributed significantly to the accuracy of the alignments, and have led to increased use of ITS2 molecule for phylogenetic reconstructions. The CBOL Plant Working Group (2009), recommended a two-marker combination of chloroplast rbcL and matK as the core plant barcode, to be supplemented with additional markers such as trnH-psbA and nrDNA internal transcribed spacer (ITS). Subsequently, Chinese botanists made a great deal of researches and proposed ITS/ITS2 as one of the core DNA barcodes (Yao et al., 2010; China Plant BOL Group, 2011), although the nuclear marker was still questioned for its disadvantages in some special taxon such as gymnosperms. Furthermore, the matK and rbcL regions were proposed as the core plant barcode by the CBOL Plant Working Group (2009), whereas ITS and trnH-psbA were usually used as supplemented genes (China Plant BOL Group, 2011). The nuclear marker evolves rapidly, leading to rich genetic changes which can discriminate closely related species. Moreover, internal transcribed spacer 2 (ITS2) is shorter in sequence length and easier for DNA sequencing than ITS so it could be the alternative in resolving “special group” (Wong et al., 2009). Ganopoulos et al. (2013), applied of HRM curve analysis for differentiation of pinus species and hybrids in leaf and wood samples. One trnL marker was able to differentiate among the eight Pinus species, following HRM curve analysis. The trnL region may not be regarded as the most variable region in the plastid genome. Nevertheless, it has been proved a suitable region for molecular identification based on the plastid genome (Taberlet et al., 2007). Furthermore, HRM analysis was exploited as a molecular fingerprint for fast and accurate discrimination of Pinus spp.
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Figure 5 a) Raw melt. b) Derivative melt with high-resolution melting (HRM) and ITS approach, for different forest species.
PIA: Pinus radiata. Alamo: Populus alba. Eucaliptus: Eucalyptus globulus. Encino: Quercus rubur. Conclusions The HRM technology characterizes nucleic acid samples based on their disassociation behavior and detects small sequence differences in PCR amplified sequences, just by direct melting. Samples are also discriminated according to their sequence length, GC content and strand complementarily. With the use of specific DNA dyes, high-end instrumentation and sophisticated analysis software, these differences are detected. High Resolution Melting Analysis (HRM) is a post PCR method. Timber tracing with HRM analysis is expected to contribute to future forest certification schemes, forest industry product management, state agencies monitoring, customs offices, illegal trading and false marketing information. The method is extremely useful in species identification, including cryptic species, biodiversity studies, forensic analysis and phylogenetics studies. Literatura Citada CBOL Plant Working Group. 2009. A DNA barcode for land plants. Proceedings of the National Academy of Sciences. 106:12794-12797. China Plant BOL Group. 2011. Comparative analysis of a large dataset indicates that internal transcribed spacer (ITS) should be incorporated into the core barcode for seed plants. Proceedings of the National Academy of Sciences. 108:19641-19646. Coleman, A.W. 2007. Pan-eukaryote ITS2 homologies revealed by RNA secondary structure. Nucleic Acids Research 35:3322-3329. CONAF. 2014. Corporaci贸n Nacional Forestal. Ministerio de Agricultura. Gobierno de Chile. Memoria CONAF 2010-2014. 235p. Finkeldey, R., Leinemann, L. and O. Gailing. 2010 Molecular genetic tools to infer the origin of forest plants and wood. Applied Microbiology and Biotechnology. 85:1251-1258. Ganopoulos, I., Aravanopoulos, F., Madesis, P., Pasentsis, K., Bosmali, I., Ouzounis, C. and A. Tsaftaris. 2013. Taxonomic Identification of Mediterranean Pines and Their Hybrids Based on the High-Resolution Melting (HRM) and trnL Approaches: From Cytoplasmic Inheritance to Timber Tracing. PLoS ONE 8 e60945. 31 | INNOVAGRO | agronomia.uct.cl
Graham, R., Liew, M., Meadows, C., Lyon, E., and C. T. Wittwer. 2005. Distinguishing different DNA heterozygotes by high-resolution melting. Clinical Chemistry; 51:1295-1298. Jaakola. L., Suokas, M. and H. H채ggman. 2010. Novel approaches based on DNA barcoding and high-resolution melting of amplicons for authenticity analyses of berry species. Food Chemistry. 123:494-500. Murray, P. M., Datson, E. L. Y., Lai, K. M., Sheath, and E. K. Cameron. 2004. Polyploidy, hybridization and evolution in Pratia (Campanulaceae). New Zealand Journal of Botany. 42(5):905-920. Reed, G. H. and C. T. Wittwer. 2004. Sensitivity and specificity of single-nucleotide polymorphism scanning by high-resolution melting analysis. Clinical Chemistry. 50:1748-1754. Reed, G., Kent, J., and C. Wittwer 2007. High resolution DNA melting analysis for simple and efficient molecular diagnostic. Pharmacogenomics 8(6):597-608. Sharma, N., Nautiyal, S. C., Kumari, S., Kumari, K., Singh, V., Kumar, K., Singh, S. K., and R. K. Singh. 2013. High Resolution Melt Curve Analysis - An Innovative Approach for Molecular Diagnosis. WebmedCentral. Biotechnology 4(3):WMC003998. Taberlet, P., Coissac, E., Pompanon F., Gielly, L., Miquel, C., Valentini, .A., Vermat, T., Corthier, G., Brochmann, C., and E., Willerslev. 2007. Power and limitations of the chloroplast trnL (UAA) intron for plant DNA barcoding. Nucleic Acids Research. 35:14-14. Wong, K. N., Tan, W. L. and F.T. Chew. 2009. Identification and characterization of microsatellite loci in Intsia palembanica (Leguminosae), a valuable tropical timber species. Molecular Ecology Resources. 9:360364. Yao, H., Song, J. Y., Liu, C., Luo, K., Han, J.P., Li, Y., Pang, X. H., Xu, H. X., Zhu, Y. J., Xiao, P. G and S. L. Chen. 2010. Use of ITS2 region as the universal DNA barcode for plants and animals. PLoS ONE 5 e13102. Zhou, L., Myers, A. N., Vandersteen, J. G., Wang, L. and C.T., Wittwer. 2004. Closed-tube genotyping with unlabeled oligonucleotide probes and a saturating DNA dye. Clinical Chemistry. 50:1328-1335.
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PRÁCTICAS AGROECOLÓGICAS PARA LA PRODUCCIÓN DE HORTALIZAS EN ESPACIOS URBANOS Y RURALES Agro-ecological practices for the production of vegetables in urban and rural areas Gina Leonelli, Ricardo Tighe, Solange Muñoz, Christian Díaz, Armin Cuevas. Escuela de Agronomía, Facultad de Recursos Naturales, UC Temuco. Rudecindo Ortega 02950. Temuco. Email: ginalc@uct.cl; fono: 45-553901. ABSTRACT Vegetables or make a garden is easier than it seems, because the whole family can get involved and help. In a small floor space we can produce vegetables year-round, without spending fertilizers or pesticides, need little water and little seed money, and if the soil is not very good we can improve. However, it is necessary to work with care and dedication for more and better production throughout the year. The major agroecological practices for vegetable production are planning gardening, companion planting, soil management, seedling production, fertilization, weed control, pests, diseases and crop to enhance the quality and health value of these staples and essential for life. Key words: agricultura, ecología, orgánica. INTRODUCCIÓN El huerto es la superficie cercana a la casa donde se producen las hortalizas que la familia necesita durante todo el año. Tiene un sector destinado a la producción de los plantines (almácigos) que luego se trasplantan al lugar definitivo en el sector de producción de las diferentes hortalizas, y el área de producción de abonos y reciclaje. La planificación y el diseño espacial de la producción de alimentos, implica definir los cultivos, el manejo del sistema de producción, seleccionar las prácticas agrícolas y sus momentos de utilización, seleccionar el terreno y organizar el espacio disponible, que debe estar ubicado en una zona soleada, que no sea un sector bajo, para evitar los problemas de exceso de humedad. También, debe estar cerca de la casa y de una fuente de agua. Es importante no diseñar más espacio del que puede llegar a mantenerse y saber cuánto tiempo y esfuerzo estamos dispuestos a dedicar al mantenimiento del futuro huerto Estas decisiones se deben tomar en función de los objetivos que se establezcan considerando las necesidades que hay que satisfacer. como por ejemplo: la cantidad de integrantes del núcleo familiar, la demanda del mercado y los recursos disponibles. Planificación del huerto La planificación del huerto utiliza principios ecológicos que favorecen procesos naturales e interacciones entre organismos que mejoran el resultado del apoyo mutuo de las especies, de modo tal que la agrobiodiversidad sea capaz de subsidiar por si misma procesos claves tales como la acumulación de materia orgánica, fertilidad del suelo, mecanismos de regulación biótica de plagas y la productividad de los cultivos (Gliessman, 2002). Estos procesos son cruciales, pues condicionan la sustentabilidad de los agroecosistemas. La mayoría de estos procesos se optimizan mediante interacciones que emergen de combinaciones específicas espaciales y temporales de cultivos (Figura 1). 33 | INNOVAGRO | agronomia.uct.cl
Figura 1. Distribución del huerto con enfoque agroecológico.
Gestionar la biodiversidad de la huerta es un factor clave para su éxito productivo. Muchos de los problemas que se encuentran en el tiempo están relacionados con una o más prácticas que han roto el equilibrio necesario para el buen funcionamiento del agroecosistema, por ejemplo: un exceso de fertilización, escasez de agua, un cultivo que hemos repetido demasiadas veces en un mismo lugar, entre otros. Los aspectos básicos para tender hacia el equilibrio ecológico de la huerta son introducir el máximo de especies diferentes, estableciendo varias especies distintas, plantando variedades diferentes de la misma especie, incluir flores entre las plantas de la huerta, incluir plantas aromáticas y medicinales en torno a la huerta y mantener aplicaciones de compost para favorecer una buena estructura del suelo, a los microorganismos y otros habitantes del mismo. En las huertas familiares todos los elementos que las componen se encuentran armónicamente integrados: el espacio vital o el núcleo de la huerta, los contornos o límites y los diferentes materiales (Landon-Lane, 2005). Las rotaciones de cultivos deben ocupar un lugar preferente a la hora de la planificación de la huerta (Figura 2). Podemos definir la rotación como la sucesión de distintos cultivos sobre la misma superficie (parcela, tablón, plata banda, cuartel) durante un tiempo. Por lo tanto, la alternativa es el conjunto de cultivos que intervienen en la rotación en un momento dado y su distribución espacial. Con las rotaciones se evita en gran medida la pérdida de fertilidad del suelo, lo que contribuye a que los cultivos bajo rotación alcancen una mayor resistencia al ataque de plagas y enfermedades. Por otra parte, en una rotación no todos los cultivos se comportan de igual manera. Hay cultivos que contribuyen a mantener el nivel de nutrientes y materia orgánica del suelo (Flórez, 2009), considerar el uso de variedades adaptadas (Escutia, 2009), y la variación de la fecha de siembra o recolección. Es una técnica que pretende evitar que el ciclo de las plantas, las plagas y enfermedades coincidan en el tiempo. En la Figura 2, se puede observar ejemplos de rotaciones y de las especies que se pueden utilizar en la huerta según clasificación de hortalizas de hoja, fruto, flor y raíz. 34 | INNOVAGRO | agronomia.uct.cl
Figura 2. Ejemplos de rotación de cultivos. Fuente: Ekonekazaritza (2005).
Algunas plantas tienen una acción protectora para otras. Por ejemplo, el olor del puerro confunde a la mosca de la zanahoria y el olor de la zanahoria confunde a la mosca del puerro. Los ajos y las cebollas desprenden olores con sustancias azufradas que inhiben el desarrollo de algunos hongos. Otras plantas sirven de refugio y ofrecen alimento a depredadores de plagas; es el caso de muchas plantas aromáticas (Escutia, 2009). Algunas plantas repelen insectos, mientras que otras hospedan insectos benéficos, como por ejemplo, cebolla o puerro con zanahoria, albahaca con tomate y betarraga con repollo. Es conveniente asociar plantas de diferentes especies en cada tablón ya que se aprovecha mejor el espacio, las plantas no compiten por nutrientes, se controlan mejor las malezas y se logra un efecto protector frente a las plagas (INTA, 2010). En el Cuadro 1 se pueden encontrar las asociaciones favorables y desfavorables de las especies hortícolas, plantas aromáticas y medicinales del huerto. Cuadro 1. Ejemplos de asociaciones de especies
Fuente: Guanche (2010).
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Las plantas modifican su entorno a causa de las secreciones de las raíces por esta razón influyen en el crecimiento de las plantas vecinas, otro ejemplo es el caso de la albahaca que repele a un insecto que ataca al tomate, y a su vez el olor del follaje del tomate contiene solanina, un compuesto tóxico volátil, que protege al repollo y brócoli de ataque de insectos (Escrivá, 2010). Por otra parte, la incorporación de hierbas y flores no sólo embellece la huerta sino que aumenta la biodiversidad favoreciendo la salud del suelo, de los cultivos y finalmente, de nosotros mismos. Manejo del suelo La mayoría de los procesos que ocurren en los agroecosistemas tienen al suelo como el centro regulador crítico; en esta percepción confluyen aspectos ligados con su vulnerabilidad, con su lenta formación y renovación y con el reconocimiento de los múltiples servicios que presta el suelo al ser humano; el suelo contiene no sólo una proporción grande de la biodiversidad del suelo sino también, proporciona el sustrato físico para la mayoría de las actividades humanas resultando un componente crítico de la biosfera (Labrada et al., 2006). La fertilización de la huerta es uno de los puntos claves en el control de plagas y enfermedades. Si la fertilización, especialmente la nitrogenada, es excesiva las plantas se vuelven atractivas para los patógenos y plagas. El N es un producto que atrae a hongos e insectos chupadores como los pulgones. Los fertilizantes solubles provocan una savia cargada de nutrientes, vuelven a las plantas vulnerables. El compost nos asegura una nutrición más equilibrada que hará que las plantas sean más resistentes. En un sistema agroecológico la fertilización se basa en gran medida en el uso de estiércol maduro o compostado, ya que, de esta forma eliminamos semillas de hierbas y patógenos. Aunque esta no es la única forma de mantener e incrementar el contenido de materia orgánica en el suelo, ya que podemos realizar incorporaciones de cubiertas vegetales o abonos verdes y aportes de los restos de cosecha (Escutia, 2009) como también fertilizaciones foliares. Un abono verde es una práctica tradicional conocida desde hace muchos siglos, que consiste en cultivar una planta para incorporarla y así, fertilizar el cultivo siguiente. En la huerta se puede aplicar, si tenemos una superficie que no hemos previsto cultivar, en invierno o si ha habido algún problema importante de plagas o malezas (Escutia, 2009). Las especies para abono verde se pueden sembrar en otoño e incorporarlas en primavera o sembrarlas en primavera e incorporarlas en verano. Dentro del manejo, una de las actividades más importante es el corte en el momento preciso, que debe ser realizado cuando la planta está en flor, que es cuando contiene el máximo de nutrientes en su savia. Un abono verde puede elaborarse con una sola especie o con una mezcla de especies diferentes. Normalmente, se usan plantas de la familia de las gramíneas (cebada o avena) y las leguminosas (alfalfa, tréboles y lupino). Producción de almácigos Se realiza la siembra en un cajón o almaciguera y cuando las plantas tienen un tamaño aproximado de 10 cm de altura y 3 hojas verdaderas se trasladan a un lugar definitivo. Este sistema se utiliza para semillas pequeñas y de difícil manipulación, pero que sean capaces de resistir el trasplante como lechuga, albahaca, coles, ají, pimiento, cebolla, puerro, tomate entre otras. El uso de almácigos tiene otras ventajas: nos permite tratar cuidadosamente las plántulas en sus primeras etapas de desarrollo, ahorramos semillas y nos ayuda a hacer un uso intensivo del suelo, puesto que apenas cosechamos una hortaliza podemos reemplazarla inmediatamente por una planta sacada del almácigo.
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Ecología y control de malezas, plagas y enfermedades Las malezas son componentes importantes de los agroecosistemas porque influyen en la biología y dinámica poblacional de los insectos benéficos. Las malezas, generalmente, proporcionan recursos (hospedero alternativo o polen/néctar) ayudando a la supervivencia de poblaciones viables de enemigos naturales (Altieri y Nicholls, 2007a) Las malezas constituyen riesgos naturales dentro de los intereses y actividades del hombre. Estas plantas son frecuentemente descritas como dañinas a los sistemas de producción de cultivos y también, a los procesos industriales y comerciales (Labrada et al., 2006), compiten con el cultivo por luz, espacio, agua y los nutrientes disponibles cuando está en el cultivo, sin embargo, fuera del tablón no existe competencia.Como las malezas se establecen rápidamente con el cultivo son regularmente fuertes competidoras y reducen el rendimiento de las especies cultivada: Las prácticas de labranza sirven para destruir las malezas existentes y ubicar sus semillas a profundidades del suelo que evitan su emergencia posterior. Según Altieri y Nicholls (2007b), la mayoría de los insectos se sienten atraídos por colores fuertes de flores, por ejemplo, el amarillo. Las flores de muchas malezas pueden aumentar las poblaciones de insectos fitófagos que no son plagas en los cultivos. Dichos insectos sirven como hospederos o presas alternativos para los insectos entomófagos, mejorando así la supervivencia y reproducción de estos insectos benéficos en el agroecosistema. Las poblaciones de fitopatógenos interactúan fuertemente con los subsistemas: suelo, cultivos, malezas y plagas. La estructura de los componentes (hongos bacterias, nemátodos, etc.) y el arreglo de éstos en el espacio y tiempo. Además, la interacción directa con los hospederos de las enfermedades, éste interactúa con las plagas (insectos) y con factor ambientales (viento, lluvia, etc.), como en los cultivos presentes en la huerta (Hart, 1985). Una forma de disminuir el efecto de las enfermedades es proveer a los hospedantes de un ambiente adecuado a su desarrollo, de tal forma que su tasa de crecimiento sea mayor que la tasa de reproducción del patógeno. Otra forma es reducir la cantidad de tejido susceptible y al mismo tiempo evitar la diseminación entre hospederos. Con una variedad resistente de un cultivo cualquiera, lo que sucede es que la cantidad de tejido susceptible se reduce (Arauz, 1998). También, se debe tener en cuenta la utilización de determinados productos naturales en la lucha por el control de las plagas y enfermedades que pueden ser útiles en caso de necesidad, teniendo en cuenta que lo que se pretende en realidad es conseguir un equilibrio que permita la convivencia de las plantas, los parásitos y los depredadores naturales (Flórez, 2009). Conclusiones • Gestionar la biodiversidad de un huerto urbano o rural es un factor clave para su éxito productivo, introduciendo el máximo de especies diferentes entre hortalizas de hoja, raíz, tallo, inflorescencias, hierbas aromáticas, medicinales, incluir flores y bulbos y plantar variedades diferentes de una misma especie y adaptadas a las condiciones locales, favoreciendo la salud del suelo, de los cultivos y finalmente de nosotros mismos. • Las rotaciones de cultivo deben ocupar un lugar primordial en la planificación del huerto, variando la fecha de siembra según su órgano de producción y consumo, evitando que el ciclo de las plantas, las plagas y enfermedades coincidan en el tiempo. • La asociación de plantas de diferentes especies en cada platabanda permite utilizar mejor el espacio, extraer los nutrientes a distinta profundidad, repeler insectos, atraer insectos benéficos, controlar mejor las malezas, mantener la humedad y lograr un efecto protector frente a las enfermedades. • El huerto debe permanecer durante todo el año con el suelo protegido para evitar la erosión provocada por los efectos del clima, proporciona refugio a la fauna útil, aumenta la infiltración del agua de lluvia, mejora la estructura del suelo, proporciona alimento a los microorganismos del suelo, mantiene la fertilidad y los nutrientes disponibles para el cultivo siguiente. 37 | INNOVAGRO | agronomia.uct.cl
Literatura Citada Altieri, M., y C. Nicholls. 2007a. Conversión agroecológica de sistemas convencionales de producción: teoría, estrategias y evaluación. Universidad de California, Berkeley. Revista Científica y técnica de ecología y medio ambiente 16(1):3-12. Altieri, M., y C. Nicholls. 2007b. Biodiversidad y manejo de plagas en agroecosistemas. 247 p. Editorial Icaria, Barcelona. España. Arauz, L. 1998. Fitopatología: un enfoque agroecológico. 501 p. Editorial Universidad de Costa Rica. San José, Costa Rica. Ekonekazaritza. 2005. Rotaciones y asociaciones de cultivos. 16 p. Monografías Ekonokozritza, Bergara, Pais Vasco, España. Escrivá, M. 2010. Huerta orgánica. Guía esencial para la planificación, el cultivo y el mantenimiento de especies hortícolas con técnicas ecológicas. 107 p. Editorial Albatros, Buenos Aires, Argentina. Escutia, M. 2009. El huerto escolar ecológico. 237 p. Editorial Gro, barcelona, España. Flórez, J. 2009. Agricultura ecológica. Manual y guía didáctica. 435 p. Editorial Mundi-Prensa. Gliessman, R. 2002. Agroecología: procesos ecológicos en agricultura sostenible. 423 p. Editorial Agrucocatie, Turrialba, Costa Rica. Guanche, A. 2010. Planificación de cultivos hortícolas. Servicio Técnico de Agricultura y Desarrollo Rural del Cabildo Insular de Tenerife. Pág. 28. Hart, R. 1985. Conceptos básicos sobre agroecosistemas. 159 p. Bib. Orton IICA / CATIE, San José, Cost Rica. INTA. 2010. La Huerta orgánica intensiva. Instituto Nacional de Tecnología Alimentaria. Pro-Huerta. Disponible en http://www.uva.org.ar/huerta0.html. Leido 14 de noviembre de 2013. Labrada, R., J. Caseley, and C. Parker. 2006. Manejo de malezas para países en desarrollo. 403 p. Food and Agriculture Organization of the United Nations, Roma, Italia. Landon-Lane, C. 2005. Los medios de vida crecen en los huertos. Diversificación de los ingresos rurales mediante las huertas familiares. 56 p. Food and Agriculture Organization of the United Nations.
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EFECTO DEL COMPOST A BASE DE Ulex europaeus L. SOBRE LA PRODUCCIÓN DE BIOMASA EN Coriandrum sativum L. y Ocimum basilicum L. Effect of compost based Ulex europaeus L. on the production of biomass Coriandrum sativum L. and Ocimum basilicum L.
Ricardo Tighe1, Gina Leonelli1, Valentina Hadwa1 y Carla Iglesias1. Escuela de Agronomía, Facultad de Recursos Naturales, UC Temuco. Rudecindo Ortega 02950. Temuco. Email: rtighe@uct.cl; fono: 045-2205523. ABSTRACT The effect of compost of Ulex europaeus L. on the biomass production in the coriander (Coriandrum sativum L.) and basil (Ocimum basilicum L.) on the basis of four treatments, T1 compost of U. europaeus 78 % + manure 22%; T2 compost of U. europaeus 78% + manure 22% + composting accelerator (AC ); T3 bovine manure compost; T4 commercial compost; Both trials were performed under greenhouse conditions at the Experimental Station Pillanlelbún at the UC Temuco. The response variables evaluated were: grams Dry Matter (g MS), % Dry Matter (%MS) and height. T2 and T3 presented higher values in %MS. In biomass production there were significant differences (p≤0.05) among the treatments, T3 generate the biggest production and height in the two species. Between T1 and T2 there were no significant differences (p≥0.05). The substrates were subjected to chemical analysis, is remarkable T1 and T2 showed electrical conductivity (EC) of 8.24 and 8.09 dS m-1, respectively. Key words: compost, electrical conductivity, biomass, Ulex europaeus L. INTRODUCCIÓN El compostaje se define como un proceso biológico aeróbico mediante el cual los microorganismos actúan sobre la materia orgánica rápidamente biodegradable y cuyo resultado es el compost (Sánchez, 2007). Para su elaboración se puede emplear cualquier tipo de material orgánico siempre que no esté contaminado. Generalmente, se utilizan materiales (desechos) provenientes de diversas explotaciones agropecuarias y otras actividades productivas, como restos de vegetales jóvenes ricos en N y pobres en carbono; y restos vegetales adultos abundantes en carbono. El guano de bovino y de aves son importantes componentes dado que aportan potasio y N (O´Ryan et al., 2007). Una de las limitantes en la implementación de sistemas de compostaje a mayor escala es el volumen de residuos vegetales requeridos, ya sean solos o en mezcla con residuos animales, por lo que se requieren nuevas alternativas de materias primas. Ulex europaeus L. es una leguminosa arbustiva nativa de Europa Occidental (Ditomaso et al., 2007), introducida en varios países sudamericanos (Matthei, 1995); se ha constituido en una de las plagas más severas de la agricultura trayendo como consecuencia una disminución del intercambio catiónico y acidificación del suelo (Holmberg et al; 2007). La especie posee características químicas de interés (nivel de macro y micro nutrientes) para ser considerada insumo base para la elaboración de compost.
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Las especies hortícolas en general requieren de sustratos como el compost para mejor desarrollo. Dentro de ellas tenemos al cilantro (Coriandrum sativum L.), una especie herbácea de ciclo anual que crece bien en suelos permeables y de textura franca (INIA, 2004). Por otra parte esta la Albahaca (Ocimum basilicum L.) se desarrolla en regiones con temperaturas 15 y 25ºC, es sensible a heladas (Fonnegra y Jiménez, 2007). De acuerdo a los antecedentes expuestos, se consideró relevante evaluar el efecto del compost a base de Ulex europaeus L. sobre la producción de biomasa en cilantro (Coriandrum sativum L.) y albahaca (Ocimum basilicum L.). MATERIALES Y MÉTODOS Los ensayos se realizaron en la Estación Experimental Pillanlelbún de la UC Temuco, Escuela de Agronomía, Región de La Araucanía, Chile. El estudio consistió en el diseño, montaje, evaluación y análisis de dos ensayos cuyos tratamientos fueron: T1 compost a base de U. europaeus (78%) + guano (22%); T2 compost a base de U. europaeus (78%) + 22% guano + acelerador de compostaje comercial (AC); T3, compost de estiércol bovino; T4, compost comercial. Los ensayos se montaron en un invernadero de 200 m2 con cubierta de polietileno, sobre una mesa de 1 m de altura, ambos ensayos fueron cubiertos con una malla anti heladas. Se establecieron semillas desinfectadas de cilantro var. Santo en contenedores de polietileno (800 cm3), los que previamente se completaron con los sustratos que constituyen el experimento, luego se procedió a sembrar y regar. En el segundo ensayo se establecieron semillas de albahaca hoja ancha en contenedores de polietileno (90 mL), los que previamente se llenaron con los cuatro sustratos utilizados en el ensayo anterior. Posteriormente, se procedió a sembrar y regar. El diseño experimental fue de bloques completos al azar con cuatro tratamientos y seis repeticiones. Los datos fueron sometidos a un análisis descriptivo y de varianza (ANDEVA) y posteriormente, a la prueba de comparación múltiple de Tukey. Se registró cada dos días la altura de cuatro plantas por contenedor para cilantro y tres para albahaca. La determinación de la producción de biomasa en cilantro se realizó con una medición en el estado de cosecha, y en albahaca tres mediciones (cada 10 días) en estado de plántula. En ambos casos las muestras se colocaron en bolsas de papel perforadas y se llevaron a estufa de secado (Binder) con aire forzado a una temperatura de 60ºC por 12 h, separando la raíz del resto de la planta. Finalmente, las muestras se pesaron nuevamente para obtener el peso seco y %MS. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Cilantro En el %MS total (Figura 1A) se observó que T3 presentó valores significativamente mayores (p≤0,05) que los otros dos tratamientos, con la excepción del %MS de hoja que no tuvo diferencias (p≥0,05) con T2. El %MS total de T3 fue un 21% superior a la media de los otros tratamientos; en relación al rendimiento en g MS (Figura 1B) se observó la misma tendencia, ya que T3 fue significativamente mayor (p≤0,05) en un 103% a la media de los otros tratamientos.
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%MS
% MS
15
%MSr %MSh %MSt b
a
b b
c
a
ab b
7
A
a
6
MSh MSr MSt
a
B
5
MS (g)
20
10
a
3 2
5
b
4
c b
b c
a
b
1 0
T1
T2
0
T3
T1
T2
T3
Tratamientos
Tratamientos
Figura 1. Producción de materia seca A) %MS; B) g MS. Letras distintas indican diferencias estadísticamente significativas para la prueba de Tukey (p≤0,05).
El bajo %MS que arrojaron los tratamientos a base de U. europaeus, posiblemente tenga su causa en el alto nivel de conductividad eléctrica (CE) que presentaron los sustratos, dado que el cilantro se considera una especie sensible. Smith et al. (2011) señalan que valores superiores a 1,0 dsm-1 los rendimientos disminuyen entre 12% y 14% por cada dsm-1 de incremento. T3 presentó diferencias significativas (p≤0,05) en rendimiento de MS, lo que puede deberse al alto nivel de N que presenta el compost. Resultados similares en otras especies encontraron Ribeiro et al. (2006) en sustratos con 100% compost. Se observó desde el inicio de las mediciones, a los 26 Días después de la siembra (DDS), una mayor altura de T1 y T3 (Figura 2). T2 y T4 no presentaron diferencias significativas (p≥0,05) entre ellos. Sin embargo, a los 44 DDS se detectaron diferencias significativas (p<0,05) en el crecimiento de T4 que presentó la menor altura; T3 siguió liderando significativamente (p<0,05) en altura, incluso a los 62 DDS con un promedio de 8,7 cm. 2D Graph 1
10
Altura (cm)
8
T1 T2 T3 T4
6
4
2
0
24 26 28 33 34 39 41 44 46 48 51 53 55 58 60 62 DDS
de plantas de cilantro (Coriandrum sativum L.). Figura 2. Altura Albahaca En el %MS total se pudo observar que a los 42 DDS (Figura 3A) no hubieron diferencias significativas (P≥0,05) entre los tres primeros tratamientos, T4 fue significativamente menor (P≥0,05) en un 34%. A los 51 DDS (Figura 3B) no se observaron diferencias significativas (P≤0,05) entre tratamientos; y a los 58 DDS (Figura 3C) T4 tuvo un comportamiento significativamente mayor (P≤0,05). El compost a base de U. europaeus tiene un nivel extremadamente alto de conductividad eléctrica (CE) (Cavins et al., 2000), T1 y T2 poseen 8,24 y 8,09 dsm-1, respectivamente. Las diferencias significativas que ambos sustratos presentan pueden atribuirse a que la albahaca posee una tolerancia a la salinidad de 1,5 a 3,0 dsm-1 (Hernández et al., 2010), lo que se encuentra por debajo de los niveles presentes en los tratamientos. 41 | INNOVAGRO | agronomia.uct.cl
42 DDS
1,4 1,2
%MSr %MSh %MSt %MStotal
A
a
aaba
aa
a
a
ab ab a
1,6
ab b
b
b
% MS
a
aa
a a
a aa
aa a
1,2
1,0
1,4
B$
%MS
0,6
0,6 0,4
0,2
0,2
T1
T2
a
58 DDS a
b
bc
a
a
b
ab
b
ac
aa ab
C
a
a
a
0,8 0,6 0,4 0,2
0,0
T4
T3
a
1,0
0,8
0,4
b
1,2
1,0
0,8
0,0
a
1,4
%MSr %MSh %MSt %MStotal
51 DDS
%MSr %MSh %MSt %MStotal
%MS
1,6
T1
T2
T3
0,0
T4
T1
T2
Tratamientos
Tratamientos
T3
T4
Tratamientos
materia seca en %. A) 42 días después de la siembra, B) 51 días después de la siembra. C) 58 Figura 3. Producción de días después de la siembra. Letras distintas indican diferencias estadísticamente significativas para la prueba de Tukey (p ≤ 0,05). En relación al peso seco se observa que a los 42 DDS (Figura 4A), T3 y T4 fueron significativamente mayores (p≤0,05) que los otros dos tratamientos, cuya media de materia seca total fue un 203% superior. A los 51 DDS (Figura 4B) se pudo observar una tendencia similar con la excepción sólo de que T3 fue mayor (p≤0,05), donde la materia seca total fue un 235% superior que los otros tratamientos. Finalmente, a los 58 DDS se observó la misma tendencia de los 52 DDS (Figura 4C), T3 tuvo un contenido de materia seca total equivalente a 220% mayor que la media de los otros tratamientos. a
MSr MSh MSt MStotal
a
1,2
A
1,0
a
0,8
b b bc b
b
b
b
b
a
a
b b
b b
b b
0,0
b
b
0,4 0,2
b
a
b
T2
T3 Tratamientos
T4
1,0
b
a
0,8
b
0,6 0,4
0,0
T1
C
a
MSr MSh MSt MStotal
1,2
b
a
1,6
a
0,6
c
58 DDS
1,8
B
1,4
a
0,4
0,2
a
MSr MSh MSt MStotal
MS (g)
0,6
51 DDS
42 DDS
0,8
MS (g)
MS (g)
0,2
a b
b b b
b
b b
b a
b
b
0,0 T1
T2
T3 Tratamientos
T4
T1
T2
T3
T4
Tratamientos
Figura 4. Producción de MS A) 42 días después de la siembra, B) 51 días después de la siembra, C) 58 días después de la siembra. Letras distintas indican diferencias estadísticamente significativas para la prueba de Tukey (p ≤ 0,05).
Según el analisis químico a que se sometió cada sustrato, es posible señalar que el compost de estiércol bovino proveniente de Pillanlelbún tiene un mayor porcentaje de N, coincidentemente con el se obtuvo mayor peso seco en las especies establecidas. Distintos autores reportan el efecto del N en el rendimiento de distintos vegetales. Es así que Sifola y Barbieri, (2006) encontraron mayor rendimiento y mayor altura en albahaca fertilizada con N, resultados similares presentaron Cruz et al., (2003) quienes reportaron el aumento de la acumulación de biomasa en plantas de otra especie. En relación a la altura presentada por la albahaca, a los 42 DDS se observó que en un comienzo hubo un crecimiento similar para todos los tratamientos, excepto T3 que tuvo menor desarrollo (Figura 5), pero sin presentar diferencias significativas (p≥0,05). A los 53 DDS todos los tratamientos tuvieron un comportamiento similar excepto por T3 que tuvo diferencias significativas (p≤0,05) en comparación a los otros tres tratamientos.
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14 T1 T2 T3 T4
12
Altura (cm)
10 8 6 4 2 0
40
42
44
46
48
52
53
55
58
60
62
65
67
DDS
Figura 5. Altura de plantas de albahaca (Ocimum basilicum L.).
Generalmente, las plantas son sensibles a la salinidad durante la germinación y la emergencia (Donovan y Day, 1969). Carrasco et al. (2007) señalan que plantas de albahaca presentan toxicidad con 4,5 dsm-1 en solución nutritiva. CONCLUSIONES • Existe la posibilidad de utilizar U. europaeus como materia prima para la elaboración de compost, con resultados productivos comparables al compost elaborado a base de materias primas tradicionales como el estiércol bovino. • El compost a base de U. europaeus, es posible de utilizar como sustrato para la producción de cilantro y albahaca; sin embargo, se prevén mejores resultados en especies que tengan tolerancia a la conductividad eléctrica. LITERATURA CITADA
Carrasco, G., P. Ramírez, H. Vogel. 2007. Efecto de la conductividad eléctrica de la solución nutritiva sobre el rendimiento y contenido de aceite esencial en albahaca cultivada en NFT. Idesia (Chile) 25(2):59-62. Cavins, T.J., B. E. Whipker, W. C. Fonteno, B. Harden, I. McCall and J.L. Gibson. 2000. North Carolina State University Horticulture Leaflet 590. Cruz, C., H. Lips, M. Martins-Loução. 2003. Nitrogen use efficiency by a slow-growing species as affected by CO2 levels, root temperature, N source and availability. Journal of Plant Physiology 160:1421-1428. Ditomaso, J.M., and E.A. Healy. 2007. Weeds of California and Other Western States. Vol.1 Aizoaceae-Fabaceae 820p. Editorial University of California Agriculture and natural resources. California, EEUU. Donovan, T.J., and A.D. Day. 1969. Some effects of high salinity on germination and emergence of barley (Hordeum vulgare L. emend Lani.). A. Journal, 61:236-238. Fonnegra, R., y S. L. Jiménez. 2007. Plantas medicinales aprobadas en Colombia. 2da Edición 35-37 p. Editorial Universidad de Antioquia. Colombia. Hernández, S., J. Perez, A. Masaguer, y E. Eymar. 2010. Caracterización físico-química de residuos orgánicos compostados, evaluación de su potencial nutritivo y aprovechamiento agrícola. III Jornadas del Grupo de Fertilización de la SECH. Holmberg, G., E. Siebald, R. De La Barra, y D. Dubois. 2007. Estrategia para el control del espinillo.4p.Informativo No58. INIA – CRI Remehue. Osorno,Chile. INIA. 2004. Estudios de domesticación y cultivos de especies medicinales y aromáticas nativas. Uruguay. 261 P. Matthei, O. 1995. Manual de las malezas que crecen en Chile. 258p, Alfabeta Impresores, Santiago, Chile. O´Ryan, J., O., Riffo. 2007. El compostaje y su utilización en la agricultura.18p Santiago, Chile. Ribeiro, H.M., A.M. Romero, H. Pereira, P. Borges, F. Cabral, E. Vasconcelos. 2006. Evaluation of a compost obtained from forestry wastes and solid phase of pig slurry as a substrate for seedlings production. Bioresource Technology 98:3294-3297. Sánchez, A. 2007. Ciudades, Medioambiente y Sostenibilidad. 246 p. Ed. Arcibel, España. Sifola, M.I. and G. Barbieri. 2006. Growth, yield and essential oil content of three cultivars of basil grown under different levels of nitrogen in the field. Scientia Hort. 108:408-413. Smith, R., J. Bi, M. Cahn, M. Cantwell, O. Daugovish, S. Koike, E. Natwick, and E. Takele. 2011. Cilantro Production in California. University of California Agric. and Natural Resources. 7236:1-4. 43 | INNOVAGRO | agronomia.uct.cl