Evaluation of flooding tolerance in cuttings ofPopulusclones used for forestation at the Paraná River Delta, Argentina

Luquez, Virginia Martha Cristina; Achinelli, Fabio Germán; Cortizo, Silvia Cora

doi:10.2989/20702620.2012.686214

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“…plantations in Argentina is the Paraná River Delta. This region can experience episodes of flooding, caused by a combination of factors: high water levels of the Paraná River or its tributaries from the Paraná, La Plata basin, or excessive local rains and storm surge floods caused by southeastern winds over the La Plata River (Borodowski 2006, Luquez et al 2012. The duration of the flooding episodes can be very variable, from hours to days or months.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Do greenhouse experiments predict willow responses tolong term flooding events in the field?

Cerrillo

Rodríguez²,

Achinelli

et al. 2013

Bosque (Valdivia)

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SUMMARYFlooding tolerance should be included as a trait in breeding programs in forested areas where extreme flooding events lasting several months can occur. In this context, it is difficult to carry out controlled, long-term flooding experiments with big trees due to the large number of specimens to screen. The hypothesis in this work was that a relatively short-term flooding experiment in a greenhouse would be useful to select clones capable of enduring long term flooding events in the field. The survival of 4 willow clones in a long term, 12 years field trial that was subjected twice to long term flooding events, was compared with the survival, growth and gas exchange of those same clones subjected to flooding in the greenhouse for three months. There were differences in flooding survival in the field: clone AN4 showed a 100 % survival, followed by clone 395 (43 %), clone 131-27 (18 %) and clone 13-44 (14 %). In the greenhouse, all plants survived and only flooded plants of clone 13-44 experienced a statistically significant growth and stomatal conductance reduction. The flood tolerance ranking in the field and in the greenhouse only partially overlapped; the worst clone in the field could be identified in the short-term greenhouse experiment, though the best one could not. It was not possible to identify clones with tolerance to long-term flooding episodes in the field. Nevertheless, the greenhouse results were useful to identify clones showing flooding sensitivity and tolerance to short term flooding episodes.Key words: Salix spp., survival, growth, Paraná River Delta. RESUMENEs necesario incluir la tolerancia a la inundación como un carácter en programas de mejoramiento para zonas forestadas donde eventos extremos de inundación que pueden durar meses son comunes. En este contexto, es difícil llevar a cabo experimentos controlados de larga duración con árboles de gran tamaño, debido al elevado número de ejemplares que es necesario evaluar. La hipótesis de este trabajo fue que un experimento relativamente corto de inundación en el invernáculo sería útil para seleccionar clones capaces de soportar eventos de inundación de varios meses en el campo. Se comparó la supervivencia de cuatro clones de sauces en un ensayo a campo que experimentó dos episodios largos de inundación a lo largo de 12 años, y la supervivencia, crecimiento e intercambio gaseoso de los mismos clones inundados por tres meses en invernáculo. Se encontraron diferencias en la supervivencia en el ensayo a campo, del clon AN4 sobrevivieron el 100 % de las plantas, seguido por el clon 395 (43%), clon 131-27 (18%) y clon 13-44 (14%). En el invernáculo, todas las plantas sobrevivieron y sólo las plantas inundadas de 13-44 experimentaron una reducción significativa del crecimiento y la conductancia estomática. El ranking de tolerancia en el campo y en invernáculo sólo coincidió parcialmente, el clon menos tolerante en el campo pudo ser identificado en el invernáculo, pero no el clon más tolerante. Si bien no fue posible identificar clones con tolera...

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Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Do greenhouse experiments predict willow responses tolong term flooding events in the field?

Cerrillo

Rodríguez²,

Achinelli

et al. 2013

Bosque (Valdivia)

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“…C3 Varies Populus deltoides × Populus nigra hybrid cv. "I-488" was more flood tolerant than other hybrids, especially with some pre-exposure to flooding [98]; Populus deltoides hybrid "Alton" was flood tolerant (least loss of leaf area and production of adventitious roots compared to other hybrids [99]. Populus deltoides "Alton" tolerates floods because stomatal conductance and root membrane integrity remain functional [100].…”

Section: C4mentioning

confidence: 99%

Stress-Tolerant Feedstocks for Sustainable Bioenergy Production on Marginal Land

et al. 2015

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Given the mandated increases in fuel production from alternative sources, limited high-quality production land, and predicted climate changes, identification of stress-tolerant biomass crops will be increasingly important. However, existing literature largely focuses on the responses of a small number of crops to a single source of abiotic stress. Here, we provide a much-needed review of several types of stress likely to be encountered by biomass crops on marginal lands and under future climate scenarios: drought, flooding, salinity, cold, and heat. The stress responses of 17 leading biomass crops of all growth habits (e.g., perennial grasses, shortrotation woody crops, and large trees) are summarized, and we identify several that could be considered "all purpose" for multiple stress types. Importantly, we note that some of these crops are or could become invasive in some landscapes. Therefore, growers must take care to avoid dissemination of plants or propagules outside of cultivation.

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“…EI Delta es una gran llanura inundable localizada en el noreste de la provincia de Buenos Aires y sur de Entre Ríos, con precipitaciones medias anuales de 1.000 mm y con crecidas cíclicas de los ríos que cubren vastas extensiones. El núcleo forestal de esta región produce álamo en terrenos protegidos por diques que evitan las inundaciones y cuentan con canales, compuertas y bombas para poder manejar los excesos de agua (Luquez et al, 2012). El traslado de la madera hasta los centros de industrialización (triturado para papel o tableros, aserrado o debobinado), es predominantemente fluvial, a través de los cursos de agua, en barcazas especialmente acondicionadas (Borodoski, 2006).…”

Section: 3-la Producción De áLamosunclassified

“…Sin embargo, bajo ciertas condiciones (ej. nivel alto de los ríos y lluvias abundantes) el drenaje de las zonas bajas mediante las bombas es impedido por un estrato poco permeable sub-superficial, y las plantaciones quedan sometidas a periodos de inundación (Luquez et al, 2012). En este mismo sistema de producción, pero bajo otras condiciones (ej.…”

Section: 4-limitaciones Abióticas De La Producción De áLamo Estrésunclassified

“…En las plantaciones de álamos del Delta del Paraná las plantas pueden estar expuestas a estrés hídrico por exceso de agua (inundación) o por falta de agua (sequía) (Luquez et al, 2012) como así también en el resto de las zonas de producción en el país. Las respuestas de las plantas a la inundación varían de acuerdo a la duración del período de estrés, el grado de cobertura por el agua y si la inundación ocurre durante el período de crecimiento o de reposo (Kozlowsky, 1997).…”

Section: 1-introducciónunclassified

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Mecanismos fisiológicos que determinan la merma de crecimiento de Populus deltoides infectado por roya (Melampsora medusae)

Gortari¹

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Las plantas establecen estrechas relaciones con algunos microorganismos. Particularmente las royas establecen una asociación considerada parasítica, obteniendo del hospedante nutrientes y compuestos carbonados. Como consecuencia de este parasitismo se observan pérdidas de rendimiento en los cultivos asociadas a un desmantelamiento del aparato fotosintético por un lado y un aumento de ciertas rutas biosintéticas de defensa por el otro. La roya de los álamos es considerada una de las enfermedades más importantes del género Populus en Argentina como también a nivel mundial. Esta enfermedad ha obligado al remplazo de materiales genéticos utilizados en diferentes áreas productoras de álamo. Sin embargo, las alteraciones producidas por esta enfermedad no han sido abordadas desde un enfoque fisiológico integrador. La magnitud de estas alteraciones no sólo depende de la especie de álamo y del microorganismo causante de la roya, sino que también de las condiciones ambientales en las que se produce dicha asociación. Bajo estas consideraciones, se planteó como objetivo general conocer los mecanismos fisiológicos que determinan la merma en el crecimiento de Populus deltoides por la infección por roya (Melampsora medusae). Para ello, se trabajó con dos clones de álamo que presentaban “a priori” una susceptibilidad diferencial a la roya (clon Onda y clon `Australiano 106/60´). Se realizaron ensayos en contenedores como también a campo. Se evaluaron las alteraciones producidas por roya en el crecimiento de las plantas (altura de la planta, diámetro del tallo y acumulación de biomasa), densidad básica de la madera, variables fisiológicas a nivel foliar (fotosíntesis neta, respiración, tasa de transporte de electrones y rendimiento cuántico del fotosistema II, contenido de clorofilas, conductancia estomática y conductividad hidráulica de la hoja) y en la dinámica de nutrientes. También se estudiaron las alteraciones producidas por la roya bajo diferentes condiciones ambientales, como lo son suelos con diferente disponibilidad de nitrógeno y estrés hídrico (sequía e inundación). En esta investigación se determinó que la roya produce una reducción en el crecimiento de las plantas de ambos clones en condiciones de campo, como también en condiciones controladas. La magnitud de la alteración depende del clon. La disminución en la densidad básica de la madera sólo se produce en el clon Onda. La reducción en el crecimiento producida por roya puede ser explicada como una consecuencia de las alteraciones producidas en la fisiología de la hoja. La roya produce una reducción en la fotosíntesis neta debido a una pérdida de integridad del aparato fotosintético (tasa de transporte de electrones y rendimiento cuántico del fotosistema II, contenido de clorofilas). Al mismo tiempo, hay un aumento de la respiración. Sin embargo, esta reducción en la fotosíntesis neta es anterior a la pérdida de integridad, posiblemente porque la infección y desarrollo del hongo reduce el intercambio gaseoso (menor conductancia estomática) y la integridad del mesófilo (menor conductividad hidráulica de la hoja). Independientemente del clon, al aumentar la severidad de la enfermedad las alteraciones fisiológicas a nivel de hoja son mayores. Las hojas que son afectadas por la roya caen anticipadamente y lo hacen con una concentración mayor de nutrientes, los cuales son retenidos por el hongo o en metabolitos que no son removilizados antes de la abscisión foliar. De esta forma, los contenidos de nutrientes y proteínas en los tejidos de reserva de la planta se reducen, principalmente como consecuencia de la reducción en el crecimiento. Sin embargo, en el clon Onda también se produce una reducción en la concentración de nutrientes. La mayor disponibilidad de nitrógeno en el suelo, si bien produjo un aumento del crecimiento y de las concentraciones de este nutriente en los tejidos de reserva de la planta, no modificó los niveles de severidad de la enfermedad. No existió interacción con la roya, por lo que la reducción en crecimiento y las alteraciones en la fisiología causadas por la roya fueron de similar magnitud bajo las diferentes disponibilidades de nitrógeno. Cuando la roya se evaluó bajo diferentes condiciones hídricas, se observó que existe interacción entre la enfermedad y la disponibilidad de agua para el crecimiento de la planta. El desarrollo de la enfermedad es mucho mayor cuando las plantas crecen con buena disponibilidad de agua, se reduce bajo sequía y es mínimo en condiciones de inundación. La misma tendencia se observa en ambos clones, sin embargo, en el clon Onda las diferencias son más evidentes. Como consecuencia, la caída anticipada de hojas y el daño en el aparato fotosintético producidos por la enfermedad son mayores en las plantas a capacidad de campo, se vuelven mínimos cuando las plantas están bajo sequía y no se observan en las plantas inundadas. Estas alteraciones en la fisiología de las hojas producen efectos similares en el crecimiento a una defoliación artificial del 50%. En este caso, la mayor reducción del crecimiento se manifiesta en las plantas que crecen a capacidad de campo, es mínima en plantas bajo sequía y nula en plantas inundadas. La conclusión final es que la roya afecta la fisiología de la hoja desde el inicio de la infección porque reduce el intercambio gaseoso. A medida que la enfermedad se desarrolla, se produce daño en el aparato fotosintético y la posterior abscisión foliar. Las hojas que caen lo hacen con mayor concentración de nutrientes y por lo tanto se reduce la acumulación de los mismos en los tejidos de reserva de la planta. Como consecuencia de estos procesos el crecimiento se reduce, aunque en diferente magnitud dependiendo del clon y de las condiciones ambientales. Por ejemplo, bajo los efectos de la inundación la roya no produce pérdidas de crecimiento y son mínimas cuando las plantas sufren estrés por sequía. La información derivada de esta tesis puede aportar conceptos importantes para la evaluación de mecanismos de control químico de la enfermedad, por ejemplo, tener en cuenta las condiciones ambientales para recomendar o no la aplicación de fungicidas. Por otro lado, en los planes de mejoramiento genético que tengan como objetivo encontrar genotipos más tolerantes a la inundación o a la sequía, sería poco relevante considerar la susceptibilidad a la roya. Finalmente, esta tesis aporta una evaluación fisiológica integral del patosistema álamo-roya que incluye evaluaciones a distintas escalas (desde hoja hasta plantación) que dan sustento a las investigaciones que se realizan a niveles menores de integración (genómica, proteómica y metabolómica).

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Evaluation of flooding tolerance in cuttings ofPopulusclones used for forestation at the Paraná River Delta, Argentina

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Do greenhouse experiments predict willow responses tolong term flooding events in the field?

Do greenhouse experiments predict willow responses tolong term flooding events in the field?

Stress-Tolerant Feedstocks for Sustainable Bioenergy Production on Marginal Land

Mecanismos fisiológicos que determinan la merma de crecimiento de <i>Populus deltoides</i> infectado por roya (<i>Melampsora medusae</i>)

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