We propose a three-stage study to explore the roles of BCRNF on NUE, wheat productivity, and nutritional grain quality. In Stage 1, we will assay the effect of BCRNFs on N-dynamics and chemical soil properties through soil incubations performed under controlled conditions for 90 days. We will measure N-losses periodically through volatilization of NH3 and NO2. Additionally, we will quantify potentially mineralizable nitrogen (PMN), changes in the C:N ratio, and changes in pH and soil nutrient content during nine sampling dates. In Stage 2, two independent experiments will be conducted to evaluate the interaction among BCRNFs with soil and its effect on the morphological, physiological, and biochemical plant adaptive strategies related to NUE. In Experiment 1, wheat will be harvested at the pre-anthesis growth stage, and plant growth parameters and N concentration in tissues will be used to determine N uptake efficiency (NUPE). Additionally, it will measure plant adaptative strategies related to N-uptake, such as root architecture, exudation of organic acids by roots, and changes in enzymatic and microbial activities in the soil. In Experiment 2, wheat plants will be harvested at the maturity stage to evaluate the relationship between grain yield and N concentration to determine N utilization efficiency (NUTE). Plant adaptive strategies related to NUTE will also be assessed, including N-translocation and remobilization, CO2 assimilation rate (A), stomal conductance (gs), photosynthesis per unit of N, PNUE. In addition, the leaf response to the fluorescence and stay green trait will also be performed. The amount of nitrogen in grain derived from the fertilizer (Ndff) will be calculated using the δ15N values obtained from grains. In Stage 3, the effect of BCRNFs on wheat productivity and nutritional quality will be evaluated in field conditions. The trials will be conducted over two agricultural seasons, and the impact of BCRNFs on soil and plant samples will be assessed at three different stages: anthesis, soft dough grain, and hard dough grain. During these stages, the chemical properties of the soil, as well as microbial and enzymatic activities, will be evaluated. Photosynthetic parameters such as A, gs, Ci, E, Fo, Fm, and QY will be quantified. The plant height, harvest index, and yield components will be assessed at the end of each growing season. Grain quality indicators like protein content, gluten levels, and sedimentation rate will also be measured. Finally, the amount of nitrogen in grain derived from the fertilizer (Ndff) will be calculated using the δ15N values obtained from grains. This proposal focused on understanding the interconnections among soil, N-fertilizer, and plant physiology, using wheat as a model crop. The primary aim is to boost N management strategies in agriculture, ensuring a balance between productivity and sustainability. The initiative seeks to create a technological solution to enhance NUE, reduce environmental impact, and ensure global food security.
The state of Rio de Janeiro presents very varied relief forms, with marked topographic contrasts, with expressive spatial and temporal climatic variability. Besides these factors, the history of colonization and differentiated policies have contributed for the agricultural production in Rio de Janeiro to present distinct regional dynamics, with differentiation in land
occupation and use and diversification of economic activities, which, as a function of the different levels of soil fragility, have generated different degrees of degradation. Carbon (C), nitrogen (N) and phosphorus (P) concentrations and stoichiometry play important roles in biogeochemical cycles of the ecosystems, yet it is still unclear how the allocations of C, N and P concentrations and stoichiometry of soils and its coexisting vegetation, including leaf litter, are related. Thus, the general objective of the project is to determine whether there are significant differences and influence of C:N:P stoichiometry ratios of the soil and coexisting vegetation including litter in each study area and examine how and to what extent soil and soil management conditions it influence the physical and soil chemistry in two contrasting physiographic regions of the State of Rio de Janeiro. Two regions of the State were selected to be studied, namely: Norte Fluminense and Costa Verde regions. These regions present different degrees of soil degradation due to different forms of use and occupation, soils and climate. The current scenario in some regions of the State of Rio de Janeiro shows that natural vulnerability and inadequate soil management can compromise the sustainability of the soil in the medium
and long term. This proposal is associated with the thematic project entitled Soil quality indicators in areas with different histories of use and occupation in the State of Rio de Janeiro funded by the Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro (FAPERJ) by through the Support Program for Thematic Projects in the State of Rio de Janeiro, FAPERJ
Notice No. 28/2021. In this context, it is essential to develop research that can serve as a guide for the adoption of conservationist soil management, essential for the sustainability of agricultural production. Furthermore, the results of studies developed with the collaboration of farmers in the field encourage them to adopt new habits in agricultural activities
En esta propuesta consideramos que la prospección y detección temprana de fitopatógenos
constituye una iniciativa altamente necesaria de abordar de una manera colaborativa e
integrada con los productores y otros integrantes del sistema olivícola. Lo anterior, debido a
que hay escaza información sobre los patógenos bacterianos y virales que atacan al cultivo
del olivo en Chile, como así también, de los insectos vectores que se asocian con la
diseminación de estos. Por otra parte, la información disponible a nivel nacional se condice
con acciones aisladas y reactivas, es decir, que una vez se presenta el problema se actúa en
consecuencia.
Realizar prospecciones colaborativas con actores del sistema productivo, periódicas y
preventivas serán significativas para aplicar medidas de gestión y/o manejo y cuarentena. En
el hecho, la bacteria Xylella fastidiosa (agente causal del síndrome de declive rápido del olivo;
OQDS), se encuentra ausente para el cultivo del olivo en Chile, no obstante, existe un alto
riesgo de ingreso y propagación de esta bacteria si no se realiza una vigilancia activa, en
particular, del material de propagación y en maquinaria agrícola que proviene de países
europeos donde el impacto de esta bacteria en olivos centenarios ha sido significativo, como
lo ocurrido en la región de Apulia (Italia).
Adquirir mayor información de como el cambio climático acelerado impacta en la incidencia de
enfermedades emergentes, y en fitopatogenos que se encuentran en estado de latencia en el
cultivo del olivo. En este aspecto, se desconoce el efecto en la distribución e impacto de
muchos fitopatógenos, lo que consideramos es de alto riesgo para la seguridad alimentaria y
sostenibilidad de la producción, en este caso de la olivicultura y oleicultura.
Proveer de información relevante para sostener una total y profunda vigilancia que permita al
SAG asegurar que la maquinaria agrícola que ingresa a territorio nacional, se encuentre exenta
de material vegetal contaminado de procedencia. Para labores de cosecha se ha optado por
el ingreso de maquinaria agrícola (regulado por normativas vigentes) proveniente de países
europeos (principalmente España) donde se ha reportado enfermedades asociadas a virus y
bacterias fitopatógenas de carácter cuarentenario para Chile; esta situación involucra un alto
riesgo para la sanidad de los olivos de la región y del país.
Contribuir en informar y educar a los productores, asesores técnicos e identidades públicas
que forman parte del sistema productivo olivícola de la región de OHiggins en tópicos de
fitosanidad del cultivo del olivo, entregará herramientas y mayor comprensión de los
fenómenos asociados a la salud del olivo en condiciones locales. Por otra parte, los desafíos
que deben resolver los productores en materia de fitosanidad pueden en algunas
oportunidades ser limitadas o deficientes por falta de información, y en consecuencia no
determinar la estrategia o táctica más apropiada para el control de enfermedades en plantas.
También, notamos del Diagnostico territorial participativo un gran interés por parte de los
productores en proteger la salud de sus olivos, a través de la detección temprana de problemas
fitosanitarios que eviten una contaminación masiva en olivos propios y vecinos.
Boosting Nitrogen Use Efficiency with Biochar-based Controlled-Release Fertilizer: A Pathway from Soil to Plant and Sustainability to Productivity
Fluctuaciones glaciares del Cuaternario tardío en Chile central: bases para comprender el pasado, presente y futuro del clima.
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 OHiggins 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.
Targeting Pattern-Triggered Immunity to Engineer Root Microbiomes for Improved Plant Health
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.
Sistema integrado de manejo del nematodo de la frutilla SIMCANEM un modelo sustentable y de innovación para la agricultura familiar campesina en la región de O´Higgins
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 OHiggins 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.
Evaluación del potencial de captura de carbono en relaves mineros de la Mina El Teniente, Chile
Calidad de agua en una cuenca de alta montaña afectada por la degradación de
la criosfera
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 OHiggins 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.