El constante aumento de la población humana exige una producción de alimentos que sea rápida y sostenible. Debido a esto, los fertilizantes químicos se han utilizado extensamente, a menudo en exceso, lo que genera múltiples problemas. Esto hace que la sostenibilidad agrícola a mediano y largo plazo dependa de la implementación de alternativas más accesibles y ecológicamente seguras. La productividad agrícola mundial se enfrenta a dificultades debido a tensiones humanas, abióticas y ambientales causadas por el cambio climático. Este proyecto busca resolver estos desafíos mediante el estudio de estrategias sostenibles para mejorar la eficiencia en la producción de maíz en el centro-sur de Chile. El proyecto propone evaluar el impacto de estas estrategias en la absorción y removilización de nutrientes, la sanidad vegetal, así como en el rendimiento y calidad del maíz. En Chile, el maíz desempeña un papel vital en la agricultura, tanto en la alimentación humana como animal. Se prevé que los resultados de esta investigación impulsen una producción de maíz más sostenible y resistente ante los retos ambientales y económicos actuales en la región centro-sur de Chile.

Plants, with their two-layered immune system, are equipped to combat pathogen invasion. The first layer, Pattern Triggered Immunity (PTI), is a powerful defense mechanism. It relies on Pattern Recognition Receptors (PRRs) to detect Microbe-Associated Molecular Patterns (MAMPs) from microbes, triggering a robust defense response. This response, including signaling cascades, gene expression changes, and production of antimicrobials and defense hormones, contributes to restricting pathogen colonization. PTI activation can trigger a systemic response known as Induced Systemic Resistance (IRS), enhancing plant defenses throughout the organism and leading to Non-Host-Resistance. The potential of PTI activation to enhance a plant’s overall defensive capacity is a promising strategy to improve crop health. PTI activation at infection sites triggers the production of mobile signals within the plant, which then spread IRS throughout the plant, enhancing its overall defensive capacity. Flg22 and xyn11, two well-known MAMPs, trigger PTI in tomato, activating various defense responses and, interestingly, including IRS in tomatoes and other plants.
Plant roots, often overlooked in discussions of plant immune systems, possess their own immune system, though less potent than leaves. They respond to MAMPs like Flg22 and chitin, but with weaker production of defense chemicals. Despite this difference, roots activate various defenses like PR proteins and callose deposition. Uniquely, roots secrete antifungal secondary metabolites like flavonoids. These root exudates play a crucial role in shaping the surrounding microbiome, attracting beneficial microbes, and possess antimicrobial activity itself. Studies have shown that root exudate composition can be manipulated to influence the soil microbiome and potentially enhance plant growth. This underlines the importance of considering roots in our understanding of plant immune systems, particularly how defense responses are displayed in the root after immune activation in leaves in terms of a systemic immune response. This often overlooked aspect is crucial for a comprehensive understanding of plant immunity.
Plants and microbes communicate two-way, establishing an interaction, by instance, plant root exudates influence the composition of the rhizosphere microbiome, which in turn regulates plant growth and immunity. Research suggests that specific bacteria within the rhizosphere microbiome can enhance plant immunity. In fact, transplanting the microbiome from a resistant tomato variety to a susceptible one improved disease resistance. Understanding this plant-microbiome-soil interaction is crucial for developing sustainable agriculture. Our ongoing research investigates how soil type influences tomato immunity and its connection to the soil microbiome. Preliminary results show that different soil types affect the strength of plant immunity responses, even though the overall bacterial types (phyla) are similar. Interestingly, specific bacterial isolates from a soil type with higher immunity were able to directly trigger plant defense mechanisms. Unraveling the intricate interplay between soil type, the rhizosphere microbiome, and tomato immunity holds the key to unlocking sustainable and resilient agricultural practices.
This proposal aims to investigate the potential of targeted Pattern-Triggered Immunity (PTI) activation in tomato leaves to enhance plant defense against diverse pathogens. We hypothesize that leaf application of microbial elicitors (flg22 and Xyn11) will trigger PTI, leading to changes in root gene expression and root exudate composition. These alterations are expected to enrich beneficial bacteria in the rhizosphere microbiome, ultimately enhancing resistance against both the foliar pathogen Pseudomonas syringae pv. tomato and the soil-borne pathogen Fusarium oxysporum f.sp. lycopersici. To achieve this, we have defined three specific objectives: 1) Evaluate the impact of leaf-applied elicitors on pathogen susceptibility, root gene expression, root exudate composition, and soil microbiome composition. 2) Develop synthetic exudates mimicking PTI-activated plants and construct synthetic microbial communities potentially containing beneficial bacteria. 3) Assess the effectiveness of leaf-applied elicitors and synthetic microbial communities on the root microbiome and plant health under field conditions. With this, we aim to elucidate the mechanisms by which leaf-based PTI activation influences root-level processes and shapes the rhizosphere microbiome to enhance tomato plant defense against various pathogens. The findings hold promise for developing novel and sustainable strategies for disease management in tomato production.

A. fragariae ataca las partes aéreas de las plantas y el nematodo puede adoptar
comportamientos de endo y ectoparásito. El nematodo puede pasar por múltiples ciclos de vida
en una temporada de crecimiento de la frutilla cuando se presentan condiciones favorables. Los
nematodos penetran a través de los estomas y ocasionan daños en coronas, estolones, follaje,
brotes nuevos e incluso en las frutas. El riesgo que representa Af en la agricultura es muy alto
ya que se han reportado más de 600 especies de plantas de 47 familias que sirven de
hospedadores, algunas de ellas con relevancia para la agricultura familiar campesina regional
como: cebollas, cebollines, ajos (entre otras), y ornamentales (peonías, begonias, helechos,
etc).
De acuerdo a datos recopilados por INDAP a través de sus programas de PRODESAL y SAT
cerca del 90% de la actividad productiva de la frutilla en la región de O’Higgins está concentrada
en la agricultura familiar campesina (AFC) (101 productores) y 24 % corresponde predios
manejados por mujeres. La mayoría de éstos concentrados en las comunas del Secano Costero
de la región. Sin embargo, a medida que el problema del Af avanza, se han ido detectando otros
pequeños productores en otras comunas de la región que no son beneficiaros de instituciones
como el INDAP pero que también presentan problemas. En este escenario, las medidas que se
puedan tomar para el control de Af toman mayor relevancia, porque su presencia tiene
consecuencias no sólo fitosanitarias sino económicos y sociales.
Aphelenchoides fragariae es difícil de manejar debido a que poseen un ciclo de vida robusto que
les permite permanecer vivos en la planta, material vegetal seco y suelo. Los nematodos adultos
pueden sobrevivir a la desecación y permanecer inactivos durante varios meses. Además, los
pesticidas sintéticos que se usan para su control tienen una eficiencia limitada. Es por ello, que
para tener un control efectivo de Af, es imprescindible cambiar los paradigmas de control
tradicionales por un sistema de manejo integrado que sea i) de fácil adopción, ii) que permita
generar ingresos a pesar de la plaga y iii) que posea componentes que protejan al medio
ambiente de la dependencia de pesticidas sintéticos y iv) que proteja el tejido social y económico
de la actividad productiva. Por lo tanto, y tomando en cuenta la agresividad de esta plaga, es
importante tomar medidas urgentes para reducir el impacto de Af a largo plazo.

Proyecto UOH

Apoyo a la creación de centros de investigación UOH 2023.

El constante aumento de la población humana exige una producción de alimentos que sea rápida y sostenible. Debido a esto, los fertilizantes químicos se han utilizado extensamente, a menudo en exceso, lo que genera múltiples problemas. Esto hace que la sostenibilidad agrícola a mediano y largo plazo dependa de la implementación de alternativas más accesibles y ecológicamente seguras. La productividad agrícola mundial se enfrenta a dificultades debido a tensiones humanas, abióticas y ambientales causadas por el cambio climático. Este proyecto busca resolver estos desafíos mediante el estudio de estrategias sostenibles para mejorar la eficiencia en la producción de maíz en el centro-sur de Chile. El proyecto propone evaluar el impacto de estas estrategias en la absorción y removilización de nutrientes, la sanidad vegetal, así como en el rendimiento y calidad del maíz. En Chile, el maíz desempeña un papel vital en la agricultura, tanto en la alimentación humana como animal. Se prevé que los resultados de esta investigación impulsen una producción de maíz más sostenible y resistente ante los retos ambientales y económicos actuales en la región centro-sur de Chile.

Proyecto UOH

Las pérdidas de calidad de la fruta durante la post cosecha, es un problema global para la industria de la cereza. Estas son principalmente: perdida de firmeza, daños mecánicos, desórdenes fisiológicos, pudriciones por hongos y una mala apariencia del pedicelo. Estás pérdidas pueden ir de 15 a 30%. La deshidratación y el pardeamiento de la fruta durante el tránsito y comercialización afecta la apariencia, sobre todo la del pedicelo lo que disminuye la aceptación del consumidor. Adicionalmente, la pérdida de agua acelera la degradación de la clorofila perdiendo el pedicelo su color verde característico. Prolongar el periodo donde la fruta se encuentra en una calidad comercializable luego del tránsito a destino es muy importante para países que, como Chile, necesitan de largos períodos de tránsito para llegar a sus mercados. Estos períodos se han alargado por problemas logísticos de transporte como los asociados al COVID-19, en 2022, que en el caso Chileno pasaron de 35 a 50 días, causando pérdidas por más de USD 1.000 millones.
Actualmente, la industria exportadora de la cereza utiliza una metodología estándar basada en la sanitización y aplicación de fungicida en la línea de procesamiento y en el control de la cadena de frío y humedad y de la razón CO2/O2 durante su transporte. Pese a toda la tecnología existente, aún se pierde 20 a 30% de fruta de alta calidad, estimado en unos USD 850 millones por temporada. Esta cifra aumenta al existir problemas logísticos en los puertos y aduanas de destino, arriesgando la rentabilidad anual de esta industria. Dar a la cereza una mejor vida en poscosecha, es un desafío mayor que requiere nuevas tecnologías de bajo costo. Basado en nuestra experiencia con inductores de NO para: la reducción de abscisión de frutos, el rompimiento de dormancia (1); la inducción de clorofila (2) y en resultados no publicados sobre el efecto del NO en la calidad de la cereza, se propone una formulación y un método de aplicación de inductores de NO en etapas claves del proceso y transporte de la cereza. En ensayos preliminares hemos observadoque tratamientos con el generador de NO, Sodio Nitroprusiato, se alcanza a aumentar el tiempo de la cereza de calidad hasta 40 días. Por lo que en esta propuesta nuestra hipótesis es que: La aplicación de Óxido Nítrico en la línea de procesamiento y/o transporte de la cereza de exportación a través de una formulación a base a Nitroprusiato de Sodio mejora su postcosecha prolongando el periodo de calidad comercializable de la fruta. Esperamos que cuando esta tecnología alcance un nivel de TRL9 tendrá como función crítica asegurar la calidad de las cerezas en periodos de transporte superiores a 40 días. En la 1° etapa se llegará a TRL6, optimizando dosis y formas de aplicación y comprobando resultados en destino. Esto se hará en especial durante el vaciado y desinfección de frutos en agua para que el NO difunda en la pulpa, active sus antioxidantes y permita la mantención del pedicelo verde, la reducción de pudriciones y otros parámetros como el pardeamiento en variedades bicolores.

Apoyo a la creación de centros de investigación UOH 2023.

Diseñar e implementar un >Laboratorio de Ecosistema de Humedales para el desarrollo y transferencia de herramientas biotecnológicas sustentables para la Regíon e O’Higgins, mediante monitoreo, extensión y educación