INFORME FINAL PROYECTO FONDECYT REGULAR

Transcripción

1 INFORME FINAL GOBIERNO DE CHILE CONICVT FONDECYT PROYECTO FONDECYT REGULAR años NÚMERO PROYECTO DURACIÓN AÑO DE EJECUCIÓN RODRIGO FIGUEROA E. RUT INVESTIGADOR(A) RESPONSABLE AVDA. VICUÑA MACKENNA 4860, MACUL, SANTIAGO FONO DIRECCION rfe(á uc.ci PERÍODO QUE INFORMA 15/3/ /3/2005 HASTA DESDE CONTENIDO (MARQUE CON UNA X EL CASILLERO QUE CORRESPONDA) NO INCLUYE INCLUYE Formulario de Informe Final X Publicaciones X Resumen de Tesis Título/Grado X Información acerca de inventos y patentes X Otros (especificar) Informe Incentivo Coop. Internacional (Si corresponde) X * incluidos en Informe de Avance Firma Coinvestigadores(as) MARCELO KOGAN A. Firma Investigador(a) Responsable D UEROAE. JPJ\Ü MARLENE GEBAUER H. Fecha: 4/Marzo/2008

2 CONTENIDO DEL INFORME FINAL I. CUMPLIMIENTO DE LOS OBJETIVOS PLANTEADOS EN EL PROYECTO. Marque con una X el casillero correspondiente. Objetivos 1. Evaluar distintos métodos que permitan romper" la dorinancia de semilla de biotipos de malezas resistentes y susceptibles a herbicidas inhibidores ALS como hualtata y cyperaceas. 2. Determinar los índices de resistencia (IR) a los diferentes herbicidas inhihidores AI.S usados. Cumplimiento Total Parcial No Fundamentar el cumplimiento parcial o incumplimiento 3. Determinar la proporción de especies resistentes en el banco de semillas del suelo en tres áreas arroceras representativas (Linares. Parral y San Carlos). o 4. Determinar las posibles causas de la resistencia (sitio específico de la enzima, fl O metabolismo. translocación u otras), y si es posible. secuenciar el gen de resistencia. 5. Caracterizar mediante marcadores moleculares (AFI,P) el polimorfismo entre poblaciones de malezas resistentes provenientes de distintas localidades arroceras nacionales. 6. Caracterización de nuevos herbicidas selectivos con potencial de uso en el cultivo del arroz, determinando la probabilidad de O O desarrollo de resistencia en las malezas. Otro(s) aspecto(s) que Ud. considere importante(s) en la evaluación del cumplimiento de los objetivos planteados en la propuesta original o en las modificaciones autorizadas por los Consejos. La investigación realizada ha generado información valiosa en cantidad y calidad que sin duda está dando origen a publicaciones en revistas indexadas. Una primera publicación está siendo reenviada a Weed Technology (ver informe avance ) y hay otros dos manuscritos ya preparados para ser enviados prontamente. Aún cuando, resulta frustrante no haber podido cumplir con los plazos de publicación requeridos por Fondecyt, tenemos la convicción y el compromiso personal que el trab qjo de investigación ha cumplido con los objetivos planteados y dará frutos en publicaciones. 2

3 II. RESULTADOS OBTENIDOS Describa brevemente los resultados obtenidos en el proyecto en un máximo de cinco páginas, tamaño carta, espacio seguido. Para cada uno de los objetivos específicos, describa o resuma los resultados. Relacione las publicaciones y/o manuscritos enviados a publicación con los objetivos específicos. Incluya en anexos, la información de apoyo que estime pertinente y necesaria para la evaluación. Solo se han aoreaado comentarios de los resultados obtenidos que NO han sido re g istrados en los informes de avance entrenados ni en los manuscritos en uublicación. 1. Evaluar distintos métodos que permitan "romper" la dormancia de semilla de biotipos de malezas resistentes y susceptibles a herbicidas inhibidores ALS como hualtata (Alisma plan tago-aqua tica) y cyperaceas (Scirpus mucronatus y/o Cyperus difformis). De acuerdo a los experimentos realizados en cortadera, pasto cabezón y hualtata es posible concluir que solamente hualtata posee una condición de dormancia y que para superar este estado se requiere mantener las semillas en frío (4 C, 30 días) y escarificarlas manualmente. En cuanto a la respuesta de germinación de las semillas de cortadera y pasto cabezón a la luz, éstas son fotosensibles, mientras que semillas de hualtata son capaces de germinar sin estímulo lumínico. Se concluye además que las semillas de hualtata poseen un rango de temperatura de germinación más amplio que las semillas de cortadera y pasto cabezón, lográndose el máximo de germinación al exponer las semillas de cada especie a una temperatura óptima específica. 2. Determinar los índices de resistencia (IR) a los diferentes herbicidas inhibidores ALS usados. Los distintos experimentos realizados permitieron diferenciar - dentro de las especies de malezas del arroz estudiadas - que los mayores problemas de resistencia se presentan con el herbicida bensulfuron-metil, para el cual los índices de resistencia determinados fueron más altos para hualtata, seguida de cortadera y pasto cabezón. Un segundo herbicida, con menor grado de resistencia es metsulfuron-metil para el cual se identificaron algunos ecotipos de hualtata resistentes, pero no de las otras especies en estudio. No determinamos niveles de resistencia para el herbicida penoxulam, el cual actualmente resulta una solución útil y efectiva para los productores de arroz nacionales. 3

4 3. Determinar la proporción de especies resistentes en el banco de semillas del suelo en tres áreas arroceras representativas (Linares, Parral y San Carlos). Las muestras de suelos y semillas provenientes de campos arroceros (VII y VIII Región) colectadas durantes las tres temporadas permitieron determinar que los valores de densidad fueron máximos para cortadera (Cyperus difformis), alcanzando un promedio superior a 4 millones pl ha', y de sólo 1 a 2 millones para el resto de las especies: hualtata (Alisma plan tago -aqua tica), pasto cabezón (Schoenoplectus mucronatus) y hualcacho (Echinochloa crusga/li). Con respecto a frecuencia de aparición en los campos muestreados, cortadera también alcanzó el valor más alto (60%) de todas las especies identificadas. Es posible concluir que cortadera es la especie maleza predominante en los campos arroceros muestreados, seguida de hualtata, pasto cabezón y hualcacho. De todas las especies identificadas, hualtata presentó la mayor proporción (>90%) de individuos resistentes al herbicida bensulfuron-metil y metsulfuron-metil 4. Determinar las posibles causas de la resistencia (sitio específico de la enzima, metabolismo, translocación u otras), y si es posible, secuenciar el gen de resistencia. Claramente hemos podido determinar que la especie que presenta los mayores problemas de resistencia es hualtata y que las causas de su resistencia se deben a una alteración en el sitio activo de la enzima ALS, lo que la hace insensible al herbicida bensulfuron-metil en una gran proporción de los ecotipos estudiados. Aún cuando no nos fue posible secuenciar el gen de resistencia dentro del marco del proyecto, creemos que es promisoria línea de trabajo a continuar. S. Caracterizar mediante marcadores moleculares el polimorfismo entre poblaciones de malezas resistentes provenientes de distintas localidades arroceras nacionales. En base a los marcadores moleculares utilizados de diversidad y distancia genética de las poblaciones de hualtatas resistentes estudiadas, es posible diferenciar dos grandes grupos genéticamente diferentes, con uno de ellos subdividido en dos. Esta agrupación genética está altamente correlacionada geográficamente según latitud. El origen de esta agrupación probablemente se explique por barreras geográficas, o bien por la distribución de las aguas de regadío de arroz, la cual es la principal fuente de movimiento de semillas de las poblaciones de hualtata. 4

5 6. Caracterización de nuevos herbicidas selectivos con potencial de uso en el cultivo del arroz, determinando la probabilidad de desarrollo de resistencia en las malezas. El proyecto se centró en penoxsulam buscando su efectividad en postemergencia bajando la lámina de agua. Los datos obtenidos muestran un control efectivo para hualtata y hualcacho. Esto difiere de lo ocurrido en pasto cabezón donde el herbicida sólo reduce la altura de las plantas, ejerciendo un control ineficiente. La aparición de este nuevo herbicida proporciona a los agricultores arroceros una herramienta útil y segura. El potencial desarrollo de ecotipos con resistencia cruzada a este herbicida ocurrirá probablemente si se usa repetidamente durante años consecutivos (>3). Concientes de ello, la comercialización está siendo prevenida con recomendaciones de sólo una aplicación por temporada combinada con rotación de herbicidas con distintos mecanismos de acción (MCPA, bentazón). *

6 III. PRODUCTOS GENERADOS POR EL PROYECTO En esta sección debe incluir todo documento o material cuyo contenido corresponda substancialmente a los objetivos del proyecto que se informa y en los que se indique el N del proyecto FONDECYT. Aténgase a los formatos que se incluyen para cada tipo de producto generado. Adjunte copia de los documentos no enviados previamente a FONDECYT. Utilice las hojas adicionales que sean necesarias. Si Ud. tiene un proyecto de Incentivo a la Cooperación Internacional, destaque con(*) las publicaciones generadas como producto del mismo a continuación de las que corresponden al Regular 1. Artículos en revistas científicas nacionales o extranjeras con Comité Edítorial. Marque con una "X" lo que corresponda. Para trabajos En Prensa/ Aceptados! Enviados adjunte copia de carta de aceptación o de envío. Título del Artículo Nombre Completo de la Revista. * Resistance to Bensulfuron-methyt in Water Plantain (Alisma plantago aquatica) Populations from Chilean Paddy Fields. Rodrigo Figueroa, Marlene Gebauer, Albert Fischer y Marcelo Kogan Weed Technology Ref. bibliográfica Año: N Pág. Estado de la publicación a El Publicada E Aceptada U Enviada El En preparación la fecha.* /En Prensa Otras fuentes de *Artículo está siendo enviado en Marzo financiamiento, si las hay Título del Artículo Nombre Completo de la Revista. * Weed Community in Chilean Paddy Soils Rodrigo Figueroa, Horacio Gilabert y Marcelo Kogan Weed Biology and Management o Crop Protection Ref. bibliográfica Año: Vol. N Pág. Estado de la publicación a la fecha.* Otras fuentes de financiamiento, si las hay E Publicada E Aceptada Enviada El En preparación En Prensa *Artículo será enviado durante Abril Título del Artículo * Requerimientos de Germinación de Cyperus difformis y Schoenoplectus mucronatus Rodrigo Figueroa y Marcelo Kogan Nombre Completo de la Revista. Agricultura técnica o Ciencia e Investigación Agraria (ambas 151) Ref. bibliográfica Año: N Pág. E Publicada E Aceptada E Enviada U En preparación Estado de la publicación a la fecha.* /En Prensa Otras fuentes de * Manuscrito será enviado durante el primer semestre (Junio 2008) financiamiento, si las hay 6

7 2. Otras publicaciones/ productos. Título International survey of herbicide resista nce weeds Tipo de publicación o L Monografía L Seminario /Taller Curso producto Fl Libro x Informe Técnico Capítulo de Libro n Software Marque con una "X- lo que Mapa Patente corresponda Exposición de Arte Otro. Especificar: Editor(es) (Libros o Capítulos de Libros) Nombre de la Editorial! Organización de Publicación Rodrigo Figueroa lan Heap País: Estados Unidos Ciudad: Oregon Fecha: Presentaciones a Congresos Nacionales e Internacionales. Adjunte copia del resumen o texto de la ponencia y de la tapa del libro de Resúmenes, si no la ha enviado previamente. Título de la Ponencia Nombre del Congreso Nuevo herbicida para el control de malezas en el cultivo de arroz Kogan, M., Alister, C., Gómez, P y R. Figueroa 56 Congreso Agronómico de Chile País: Chile Ciudad: Chillán Fecha: 11-14,Oct, Título de la Ponencia Nombre del Congreso Comunidad infestante de malezas presentes en suelos arroceros y su poder germinativo. Figueroa, R., Azócar, M.P., Kogan, M. y M. Gebauer. 57 Congreso Agronómico de Chile Fecha: 17-20, Oct, 2006 Título de la Ponencia Nombre del Congreso Alisma plan tago-aquatica resistente a metsulfuron y bensulfuron (Sulfonilureas) y sensible a penoxsulam (Triazolopirim di na), todos herbicidas inhibidores ALS recomendados en el cultivo del arroz. Kogan, M., Muñoz, MA., Figueroa, R. y M. Gebauer. 57 Congreso Agronómico de Chile Fecha: 17-20, Oct,

8 PTítulo de la Ponencia Nombre del Congreso Comprobación de resistencia a bensulfuron en plántulas de hualtata (Alisma plan tago-aqua tica) mediante ensayo enzimático in vivo deals Gebauer, M., Cordovez, G., Kogan, M. y R. Figueroa 570 Congreso Agronómico de Chile Fecha: 17-20, Oct, 2006 Título de la Ponencia Nombre del Congreso Weed species in paddy rice soils in Chile and their response to sulfonylurea herbicides Figueroa, R., Gebauer, M., Kogan, M. and A. Fischer Sth Internacional Weed Science Congress País: Canadá Ciudad: Vancouver Fecha: Junio, Tesis y lo Memorias en ejecución y o terminadas en el marco del proyecto. Adjunte copia del resumen no informado anteriormente y certificación de aprobación, si corresponde. Título de la Tesis del de los Alumno(s) Título/ Grado Título de la Tesis del/ de los Alumno(s) Título/ Grado Respuesta de pasto cabezón (Schoenoplectus mucronatus) a bensulfuron metil Alumna: Magdalena Reszka Cabello Tutor : Rodrigo Figueroa Ingeniero Agrónomo/Licenciado en Agronomía Pontificia Universidad Católica de Chile, Facultad de Agronomía e Ing. Forestal, de Ciencias Vegetales. Fecha de Inicio: Feb-2005 Fecha de Término: Dic-2005 Dosis de respuesta a herbicidas inhibidores ALS de especies de malezas asociadas al cultivo del arroz Alumna: María Antonieta Muñoz Zapata Tutor : Rodrigo Figueroa - Marcelo Kogan Magíster en Cs. Vegetales Pontificia Universidad Católica de Chile, Facultad de Agronomía e Ing. Forestal, de Ciencias Vegetales. Fecha de Inicio: Dic-2005 Fecha de Término: Dic-2006

9 Título de la Tesis del/ de los Alumno(s) Título! Grado Determinación de la actividad de acetolactato-sintasa (ALS) de ecotipos de Alisma plantago aquatica resistentes y susceptibles a herbicidas ALS Alumna: Gabriela Cordovez Avendaño Tutor : Marlene Gebauer- Rodrigo Figueroa Licenciada en Ciencias Biológicas Pontificia Universidad Católica de Chile, Facultad de Ciencias Biológicas Fecha de Inicio: Ene-2006 Fecha de Término: Ago-2006 Título de la Tesis del/ de los Alumno(s) Título! Grado Determinación de la Resistencia a Bensulfuron-metil de Cyperus difformis y Alisma plan tago -aqua tica Alumna: María Antonieta Muñoz Zapata Tutor : Marcelo Kogan - Rodrigo Figueroa Magíster en Producción de cultivos Pontificia Universidad Católica de Chile, Facultad de Agronomía e Ing. Forestal, de Ciencias Vegetales. Fecha de Inicio: Dic-2005 Fecha de Término: Mayo 2007 Título de la Tesis del/ de los Alumno(s) Título! Grado Respuesta de ecotipos de Alisma plan tago -aqua tica y Cyperus difformis a herbicidas ALS mediante bioensayos enzimticos in Vitro Alumna: Gabriela Cordovez Avendaño Tutor : Rodrigo Figueroa Magíster en Ciencias Vegetales (en curso) Pontificia Universidad Católica de Chile, Facultad de Agronomía e Ingeniería Forestal Fecha de Inicio: Marzo-2007 Fecha de Término: Dic-2008

10 Título de la Tesis del/ de los Alumno(s) Título! Grado Caracterización de la germinación y dormancia de las malezas acuáticas Alisma plan tago -aqua tica L., Cyperus difformis L. y Schoenoplectus mucronatus L. y su_respuesta _ala_ temperatura _y_luz Alumna: María Paz Azocar Reyes Tutor : Rodrigo Figueroa Ingeniero Agrónomo/Licenciado en Agronomía Pontificia Universidad Católica de Chile, Facultad de Agronomía e Ing, Forestal, de Ciencias Vegetales. Fecha de Inicio: Ene-2006 Fecha de Término: Ago-2006 Título de la Tesis del de los Alumno(s) Título! Grado Establecimiento de un protocolo de marcadores moleculares de tipo AFLP en Alisma plantago-aquatica, maleza del cultivo de arroz en Chile Alumna: Karen Bustamante Guajardo Tutor : Marlene Gebauer Licenciada en Ciencias Biológicas Pontificia Universidad Católica de Chile, Facultad de Ciencias Biológicas Fecha de Inicio: Ene-2006 Fecha de Término: Ago-2006 IDJ

11 IV. DESTAQUE OTROS LOGROS DEL PROYECTO TALES COMO: Estadías de investigación. Formación de recursos humanos exceptuando tesistas ya informados. Actividades de difusión y/o extensión en la temática del proyecto. Cualquier otro logro no contemplado en los ítem anteriores y que Ud. quiera destacar. El marco del proyecto ha permitido desarrollar y estrechado el vínculo profesional con el Dr. Fischer (UC, Davis) a través del trabajo en las publicaciones conjuntas relacionadas con el proyecto, y vislumbramos mantener ese contacto a futuro. Dentro del proyecto ha sido posible realizar siete tesis de pre/postgrado, cuatro presentaciones en congresos nacionales y una de carácter internacional. Los resultados obtenidos debieran traducirse en al menos dos publicaciones indexadas (ISI).

12 V. RESUMEN Describa en forma precisa y breve el tópico general del proyecto, sus metas y objetivos y los resultados s. Utilice un lenguaje apropiado para la comprensión del público no especialista en el tema. Esta información podrá ser difundida. (No debe exceder este espacio en fuente Verdana 9) El presente proyecto tuvo por objetivo general comprobar y caracterizar con una base científica la existencia de resistencia en especies malezas del arroz a diferentes herbicidas SU, y otros inhibidores ALS ("resistencia cruzada"), así como también el generar antecedentes con respecto a características eco fisiológicas de esas especies de malezas. De acuerdo a los trabajos de investigación realizados en cortadera (Cyperus difformis), pasto cabezón (Schoenoplectus mucronatus) y hualtata (Alisma planta goaquatica) ha sido posible concluir que solamente hualtata posee una condición de dormancia y que para superar este estado se requiere mantener las semillas en frío (4 C, 30 días) y escarificar/as manualmente. En cuanto a la respuesta de germinación de las semillas de cortadera y pasto cabezón a la luz, éstas son fotosensibles, mientras que semillas de hualtata son capaces de germinar sin estímulo lumínico. Además se concluyó que hualtata posee un rango de temperatura de germinación más amplio que las semillas de cortadera y pasto cabezón, lográndose el máximo de germinación al exponer las semillas de cada especie a una temperatura óptima específica. Dentro de las especies de malezas del arroz estudiadas, los mayores problemas de resistencia son al herbicida bensulfuron-metil, para el cual los índices de resistencia determinados fueron más altos para hualtata, seguida de cortadera y pasto cabezón, Un segundo herbicida, con menor grado de resistencia es metsulfuron-metil para el cual se identificaron algunos ecotipos de hualtata resistentes, pero no de las otras especies en estudio. No se determinaron niveles de resistencia para el herbicida penoxulam, el cual actualmente resulta una solución promisoria y efectiva para los productores de arroz nacionales. De acuerdo con las muestras de suelos y semillas provenientes de campos arroceros (VII y VIII Región) colectadas durantes las tres temporadas, se pudo determinar que los valores de densidad fueron máximos para cortadera, alcanzando un promedio superior a 4 millones pl ha`, y de sólo 1 a 2 millones para el resto de las especies: hualtata, pasto cabezón y hualcacho. Con respecto a frecuencia de aparición en los campos muestreados, cortadera también alcanzó el valor más alto (60%) de todas las especies identificadas. Es posible concluir que cortadera es la especie maleza de importancia económica predominante en los suelos arroceros muestreados, seguida de hualtata, pasto cabezón y hualcacho (Echinochloa cruz-galli). De todas las especies identificadas, hualtata presentó la mayor proporción (>90%) de individuos resistentes al herbicida bensulfuron-metil y metsulfuron-metil. Las causas de su resistencia se deben a una alteración en el sitio activo de la enzima que hace insensibles a una gran proporción de los ecotipos estudiados para el herbicida bensulfuron-metil. Aún cuando no nos fue posible secuenciar el gen de resistencia dentro del marco del proyecto, creemos que es una promisoria línea de trabajo a continuar. En base a los marcadores moleculares utilizados de diversidad y distancia genética de las poblaciones de hualta tas resistentes estudiadas, es posible diferenciar dos grandes grupos genéticamente diferentes, con uno de ellos subdividido en dos. Esta agrupación genética está altamente correlacionada geográficamente según latitud. El origen de esta agrupación probablemente se explique por barreras geográficas, o bien por la distribución de las aguas de regadío de arroz, la cual es la principal fuente de movimiento de semillas de las poblaciones de hualtata Un nuevo herbicida para el manejo de malezas en arroz, fue penoxulam aplicado en postemergencia (bajando la lámina de agua). Los datos obtenidos muestran un control efectivo para hualtata y hualcacho, diferente a lo ocurrido en Pasto Cabezón donde el herbicida sólo reduce la altura de las plantas, ejerciendo un control ineficiente. La aparición de este nuevo producto ha entregado a los agricultores arroceros una herramienta útil y segura. El potencial desarrollo de ecotipos con resistencia cruzada a este herbicida probablemente ocurrirá si se usa repetidamente durante años consecutivos (>3). Concientes de ello, la comercialización está siendo prevenida con recomendaciones de sólo una aplicación por temporada, combinada con la rotación de herbicidas con distintos mecanismos de acción (MCPA, bentazón). Dentro del proyecto ha sido posible realizar siete tesis de pre/postgrado, cuatro presentaciones en congresos nacionales y una de carácter internacional. Los resultados obtenidos debieran traducirse en al menos dos publicaciones indexadas (ISI). 12

13 VI.- INFORME DE PROYECTO DE INCENTIVO A LA COOPERACION INTERNACIONAL NUMERO DE PROYECTO DE INCENTIVO A LA COOPERACION INTERNACIONAL RODRIGO FIGUEROA NUMERO DE PROYECTO FONDECYT REGULAR ASOCIADO Marzo 2006 INVESTIGADOR RESPONSABLE FIRMA FECHA PRESENTACION PERIODO QUE SE INFORMA 15-Mar Mar-2006 DESDE HASTA ALBERT FISCHER NOMBRE COLABORADOR UNIVERSITY OF CALIFORNIA, DAVIS INSTITUCION DE ORIGEN FECHAS DE ESTADIA 22-Mar Mar-2006 DESDE HASTA Breve resumen de actividades realizadas y resultados obtenidos, destacando de que manera contribuyen al logro de los objetivos del proyecto regular asociado. Indique si es pertinente, las publicaciones conjuntas generadas con la contraparte internacional, haciendo referencia a lo informado en el punto iii del informe de avance! final (Agregue los anexos que estime pertinentes). Durante el proyecto hemos desarrollado un fuerte vínculo con el Dr. Fischer (University of California, Davis) y su laboratorio, quienes han sido de mucha ayuda para el desarrollo y afinamiento de protocolos de los bioensayos de actividad enzimática in Vivo de ALS y en el mejoramiento de las publicaciones. La visita de Dr. Albert Fischer a Chile, sirvió además para discutir los avances de resultados de cada uno de los objetivos específicos e identificar la necesidad de generar información respecto a hualtata. Destacamos especialmente el gran interés de seguir colaborando, así como también la constante invitación a realizar pasantías cortas en su laboratorio (UC, Davis) que nos permitan potenciar nuestra investigación y futuras. 13