El cromatógrafo permite evaluar aspectos tan importantes como la calidad de la fruta, cantidad y tipos de azúcares que tiene, o algunos compuestos nutricionales que puedan ser de valor en la investigación y en la valorización de los productos agrícolas

El aumento de los recursos tecnológicos y la automatización de los procesos agrícolas ha contribuido en gran medida al desarrollo de nuevas tecnologías que permiten caracterizar y evaluar el fenotipo de las plantas. Específicamente, las tecnologías de fenotipado de plantas son muy importantes para acelerar los programas de
mejoramiento en cultivos agronómicamente importantes, y contribuyen en el proceso de selección para el desarrollo y posterior lanzamiento al mercado de nuevas variedades y cultivares. Los sistemas de visión unidimensionales (1D) y bidimensionales (2D) han sido una parte integral de la implementación exitosa de la automatización agrícola y la robótica en los procesos agrícolas. Sin embargo, las técnicas basadas en imágenes en 2D son insuficientes para investigar las estructuras espaciales de las plantas. En este sentido, la reconstrucción por medio de imágenes 3D de plantas y la adquisición de su información espacial es una forma alternativa eficaz para resolver estos problemas. En este sentido, el objetivo del presente proyecto es obtener de forma automática la estructura tridimensional del sistema de arquitectura de raíces de una planta e identificar parámetros morfológicos asociados con dicha estructura. Para ello se propone construir un prototipo, a partir de cámaras de bajo costo, para la reconstrucción automatizada de la estructura 3D de plantas, junto con la posterior detección y medición de los rasgos morfológicos de esta misma.

NA

La sequía representa más del 80% de los daños y pérdidas de los cultivos en todo el mundo. En la zona
Central de Chile se han presentado 9 años de sequía ininterrumpida desde el 2010, con un déficit promedio
de precipitaciones de 20 a 40%. Esto ha generado que el 88% de los agricultores de la zona central reporten
un incremento en la ocurrencia de sequía en sus cultivos, siendo este el principal estrés abiótico asociado a
la pérdida de cosechas y suministro sostenible de alimentos. La adaptación o tolerancia al estrés hídrico en
los cultivos, está asociada con la modificación de diversas respuestas morfológicas y fisiológicas de las
plantas, entre las que se incluyen cambios en el desarrollo del sistema radicular, ajustes en la tasa de
crecimiento, inducción del cierre de estomas, ajuste osmótico, activación de enzimas antioxidantes,
acumulación de fitohormonas y la regulación transcripcional de muchos genes.
La sandía (Citrullus lanatus (Thunb.) Matsum. and Nakai) es una de las especies más cultivadas de la
familia Cucurbitaceae, debido a su importancia económica, alto valor nutricional y beneficios para la salud
(por ejemplo, antioxidantes, carotenoides, citrulina, flavonoides, vitaminas (A, B y C) y minerales). La
producción mundial de sandía para el 2020 fue de 101.62 millones de toneladas aproximadamente, lo que
la sitúa como la segunda fruta fresca más producida a nivel mundial. Particularmente en Chile, en el año
2020, la sandía fue la decimotercera fruta más producida (57,382 mil toneladas), siendo la región de
O’Higgins la principal productora del país. El cultivo de sandía prospera mejor en áreas cálidas, ya que
requiere altas temperaturas (>25°C) para un crecimiento óptimo. Aunque la sandía prefiere un ambiente
cálido y seco, es conocida por su alta susceptibilidad al estrés hídrico, por lo que su rendimiento está asociado
a la disponibilidad hídrica en la región o áreas en que se cultive. En este sentido, una de las principales
estrategias para reducir las pérdidas de producción agrícola en condiciones de estrés hídrico, es el cultivo de
variedades de alto rendimiento injertándolas en portainjertos tolerantes a este tipo de estrés, con un sistema
radicular eficiente en el uso del agua, como por ejemplo, Lagenaria siceraria. Particularmente, L. siceraria es
una especie perteneciente a la familia de las Cucurbitaceae, la cual es utilizada como portainjerto para el
cultivo de la sandía, debido a que presenta resistencia a bajas temperaturas y enfermedades transmitidas a
nivel de suelo (por ejemplo, Fusarium). Se ha informado que L. siceraria es más tolerante a la sequía en
comparación con otras cucurbitáceas, ya que aumenta la absorción de agua y nutrientes del suelo, ayudando
al crecimiento de las plantas. Sin embargo, el uso de L. siceraria como portainjerto de sandía para enfrentar
el estrés hídrico es limitado o nulo, particularmente existe desconocimiento de los mecanismos moleculares
por el cual los portainjertos controlan el crecimiento de las plantas injertadas frente al estrés.
Bajo condiciones de estrés hídrico, las raíces son el primer órgano que percibe la falta de agua en el
suelo, y comunican esta restricción como una señal de estrés a los brotes. En este sentido, se ha reportado
que en injertos de solanáceas y vitáceas el portainjerto induce una reprogramación transcripcional extensa
en los brotes, especialmente de genes que participan en la transducción de señales de fitohormonas.
Particularmente, el Ácido Abscísico (ABA) desempeña un papel fundamental en la regulación del crecimiento
y la defensa de las plantas en situaciones de estrés hídrico, ya que se ha descrito como un integrador central
que vincula y reprograma las complejas cascadas de señalización adaptativa en respuesta al estrés hídrico.
Sin embargo, ABA no es la única fitohormona involucrada en la respuesta al estrés hídrico, ya que se ha
descrito que otras fitohormonas, tales como, ácido salicílico, ácido jasmónico y auxinas, están asociadas a la
regulación del crecimiento en condiciones de estrés hídrico, interactuando entre ellos mismos y/o con otros
factores. Por lo tanto, considerando lo señalado anteriormente, se plantea la hipótesis de que la tolerancia
al estrés hídrico en sandía injertada sobre L. siceraria está relacionada con el aumento en la expresión de
genes relacionados con la biosíntesis, metabolismo y señalización de ABA y otras fitohormonas en las hojas
del injerto C. lanatus y las raíces del portainjerto L. siceraria, lo cual confiere tolerancia al estrés hídrico en
C. lanatus. Cabe destacar que, los resultados generados en este estudio, contribuirán a la comprensión de
las respuestas a la sequía en las plantas, asociadas a diferentes fitohormonas, y servirán como un recurso
público disponible para futuros estudios de expresión génica, genómicos y funcionales de C. lanatus y L.
siceraria.

La agricultura es una de las principales actividades económicas de la Región de O’Higgins, con un PIB que alcanza al año 2021 el 12,8% de representación a nivel nacional. El éxito productivo regional
depende en gran medida de las condiciones edafoclimáticas que preponderan en las zonas cultivables y/o aptas para la agricultura. Sin embargo, el actual escenario de cambio climático genera
una alteración de estas variables climáticas, con cambios evidentes en la variabilidad de las precipitaciones, frecuencia e intensidad de los días cálidos y fríos, y eventos climáticos extremos
(heladas, granizo, entre otros). Consecuentemente, el impacto del cambio climático ha modificado y seguirá transformando los sistemas de producción de diversos cultivos a nivel nacional y local,
incluyendo el cambio de las zonas productivas.
Esta nueva realidad climática requiere de la pronta generación de conocimiento y la capacidad de innovar y desarrollar tecnologías inteligentes para adaptar y asegurar la producción de alimentos.
Aunque existe conocimiento de los posibles efectos del cambio climático sobre la agricultura, la literatura indica que la diversidad geográfica y climática de la producción agrícola no permite predecir
con precisión los impactos locales del cambio climático en los diferentes cultivos. Por lo tanto, la mejor forma de reducir esta incertidumbre climática es a través del desarrollo de tecnología, el
conocimiento y la innovación aplicada para adaptar y asegurar la producción de alimentos. De hecho, la Conferencia de las Partes de la Convención de Cambio Climático realizada en París (COP21),
enfatiza la necesidad de avanzar hacia una “agricultura climáticamente inteligente”, es decir, una actividad que entre en sintonía con los cambios globales, con mínima huella ambiental, altamente
eficiente en el uso de insumos, resiliente, productiva y sostenible.
Este proyecto plantea la construcción de infraestructura climáticamente inteligente como la primera cámara de simulación climática regional, la cual permitirá determinar el impacto de diferentes
escenarios de cambio climático en cultivos y variedades de importancia para los agricultores de la Región de O’Higgins de manera anticipada. Se busca responder las interrogantes asociadas a qué
cultivos son más idóneos para las distintas zonas geográficas de la Región de O’Higgins, bajo condiciones extremas de temperatura, humedad ambiental y disponibilidad de agua, entre otros
aspectos. Con la información generada se desarrollarán directrices tecnológicas y sistemas de bajo costo para la medición de parámetros ambientales, con el fin de brindar a los agricultores soporte
para la toma de decisiones a nivel local, y consecuentemente fortalecer la competitividad del sector agrícola de la Región de O’Higgins.

La presente propuesta busca generar un proceso de evaluación rápida de los efectos post-incendio a diferentes escalas, para la toma de decisiones informadas entre la academia y actores involucrados en la gestión preventiva, mitigación y de recuperación desde el suelo hasta paisajes funcionales. Considerando que (i) no se cuenta con una sistematización de los impactos de los incendios en los ecosistemas forestales a corto plazo, (ii) existe una falta de conocimiento sobre el papel que desempeña el suelo en la respuesta de la vegetación frente a incendios de diversas intensidades y severidades, y (iii) se ha experimentado un aumento significativo en la investigación basada en sensores remotos debido a su alcance espacial y temporal, la presente propuesta consiste en la creación de un prototipo de evaluación multiescala para la toma de decisiones interdisciplinarias post-incendios forestales: recuperando los servicios ecosistémicos desde el suelo a paisajes multifuncionales. El producto obtenido como prototipo de solución será un proceso de levantamiento y validación de información que permita integrar el conocimiento científico-técnico a la toma de decisiones post-incendios. El proceso de construcción del prototipo busca generar las bases para impactar de manera positiva la planificación colaborativa, proactiva e informada de las acciones de evaluación temprana de los efectos de los incendios en los ecosistemas, para la prevención o mitigación de los riesgos asociados a la ocurrencia de incendios y prácticas de recuperación atendiendo dichas condiciones climáticas se hacen cada vez más evidentes.

La madera ha sido usada a lo largo de la historia para crear objetos, muebles, viviendas, medios de transporte, y obras de arte. Estas piezas arqueológicas son indicadores paleoambientales esenciales para estudiar el cambio climático en regiones con poca información sobre la variabilidad climática reciente. La dendrocronología tiene un rol clave para poder comprender eventos y procesos histórico de los bosques a través de los registros presentes en los anillos de crecimiento de los árboles, y son ampliamente usados en reconstrucciones climáticas. La siguiente propuesta busca datar y estudiar piezas de madera históricas (estructuras patrimoniales) y prehistóricas (pseudo fósiles de la laguna de Tagua Tagua) de la región de O’Higgins, utilizando una aproximación interdisciplinaria entre dendrocronología, arqueología y paleoclimatología. Específicamente se establecen cuatro objetivos específicos: (i) identificar y seleccionar piezas históricas de museos y/o estructuras patrimoniales con potencial dendrocronológico, (ii) explorar el yacimiento arqueológico de la Laguna Tagua Tagua como sitio de interés para la dendroarqueología utilizando radiocarbono, (iii) Construir una cronología de ancho de anillos de extensión milenaria para la región de O’Higgins, (iv) Explorar cambios en la variabilidad climática de la región de O’Higgins del cuaternario tardío utilizando la cronología regional de anillos de crecimiento y datos paleoambientales de radiocarbono. El primero se enfocará en una revisión exhaustiva de bibliografía y registros de colecciones en museos y arquitectura antigua con el fin de identificar, a partir de caracteres morfológicos y/o anatómicos, piezas de madera nativa que presenten potencial para ser utilizadas en estudios dendrocronológicos. Estas piezas serán seleccionadas con base en su relevancia histórica y capacidad para proporcionar información climática. El segundo objetivo está orientado al levantamiento de información y datos prehistóricos de piezas de madera que se puedan encontrar en la laguna Tagua Tagua, que, por medio de datación cruzada y radiocarbono, se establezca una fecha estimada de la antigüedad de las muestras. En el tercer objetivo se confeccionará una cronología regional de ancho de anillos a partir de series existentes y de nuevas piezas de madera colectadas en los objetivos anteriores. Se espera abarcar la mayor extensión temporal posible para luego, por medio de la técnica de datación cruzada, poder concatenar las series obtenidas de piezas de madera históricas y arqueológicas, y crear una serie temporal extensa de resolución anual. Finalmente, mediante análisis de regresiones lineales simples y múltiples, se explorarán diferentes reconstrucciones paleoclimáticas de la región de O’Higgins, esperando abarcar al menos los últimos 1000 años. En conclusión, esta propuesta posee relevancia en dos áreas de gran interés para el desarrollo científico de la región; en primer lugar, permitirá elaborar una serie temporal climática de la región de O’Higgins que abarque un extenso periodo histórico, lo que proporcionará una visión más amplia y detallada de las variaciones climáticas pasadas en la región y su posible relación con el cambio climático actual; y en segundo lugar, será un aporte relevante para una mejor caracterización del uso histórico de la manera y su relación con las comunidades, a través de una contextualización histórica más completa gracias a la recopilación de información y elaboración de cronologías. Por lo tanto, los resultados aportarán a la valorización del patrimonio cultural y la comprensión de los procesos climáticos de la región de O’Higgins.

Anthropogenic climate change (global change) has caused widespread negative impacts on the vitality and natural dynamics of forest ecosystems across different biomes worldwide. Such impacts are forecast to continue throughout the 21st Century, with Mediterranean-type ecosystems (MTE) being one of the most vulnerable worldwide. MTE are a global conservation priority owing to their high biodiversity, endemism and, carbon and water cycling. In particular, there are significant concerns and uncertainties about the future of tree-dominated MTEs given their vulnerability to global change and, therefore, the consequent likelihood of rapid changes in species distribution. I will assess the response and adaptation of the only Mediterranean forest ecosystems in South America to current and forecasted climate change along biogeographic gradients from sclerophyllous forest to relict mountain in central Chile, using a multi-scale approach, from shrubs to tall trees, and from seeds to ecosystem. This information will allow us to understand the stability of the trailing edge and the potential threats due to the upward migration of other species under global warming in Chilean MTE forest. To achieve these goals, I will exploit multidisciplinary approaches based on hydrology, remote sensing, dendrochronology, ecology, genetic and plant physiology, combining field, laboratory and experimental studies, with the purpose of forecasting forest. Considering that climate change is expected to drive abrupt nonlinear changes throughout the 21st century. I will include analytical approaches that can accommodate these non-linear relationships such as process-based models, non-stationary time-series models and structural equation modeling, as they can support a physiological approach that can robustly assess the forest productivity responses to future climate variability. This proposal will involve three approaches to forecasting forest resilience at different ecological scales: (i) forest-scale research to assess and predict canopy decline and change in foliar phenology using remote sensing and model-based climatic projections using in situ and ex situ data (Obj 1); population-based study assessing the current and future resilience of tree populations using demographic rates, ecophysiological indicators and genetic traits (Obj 2); regeneration-based study to investigate mechanisms of local adaptation in early life stages and potential for persistence of populations, using plant-growth chambers to simulate current and future climate condition in Chile’s MTE (Obj 3). Finally, a multivariate analysis to determine the relative resilience of forests based on information of three previous approach will be assess (Objective 4). Each projected approach will be transformed to predict change percentage, and thus, forecasted resilience rate by short-intermediate (2030-2065) and long term (2065-2100), considering the same weight of each approach. This proposal is a pioneer in global change research in ecology and biogeography due to its focus on possible migration from sclerophyllous trees to mountain forest in South American MTE. Findings will enable us to identify and predict species- and population-level resilience in the face of global climate change to inform priorities for conservation, mitigation and adaptation.

Since 2010, central Chile is experiencing a multi-dimensional crisis due to the pervasive impacts of the ongoing mega drought. Political institutions and stakeholders have responded reactively to socio-economic crises associated with the mega drought as they emerge (particularly in the agricultural and health sectors). While governments should move towards risk-based management (Wilhite et al. 2014), they require robust decision making tools to facilitate the transition. One such tool are early warning systems (EWS), which aim to reduce vulnerability and to improve response capacity of people at risk. However, the current observatory developed for Chile, While Chile current has the Chilean Agroclimatic Observatory (Verbist et al., 2016), was mainly designed for scientific purposes and has a poor user experience (UX). To this endwe propose the development of a multi-scale drought observatory for Chile that will help mitigate agricultural and ecological impacts. Using a macrosystems perspective (Heffernan et al. 2014), this observatory will integrate global climate and land satellite data with in-situ measurements from national weather stations. It will have two main components: i) monitoring climate and land variables and their impacts on agricultural and socio-ecological systems, and ii) a drought early warning system (DEWS). The drought monitoring and DEWS platforms will target three user groups – the general public, decision makers , and the scientific community – and will comply with FAIR data principles (Wilkinson et al. 2016), to enhance usability of all products. We will monitor drought-related variables at two spatial scales: the national scale (Fig. 1a) and at ii) the local scale for which we selected the Aconcagua watershed (Fig 1b). Local-scale measurements will also be used to validate and improve drought monitoring at the national scale. We selected this watershed for two reasons: i) it has been highly impacted by drought (Fig. 2c, showing the extreme drought conditions across the watershed), which have triggered several conflicts this year (2021) between agricultural interests and groups concerned with access to drinking water; and ii) this watershed will provide a preview of the future for other watersheds that have yet to experience the evolving, multi-dimensional impacts of similarly extreme droughts.

The Mediterranean-type ecosystems of central Chile are highly biodiverse and rich in species that occur nowhere else, furthermore, they represent the entire Mediterranean biome of South America. However, Chile’s Mediterranean-type ecosystems are threatened due to habitat loss and degradation due to conversion for agriculture, grazing and urbanisation, habitat fragmentation and forest fires. The escalating impacts of the climate crisis now represent a critical threat to their survival. The Chilean summer of 2022-2023 has seen sudden, severe and extensive forest mortality in central Chile. The region is experiencing a period of prolonged drought dubbed the ‘Mega Drought’ (MD), where precipitation has been at least 25% lower than usual since 2010. Two exceptionally dry years occurred in 2019 and 2021, with precipitation some 80% lower than average, followed by a 50% reduction in 2022. By the end of summer 2023 widespread tree death and forest ecosystem collapse was apparent. Our understanding of where drought impacts should be felt first across the geographic distribution of a species suggests that we should see these impacts concentrated in the already hotter and drier parts of species ranges. However, in the Mediterranean climate region of Central Chile we are now seeing forests dying right across their natural distribution in mountain regions – with even those occurring in cooler locations higher in the mountains succumbing to drought-driven death. Consequently, forest mortality is witnessed across the higher elevation forests typified by the tree ‘Roble de Santiago” (Santiago Oak) as well as those lower forests typified by the peumo tree (the Chilean acorn) which is usually much more drought resistant. Neither of these dominant forest- forming trees has long-lived seeds. Consequently, there is a serious risk that as the adults die on such large scale, there will be very little potential for trees to regenerate. The risk is that forest will rapidly be replaced by shrubland ecosystems which are smaller in stature, store much less carbon, are highly flammable and with very different associated biodiversity. This exceptionally widespread forest mass mortality event in Chile presents an unprecedented opportunity to help us understand the pattern, process and implications of forest ecosystem collapse. Such an opportunity is highly rare and exceptionally valuable to help us better understand the risks to our forests at the global scale. In this project, we will conduct a detailed survey of the size and distribution of dead trees, any tree regeneration that we find from seeds and shoots and similar data from shrubs. We’ll also survey the seed bank to discover which species are most likely to regenerate from seed. We’ll use temperature and moisture sensors throughout the forest to understand small-scale variation in the climate that the trees are experiencing and link this to regeneration and the occasions where we find tree survival. As well as the plot-level data, we will access a detailed digital landscape model and survey the tree canopy using a drone mounted camera and unite these images with the field survey data so we can understand stand and canopy structure from above and below. This drone-based data will also enable us to scale up to remote sensing data from satellites so that we can understand the mortality extent and impacts at much larger spatial scales. In combination, the data will enable us to understand the extent and impacts of mortality on the forest itself, the potential for forest regeneration and the balance between tree and shrub survival and regeneration across the landscape. It will help us to understand where and why forests are dying – and what vegetation will remain after the trees die, enabling us to better plan for the impacts of climate change and to quantify what consequences forest loss will have for local and global models of carbon uptake and storage by trees.