Descripción: El presente trabajo enfoca el estudio sistemático de varios aspectos sobre la pirólisis de residuosagroindustriales, cáscaras de avellanas, castañas, maníes y carozos de aceitunas. Los principalesobjetivos son la caracterización cinética del proceso, en todo el rango de temperaturas dedegradación térmica, desde temperatura ambiente hasta 1200 K, y el análisis de las variaciones decomposición y texturales-morfológicas que se producen en los residuos con el transcurso de lapirólisis; éste se lleva a cabo a partir de la caracterización de los residuos vírgenes y pirolizados adiferentes temperaturas representativas del rango de degradación. Asimismo, a fin de examinar elcomportamiento de los residuos en términos de sus principales constituyentes, se realizanmediciones cinéticas empleando fracciones de holocelulosa y lignina extraídas de los mismos. Lacomposición de las muestras se caracteriza mediante análisis próximo y elemental, determinaciónde contenidos de los constituyentes mayoritarios y análisis de energía de dispersión de rayos X. Seevalúan las áreas específicas a partir de la determinación de isotermas de adsorción de N2 a 77 K y C02 a 298 K, aplicando las ecuaciones de BET y Dubinin-Radushkevich, respectivamente. Lassuperficies de las muestras se visualizan por microscopía electrónica de barrido (SEM). Lasmediciones cinéticas se realizan mediante análisis termogravimétrico dinámico, en régimen decontrol químico, para todo el rango de degradación. Con propósitos de modelado, se llevan a caboalgunas experiencias en condiciones isotérmicas empleando carozos de aceitunas, como residuomodelo, y diferentes temperaturas finales comprendidas en el rango de descomposición. Losresultados indican que se producen cambios significativos en los residuos, como consecuencia dela compleja red de reacciones que ocurre en la pirólisis; éstos se reflejan en los parámetros quecaracterizan las muestras y dependen marcadamente de la temperatura. Se aplican diferentesmodelos a fin de representar los datos cinéticos en condiciones no-isotérmicas. Unicamenteaquellos modelos que consideran la dependencia de los parámetros cinéticos con la temperaturapermiten representar adecuademente los resultados en todo el rango de temperaturas. Ladegradación más lenta de la lignina desplaza las curvas de velocidad de reacción de los residuos ydisminuye los valores de velocidad máxima, respecto de los resultados determinados para laholocelulosa. Los residuos con mayor contenido de holocelulosa y menor volumen de microporospresentan mayor reactividad.

Descripción: Los organismos planctónicos unicelulares que conforman los primeros niveles de la trama trófica marina presentan, en distintas escalas, respuestas rápidas ante las fluctuaciones ambientales y las interacciones biológicas. Los cambios en la estructura de las comunidades se propagan indefectiblemente hacia los niveles tróficos superiores. La producción de carbono orgánico del fitoplancton representa la base de la trama trófica y, condicionada por los distintos regímenes climáticos, determina los niveles de productividad de los ecosistemas marinos. Los ecosistemas costeros, a su vez, más productivos que los oceánicos, están bajo la influencia directa de los procesos que ocurren en el ambiente terrestre circundante. En este contexto, el Canal Beagle, ubicado en un régimen templado con marcada estacionalidad, presenta características semi-estuarinas dado que su columna de agua recibe aportes de aguas continentales de origen glaciario y de ríos, exhibiendo un incremento de la salinidad oeste-este. El Canal cobra singular importancia por los recursos bajo explotación comercial. Sin embargo, la estructura del plancton unicelular, los niveles de biomasa y su relación con las condiciones físicas y químicas de la columna de agua y la estacionalidad climática han sido escasamente investigados en la escala espacial y temporal. En este contexto, el objetivo general del presente estudio fue analizar la distribución vertical y la fluctuación temporal de los niveles de carbono aportado por los principales grupos taxonómicos del bacterioplancton, fitoplancton y protozoos en dos sitios fijos del sector argentino del Canal durante más de dos años consecutivos (agosto 2012-diciembre 2014). Los sitios se ubicaron dentro del canal interno, y fueron seleccionados según el grado de influencia del ingreso de aguas de derretimiento glaciar y descarga de ríos, aunque relativamente alejados del efecto costero. En cada sitio se realizaron muestreos en tres niveles de la columna de agua con una frecuencia bimensual. Mediante distintos métodos se estimó la densidad y biomasa de bacterias heterótrofas, picocianobacterias, algas picoeucariotas, dinoflagelados, diatomeas, ciliados, silicoflagelados, euglenofitas, criptofitas y nanoflagelados, entre otros, enfatizando en los cambios en la estructura (grandes grupos y clases de tamaño) y su relación con las condiciones ambientales (temperatura ambiental, velocidad del viento, Irradiancia Incidente y PAR) y de la columna de agua (temperatura, salinidad, pH, sólidos disueltos totales, nutrientes inorgánicos y clorofila). En un período más acotado (agosto 2013-diciembre 2014) se investigó la columna de agua de un sitio adicional más próximo a la boca del canal (canal externo) y, en agosto 2013 y febrero 2014, las variables biológicas. Los dos sitios del canal interno revelaron tendencias similares: todas las variables investigadas en la zona eufótica fueron notablemente homogéneas en la columna de agua. En promedio, más del 99% de la densidad total se atribuyó a bacterias heterótrofas (BH) y la biomasa total alcanzó niveles de magnitud del orden de 102 μgC L-1 (atribuidos a contribuciones similares de BH y diatomeas). Las variables meteorológicas, físicas y químicas siguieron el patrón asociado a la estacionalidad. Los valores más elevados de temperatura (aire y agua), velocidad del viento y PAR junto con la biomasa de criptofitas y otros nanoflagelados se registraron en verano. Las picocianobacterias y algas picoeucariotas destacaron al periodo otoñal, junto a los valores más bajos de precipitaciones. La salinidad y sólidos totales disueltos exhibieron máximos en invierno, y la biomasa total y clorofila en primavera, atribuidos principalmente a floraciones efímeras de diatomeas que ocurren en el mes de octubre. Se destacó un único pulso de incremento de biomasa restringido al periodo primaveral (con dominio de células microplanctónicas) y niveles relativamente bajos y estables durante el resto del año atribuidos mayormente a organismos de la fracción picoplanctónica (principalmente en abril del 2013) y nanoplanctónica (0,2-20 μm). En el canal interno, el máximo de biomasa total de todo el periodo se registró en octubre del 2012 y fue tres y dos veces superior al estimado para el 2013 y 2014, respectivamente. En el año 2013, el verano fue comparativamente más cálido y el invierno más frío, la salinidad fue menor, las condiciones de estratificación de la columna de agua fueron distintas, y se reflejaron en una mayor concentración de nutrientes y menores valores de clorofila total. A su vez, la estructura de la comunidad fue diferente (densidades generales más bajas y distinta composición de diatomeas dominantes). El canal exterior siguió las mismas tendencias de homogeneidad vertical y de estacionalidad observadas para el canal interior. Se observó un incremento de salinidad hacia el este y la concentración de nutrientes máxima fue similar en los tres sitios, aunque los valores mínimos fueron siempre mayores en el canal exterior.

Descripción: Se analizó la distribución y abundancia del mesozooplancton (con énfasis en copépodos, cladóceros y apendicularias) de la plataforma bonaerense obtenido en primavera durante los años 2002, 2003 y 2004. Se utilizó un muestreador Minibongo provisto de mallas de 67 y 220 μm para lograr una completa representación del espectro de tamaños del mesozooplancton. El análisis incluyó el método óptico tradicional y un método automático basado en el análisis de imágenes denominado ZooImage. Los resultados se relacionaron con las condiciones oceanográficas, las cuales, en general, no mostraron desviaciones respecto de las condiciones medias para el área de estudio. La malla fina (67 μm) permitió una estimación más precisa de la abundancia y biomasa de pequeñas especies de copépodos (menores a 1 mm de largo total), dado que la malla gruesa (220 um) produjo una subestimación superior al 90 % en los adultos y/o estadios de desarrollo de especies dominantes en la comunidad como los copépodos Oithona nana, Paracalanus parvus, Euterpina acutifrons y Parvocalanus crassirostris. La subestimación de la abundancia y biomasa de apendicularias con la malla gruesa fue mayor al 86 % en los individuos con el largo del tronco menor que 600 μm. Las especies pequeñas dominaron el área y las variaciones interanuales de su abundancia, en líneas generales, no fueron significativas. Se definieron 3 áreas faunísticas caracterizadas por especies clave. Las pequeñas especies Acartia tonsa, P. crassirostris, P. parvus y Podon polyphemoides caracterizaron el área estuarial. O. nana, Microsetella norvegica, Evadne nordmanni y Oikopleura dioica, definieron el área costera, y los copépodos más grandes (> 1 mm de largo total) como Calanoides carinatus, Drepanopus forcipatus, Centropages brachiatus, Clausocalanus brevipes, Ctenocalanus vanus, y el ciclopoido O. helgolandica definieron el área de plataforma. Las elevadas abundancias de presas zooplanctónicas potenciales en los sectores donde se registraron mayores densidades de larvas de Engraulis anchoita, hacen suponer que el alimento no es una limitante para el crecimiento y supervivencia de éstas. El método ZooImage, empleado por primera vez en el Mar Argentino, presentó una exactitud equivalente al método tradicional de recuento en la determinación de la abundancia y biomasa de copépodos y apendicularias. Por la rapidez en la obtención de resultados, este tipo de análisis constituye una herramienta muy útil, adecuada a las demandas de los proyectos de evaluación pesquera.

Descripción: La biomasa lignocelulósica consiste principalmente en polisacáridos estructurales y es considerada una materia prima con gran potencial para la producción sustentable de biocombustibles y bioproductos. Sin embargo, la viabilidad económica de estos procesos depende de la conversión eficiente de los polisacáridos estructurales, celulosa y hemicelulosa, en oligosacáridos cortos y azúcares monoméricos fermentables (glucosa y xilosa). Para lograrlo es necesario desarrollar cócteles enzimáticos compuestos por múltiples enzimas activas sobre carbohidratos, o CAZimas, con actividades complementarias y que pueden provenir de distintos organismos lignocelulolíticos. Estas incluyen glicosil hidrolasas (GHs) y enzimas auxiliares con actividad oxidativa (Aas) que son clasificadas en familias según su secuencia de aminoácidos y estructura tridimensional. La hipótesis de esta Tesis es que las enzimas secretadas por hongos y bacterias celulolíticas aeróbicas tienen actividades complementarias que pueden resultar en sinergismo para la degradación de biomasa lignocelulósica residual. Su caracterización y producción en sistemas recombinantes permite su aplicación en procesos de bioconversión específica de polisacáridos estructurales a monómeros fermentables. El objetivo principal del presente trabajo es el clonado, expresión recombinante y caracterización bioquímica y funcional de CAZimas fúngicas y bacterianas para ser aplicadas en procesos de deconstrucción de biomasa lignocelulósica residual. Se seleccionaron enzimas de dos organismos altamente eficientes en la degradación de lignocelulosa: el hongo Pycnoporus sanguineus y la bacteria Cellulomonas sp. B6. Los hongos del género Pycnoporus son productores de extractos enzimáticos extracelulares con actividad ligno-celulolítica y se destacan por su eficiencia para la degradación de la pared celular vegetal, en especial de celulosa y lignina. Por otro lado, las bacterias del género Cellulomonas codifican para numerosas CAZimas extracelulares. En particular, el aislamiento Cellulomonas sp. B6 se caracteriza por su alta actividad xilanolítica extracelular. Por ello, este trabajo se enfoca en la caracterización de enzimas activas sobre celulosa de P. sanguineus y de xilano de Cellulomonas sp. B6. Entre las enzimas fúngicas se clonaron dos exoglucanasas o celobiohidrolasas I (CBH I) (EC 3.2.1.176), de la familia GH7 (PsCel7A y PsCel7B) y tres monooxigenasas líticas de polisacáridos (LPMO) (EC 1.14.99.54) de la familia AA9 (PsAA9A, PsAA9B y PsAA9C). Las celobiohidrolasas I son exoglucanasas que actúan procesivamente desde el extremo reductor de la celulosa cristalina liberando celobiosa y en los hongos se encuentran clasificadas como GH7. Son secretadas en gran abundancia por hongos celulolíticos y cumplen un rol fundamental en la deconstrucción de la biomasa, siendo componentes mayoritarios de los cócteles enzimáticos comerciales. Para la expresión de PsCel7A y PsCel7B se utilizó una plataforma de expresión semi-industrial basada en una cepa mutante ΔcbhI del hongo filamentoso Trichoderma reseei. Las enzimas se purificaron del sobrenadante de cultivo y se caracterizaron bioquímicamente. La actividad de ambas enzimas recombinantes purificadas sobre biomasa lignocelulósica (rastrojo de maíz), en combinación con endoglucanasas y β-glucosidasas comerciales, generó una conversión de glucanos a glucosa de aproximadamente 40%, lo cual es aproximadamente el 67% relativo a la actividad de la enzima de referencia comercial Cel7A de T. reesei. Esto indica un potencial para su uso ya que se utilizaron las condiciones de reacción óptimas de TrCel7A. Restan realizarse futuras optimizaciones de las condiciones de reacción para evaluar la eficiencia de PsCel7A y PsCel7B en bioprocesos. A su vez, para la deconstrucción de la fracción cristalina de la celulosa son necesarias enzimas auxiliares capaces de generar cortes en los enlaces glucosídicos de la celulosa cristalina, con un mecanismo oxidativo y en presencia de un dador de electrones, llamadas LPMOs y clasificadas en la familia AA9. La acción de estas enzimas facilitaría el acceso de las GHs a estas regiones altamente recalcitrantes de la celulosa, mejorando la eficiencia en la conversión de la biomasa. De las 16 AA9 codificadas en el genoma de P. sanguineus, se seleccionaron tres en base a estudios previos. Las enzimas recombinantes PsAA9A, PsAA9B y PsAA9C se expresaron utilizando la plataforma fúngica de la levadura Pichia pastoris. PsAA9A y PsAA9B se purificaron exitosamente desde el sobrenadante de cultivo mientras que PsAA9C se detectó en la fracción intracelular. La actividad de ambas enzimas se ensayó sobre sustratos celulósicos, aunque solo se detectó actividad para PsAA9A, por lo que se realizó su caracterización exhaustiva. PsAA9A, en presencia de un dador de electrones, genera cortes por oxidación en sustratos celulósicos, produciendo celo-oligosacáridos solubles, nativos y oxidados, de grado de polimerización entre 2 y 6. En ensayos de complementariedad con celulasas individuales se demostró el sinergismo para la degradación de celulosa con endoglucanasas (GH5), celobiohidrolasas II (extremos no reductores) (GH6) y β-glucosidasa (GH1), aunque no con celobiohidrolasas I (extremo reductor) (GH7). Esta falta de sinergismo podría deberse a un efecto inhibitorio generado por el ácido gálico, compuesto utilizado como dador de electrones en la reacción. Por ello, en el diseño de un cóctel enzimático que incluya LPMOs se deberán optimizar las proporciones para evitar la inhibición de las GH7. A su vez, Cellulomonas sp B6 secreta un amplio repertorio de enzimas activas sobre xilanos, en presencia de biomasa. Por ello, se estudiaron en esta Tesis dos enzimas desramificantes del xilano y su sinergismo con xilanasas, paso crítico para su aprovechamiento. La degradación eficiente de arabinoxilanos (AXs) y glucuronoxilanos (GXs) es de gran interés debido a que son los tipos predominantes de hemicelulosa en cereales y pasturas (AXs) y en maderas duras (GXs). Para ello, resulta clave la utilización de enzimas con actividad α–L-arabinofuranosidasa y α-glucuronidasa debido a que son capaces de hidrolizar sustituciones de arabinosa y ácido 4-O-metil D-glucurónico, respectivamente, y permiten un mejor acceso para otras enzimas con actividad sobre la cadena principal, como las β-1,4-endoxilanasas. Se estudiaron entonces una α–L-arabinofuranosidasa (EC 3.2.1.55) de la familia GH62 (CsAbf62A) y una α–glucuronidasa (EC 3.2.1.139) de la familia GH67 (CsAgu67A) para clonar y expresar de manera recombinante en una plataforma bacteriana de Escherichia coli. Ambas enzimas se purificaron del citoplasma de células de E. coli recombinantes y se caracterizaron bioquímica y funcionalmente. Las familias GH62 y GH67 tienen hasta el momento 24 y 25 enzimas caracterizadas, respectivamente. CsAbf62A presentó actividad α–L-arabinofuranosidasa (EC 3.2.1.55) sobre arabinoxilanos y arabino-xilo-oligosacáridos, hidrolizando específicamente las sustituciones simples de arabinosa unidas con enlaces α-1,2 o α-1,3 a los residuos de xilosa que forman el esqueleto del polisacárido, aunque no las sustituciones dobles. También se detectó la liberación de arabinosa a partir de las sustituciones del arabinano, otro polisacárido de la pared celular vegetal. CsAgu67A presentó actividad α-glucuronidasa (EC 3.2.1.139), removiendo sustituciones de ácido 4-O-metil D-glucurónico desde el extremo reductor de glucurono-xilo-oligosacáridos, pero no de sustituciones internas ni del polisacárido. Ambas enzimas se evaluaron en combinación con tres β-1,4-endoxilanasas (EC 3.2.1.8) de las familias GH10 (CsXyn10A y CsXyn10B) y GH11 (CsXyn11A), previamente expresadas en el laboratorio. En ensayos de degradación de biomasa residual, la eliminación de residuos de arabinosa por CsAbf62A mejoró la accesibilidad de la xilanasa CsXyn10A al AX de trigo, aumentando la concentración de xilobiosa liberada, en comparación a la actividad de CsXyn10A sola. Por otro lado, la liberación de xilosa a partir de GX de madera de haya por CsXyn10A y CsXyn10B aumentó significativamente en presencia de CsAgu67A y una β-1,4-xilosidasa comercial GH43. Los resultados obtenidos en esta Tesis permitieron tener un repertorio de actividades enzimáticas complementarias, necesarias para mejorar la eficiencia de degradación de los polisacáridos presentes en la biomasa lignocelulósica. La disponibilidad de estas enzimas permitirá el desarrollo de formulaciones óptimas de complejos enzimáticos, específicas para cada tipo de biomasa y proceso de aplicación. Así se sientan las bases para el diseño de cnsorcios enzimáticos “a medida”, para su aplicación en la producción de hexosas y pentosas y/o en la funcionalización de polisacáridos.

Descripción: La prospección de bacterias con capacidad de degradar lignocelulosa permite laidentificación de nuevas enzimas con potencial aplicación en numerosos procesosindustriales. En este trabajo el objetivo fue la obtención de enzimas con aplicaciónpotencial en la bioconversión de lignocelulosa, mediante la prospección de bacteriascelulolíticas de suelos forestales nativos y estudiar sus mecanismos dedeconstrucción de biomasa. Se obtuvieron consorcios bacterianos celulolíticos dedos localidades de Argentina (Cerro Bayo, Neuquén y Valle Grande, Mendoza). Losconsorcios fueron caracterizados en cuanto a su actividad enzimática, siendo elconsorcio CB1-2 el que presentó mayor actividad celulolítica relativa. A partir delmismo se logró el aislamiento de todos sus integrantes y uno de ellos, al que sedenominó Paenibacillus sp. A59, resultó el principal responsable de la actividadestudiada, mientras que los aislamientos pertenecientes a los géneros Pseudomonas sp., Stenotrophomonas sp. y Bacillus sp. no presentaron actividadcelulolítica detectable. Por técnicas de secuenciación de nueva generación (NGS) sesecuenció el genoma completo de Paenibacillus sp. A59 con una profundidad de 110veces y se ensambló en 83 contigs. A partir del análisis del genoma con múltiplesherramientas bioinformáticas, como las plataformas del NCBI, RAST y dbCAN,seguido de depuración manual, se identificaron 82 secuencias codificantes parapotenciales proteínas activas sobre carbohidratos, incluyendo celulasas, xilanasas,mananasas, quitinasas y amilasas, entre otras. Además, se determinaron lascondiciones óptimas para maximizar la actividad enzimática en el sobrenadante decultivo, utilizando como fuente de carbono carboximetilcelulosa, xilano o residuo decosecha de caña de azúcar, resultando predominante la actividad xilanasa encrecimiento con xilano. El estudio del secretoma en las diferentes condiciones decultivo ensayadas, permitió identificar las proteínas responsables de dicha actividady establecer un posible modelo para el sistema xilanolítico de esta bacteria. Entre lasenzimas identificadas, dos endoxilanasas de las familias GH10 y GH11 involucradasen la deconstrucción de la hemicelulosa, fueron seleccionadas para ser expresadasde manera recombinante y caracterizar su actividad. Ambas enzimas se expresaronen el sistema de E. coli, de manera soluble y fueron purificadas a homogeneidad. Presentaron actividad óptima a temperaturas moderadas (entre 40 y 55°C) y a pHs cercanos al neutro, si bien rGH11XynB presentó también alta actividad a pH alcalino. Tanto rGH10XynA como rGH11XynB mostraron actividad xilanolítica sobre xilanoscomerciales y sobre la fracción hemicelulolítica de biomasas pre-tratadas (trigo,cebada y maíz). Sin embargo, la cinética enzimática y el perfil de los productos dehidrólisis generados mostraron diferencias, lo que podría determinar su utilización enuna variedad de procesos. Este estudio comprende un análisis detallado delaislamiento Paenibacillus sp. A59 y de sus enzimas activas sobre carbohidratos,contribuyendo así en la comprensión de los mecanismos microbianos involucradosen la bioconversión de polisacáridos y estableciendo las bases para su aplicaciónindustrial.

Descripción: Las playas arenosas expuestas son sistemas de alta energía cuya dinámica está gobernada por procesos físicos (mareas, olas, corrientes de deriva, etc). Algunas especies de moluscos, crustáceos y poliquetos dominan estos ambientes. Entre estos, los más grandes y conspicuos son las almejas, nombre que se aplica a algunas familias de bivalvos. En el litoral marino del Nordeste de la provincia de Buenos Aires predomina este tipo de playas, extendiéndose por cientos de kilómetros casi sin interrupciones. Allí cohabitan dos especies de almejas: la almeja amarilla (Mesodesma mactroides) y el berberecho (Donax hanleyanus). La almeja forma parte de la fauna natural de estas playas, mientras que el berberecho es de incorporación reciente. Ambas especies pueden considerarse recursos pesqueros de interés económico y turístico. En el presente trabajo se estudia su dinámica poblacional, analizando las variaciones mensuales de la densidad, la biomasa, el reclutamiento, el crecimiento individual, el ancho de los bancos y la migración vertical ontogenética y estacional de los mismos. Se analizan los efectos de los usos y actividades humanas en un contexto histórico que abarca los últimos 60 años. Los resultados obtenidos permiten poner a prueba hipótesis sobre la disposición espacial de los bancos en la playa frontal, la microdistribución de los individuos en los bancos, la efectividad del reclutamiento en las condiciones actuales de alto disturbio antrópico y las variaciones en la dinámica poblacional a lo largo de un amplio sector de rango geográfico de las especies. Se discuten los efectos de la urbanización, que primero fragmentaron el hábitat natural para después modificarlo casi por completo, y del turismo asociado que es en la actualidad y fue durante el siglo pasado una actividad siempre expansiva en la zona de estudio, con las consecuencias derivadas de una mala y a veces inexistente planificación. Las conclusiones que emanan de este trabajo deberían ser consideradas para la formulación de planes de manejo y conservación de las comunidades intermareales en las localidades estudiadas.

Descripción: Las invertasas son β-D-fructofuranosidasas (EC 3.2.1.26) que hidrolizan la sacarosa irreversiblemente a glucosa y fructosa. Hasta la fecha, se han identificado diferentes isoformas de invertasas que se clasificaron según su localización sub-celular en: a) solubles, las cuales se encuentran en citosol o vacuola, o b) insolubles, las cuales están unidas a componentes de la pared celular. En el marco de esta tesis doctoral se analizó el papel de dos enzimas invertasas, una vacuolar (At1g12240-Inv-vac) y una citosólica (Solyc04g081440-Slalk/ne-INV) en la acumulación de biomasa y distribución y composición del carbono en plantas superiores utilizando como modelo Arabidopsis thaliana y Solanum lycopersicum, respectivamente. A través de mapeo de QTLs se demostró que una invertasa vacuolar (Inv-vac) juega un rol determinante en el largo radicular en Arabidopsis. El objetivo del presente trabajo en entender el mecanismo fundamental de este QTL a través del análisis de las diferencias estructurales y funcionales de Inv-vac en dos genotipos parentales (Ler y CVI) y dos líneas introgresadas (N-14 y N-15) portando segmentos genómicos individuales de CVI, conteniendo al locus At1g12240, en el fondo genético de Ler. Se analizó la abundancia relativa de los transcriptos por qRT-PCR la cual mostro patrones de expresión similares entre ambos ecotipos. Sin embargo, el análisis de secuencia de ADN revelo varios polimorfismos que provocan cambios en la secuencia de la proteína correspondiente entre ellos. A su vez, ensayos de actividad en extractos de proteínas totales mostraron mayor actividad invertasa en los genotipos conteniendo el alelo de CVI mientras que los ensayos cinéticos utilizando proteínas recombinantes purificadas revelaron Km similares para ambos alelos y una Vmax ligeramente mayor para el alelo Ler. Tratamientos de extractos de plántulas con agitación y temperatura para minimizar la actividad de posibles inhibidores de invertasa provocaron un aumento importante en la actividad de Ler sin modificar la actividad de los genotipos conteniendo el alelo CVI. Análisis de qRT-PCR de dos inhibidores de invertasa vacuolar en plántulas de los 4 genotipos revelo patrones de expresión diferencial entre ellos. En conjunto, los resultados obtenidos demuestran que el QTL de invertasa vacuolar afecta la acumulación de biomasa radicular y la partición de carbono a través de una regulación diferencial de los inhibidores a nivel ARNm. Para el caso de Solanum lycopersicum, se obtuvieron plantas transgénicas silenciadas por ARNi para el gen que codifica para una invertasa alcalina neutra (Slalk/ne-INV) y se realizó una fenotipificación de las plantas que mostraron diferencias contrastantes con respecto al wild type, mayormente en la aparición de flores y seteo de frutos. A su vez, a través del análisis de acumulación de mensajero por qRT-PCR se observó un aumento de los niveles de expresión de LIN4 durante el desarrollo de los frutos que da cuenta de la importancia de esta enzima en los órganos destino. Los niveles de los principales carbohidratos solubles se midieron a lo largo de un periodo diurno en hojas fuente y la actividad de enzimas centrales del metabolismo de carbono fueron medidas en hojas y frutos rojos de las líneas transgénicas. Por otra parte, se obtuvieron perfiles metabólicos de hojas y frutos de las plantas transgénicas aplicando GC-MS y se realizaron experimentos de acumulación de ARNm por secuenciación masiva (RNAseq). El análisis conjunto de los datos de RNAseq y metabolómica muestran que el silenciamiento de la enzima Slalk/ne-INV genera un aumento de la expresión de genes involucrados principalmente en respuesta a estrés, defensa y muerte celular programada apoyando la idea de un papel principal de esta enzima sobre el metabolismo global de la planta, el crecimiento y la reproducción vinculando la adaptación al estrés, con los azucares y las señales del desarrollo.

Descripción: La lignocelulosa es el componente mayoritario de la biomasa vegetal. Está formada por celulosa embebida en una matriz de hemicelulosa y lignina. Los microorganismos celulolíticos aerobios secretan un conjunto de enzimas que les permiten degradar los polisacáridos estructurales (celulosa y hemicelulosas) para utilizarlos como fuente de carbono. Estas enzimas son ampliamente estudiadas y tienen gran importancia, particularmente por su potencial aplicación en el aprovechamiento de biomasa no-alimenticia, como residuos agro-foresto industriales, principalmente para obtener biocombustibles o alimento animal. El aislamiento bacteriano Cellulomonas sp. B6, obtenido a partir de un consorcio celulolítico de suelo forestal, fue capaz de crecer en numerosos sustratos celulósicos, incluyendo biomasa. Los sobrenadantes de cultivo presentaron principalmente actividades endo y exoglucanasa y xilanasa y en los extractos intracelulares se detectaron actividades β-glucosidasa y β-xilosidasa. El crecimiento en biomasa lignocelulósica (residuo de cosecha de caña de azúcar, RAC) resultó en la mayor actividad enzimática en el sobrenadante (0,2 y 0,6 UI/ml para las actividades endoglucanasa y xilanasa, respectivamente). Estas actividades se mantuvieron en un rango de pH de 5 a 8 y de temperatura de 40 a 55°C, indicando la potencialidad del extracto para aplicaciones de degradación de biomasa en esas condiciones. Por zimografía, estas actividades se correlacionaron con proteínas presentes en el sobrenadante de cultivo. El genoma de Cellulomonas sp. B6 fue secuenciado por Illumina MiSeq y ensamblado en 279 contigs, resultando en una cobertura de 83X. El tamaño total del genoma se estimó en 4 Mb y el contenido de GC fue de 75,1%, similar a lo reportado para cepas de referencia del género. Por análisis filogénetico a partir de la secuencia de la subunidad 16S de ARN ribosomal, Cellulomonas sp. B6 se encuentra relacionado con las especies Cellulomonas flavigena y Cellulomonas persica, aunque presenta características genotípicas y metabólicas distintivas, lo que sugiere que podría tratarse de una nueva especie. Mediante anotación del genoma Cellulomonas sp. B6 por las plataformas NCBI y RAST, seguido de análisis por la plataforma dbCAN, se identificaron 3443 secuencias codificantes para proteínas, de las cuales 205 corresponden a enzimas activas sobre carbohidratos (CAZimas). De las CAZimas predichas, 91 son glicosil hidrolasas (GH), de las cuales 32 poseen secuencia codificante para péptido señal, lo que indica que podrían ser extra-celulares. Para identificar las proteínas responsables de la actividad enzimática previamente observada, se analizó por espectrometría de masas el secretoma completo (conjunto de proteínas extracelulares) en sobrenadantes de cultivo en celulosa (carboximetilcelulosa, CMC), residuo agrícola de caña de azúcar molido (RAC) o paja de trigo pretratada por extrusión (PTE), como únicas fuente de carbono. En el sobrenadante de cultivo en CMC se identificaron 2 exoglucanasas (GH6 and GH48) y tres xilanasas GH10, mientras que el crecimiento en biomasa (RAC o PTE) resultó en la identificación de 22 CAZimas, incluyendo endo- y exoglucanasas (2 GH6, 2 GH9 y 1 GH48), xilanasas (7 GH10 y 1 GH11), una xiloglucanasa (GH74), una arabinofuranosidasa/ β-xilosidasa (GH43), una β-glucosidasa (GH3) y una α-glucuronidasa (GH62), entre otras. Adicionalmente, se identificó una oxígenasa lítica de polisacáridos (LPMO) AA10, potencialmente involucrada en la deconstrucción de celulosa cristalina por un mecanismo oxidativo. La diversidad de GH10 secretadas (todas las extracelulares codificadas en el genoma) remarca la importancia de estas enzimas en la deconstrucción de biomasa. Para comenzar a evaluar la contribución individual de las xilanasas de la familia GH10 a la actividad del extracto, una GH10 con un módulo de unión a sustrato CBM2, a la que denominamos GH10XynC, fue expresada de manera recombinante en Escherichia coli y purificada en forma soluble. La enzima recombinante presentó actividad endoxilanasa (EC 3.2.8.1) en el rango de 300 UI/mg, sobre xilano de abedul y sobre arabinoxilano. No presentó actividad sobre celulosa, confirmando que es una xilanasa libre de actividad celulolítica. Los productos de hidrólisis de xilano fueron xilobiosa (X2) y xilosa (X1) en menor proporción y la actividad fue óptima a 50ºC, en un rango de pH de 5 a 7,5. Ensayos de hidrólisis con GH10XynC de paja de cebada y de trigo y el marlo de maíz dulce (MMD) (pre-tratados por extrusión) resultaron en la conversión a xilooligosacáridos, X2 y X1, demostrando la habilidad de la enzima de actuar sobre el xilano contenido en la biomasa. En conjunto, estos resultados demuestran que Cellulomonas sp. B6 constituye una fuente de enzimas con potencial aplicación agro-industrial en el aprovechamiento de biomasa lignocelulósica. Es más, la enzima GH10XynC podría ser aplicada en la utilización de xilanos para las indutrias de biocombustibles, prebióticos y alimento animal.

Descripción: Este trabajo de tesis analiza la presencia del radioisótopo 129I en la Argentina con el objetivo de aportar nueva información para el desarrollo de aplicaciones medioambientales de este nucleido en nuestro continente. Con ese fin se midieron concentraciones de yodo y del radioisótopo 129I en tiroides animales provenientes de distintas regiones del país. Los resultados obtenidos sugieren una fuerte dependencia con la latitud e indican la existencia de una variación estacional de la concentración de 129I. Ambas características se pueden explicar teniendo en cuenta las fuentes de ambos isótopos, el transporte atmosférico y la deposición de los mismos. Se demuestra, además, la importancia de la quema de biomasa en el Amazonas como fuente de reciclado de 129I para Sudamérica. Las relaciones isotópicas 129I/127I medidas son menores a las halladas en muestras del hemisferio Norte, inclusive a las tomadas en regiones lejanas a las plantas de reprocesamiento de combustible nuclear ubicadas en Europa occidental, siendo estas actualmente la principal fuente de 129I. De hecho, dos sitios de muestreo presentan valores de la relación 129I/127I similares a resultados pre-antropogénicos. El perfil latitudinal y los niveles medidos de 129I permiten aseverar que no hay fuentes locales de producción de este radioisótopo.

Descripción: Ecuador es un país eminentemente agropecuario, con una producción agrícola de 20’483.220 toneladas de diversos cultivos y aproximadamente 31’ 873.135 cabezas de ganado avícola, vacuno y porcino, la cual es destinada para consumo interno y exportación (ESIN, 2.014); los residuos de dicha producción están subutilizados en el país, lo que ha ocasionado problemas ambientales como: la generación de contaminantes atmosféricos al quemar la biomasa a cielo abierto, efluentes líquidos y gaseosos al depositarla en sitios clandestinos o en rellenos sanitarios, así como también la proliferación de vectores, entre otros. Tomando en cuenta esta problemática se plantea la presente investigación que pretende determinar el volumen de producción de biomasa agrícola y pecuaria, y calcular su potencial de generación eléctrica, para con esta información proponer tecnologías de aprovechamiento de la biomasa existente en la provincia de Loja, mediante el emplazamiento de una planta de generación eléctrica que promueva el desarrollo de energías renovables en el país, y permitan convertir el residuo (biomasa residual) en un recurso (energía eléctrica, calor), constituyéndose en una alternativa viable que genere impactos positivos en los aspectos: ambientales (reduciendo la generación de óxidos de azufre, partículas contaminantes y permita optimizar el uso del suelo), sociales (mediante la generación de fuentes de empleo en el área de influencia directa e indirecta del proyecto) y económicos (reduciendo los costos de gestión de residuos y obteniendo recursos económicos resultantes de la venta de productos principales y secundarios como producto de la implementación de este tipo de proyectos).

Descripción: La baja disponibilidad de agua en verano y las bajas temperaturas en inviernoson consideradas como los principales factores que restringen el crecimientode plantas de la estepa, sin embargo otros factores tales como los fuertes yrecurrentes vientos pueden tener impactos negativos significantes sobre lavegetación. El objetivo general de la tesis fue evaluar los efectos del viento, ya sea por su acción mecánica o a través de los flujos de aire desecantes, sobre la asignación de biomasa y propiedades hidráulicas y mecánicas de seis especies arbustivas de la estepa patagónica. Este estudio fue realizado tanto en individuos juveniles como adultos, e incluyó experimentos bajo condiciones controladas de viento (entre 0 y 45 km h-1) y disponibilidad de agua, así como estudios en condiciones de campo. Durante el estado juvenil, la exposición al viento indujo una reducciónen el crecimiento en altura y un incremento en la proporción de biomasaasignada a las raíces, así como un aumento en la seguridad mecánica de lasramas, a expensa de una disminución en la eficiencia del transporte de agua. La biomasa total incrementó o disminuyó dependiendo de la especie. Lainteracción del viento y el déficit hídrico produjo una disminución de laconductancia estomática que no fue suficiente, aun en ausencia de déficithídrico, para evitar el aumento del flujo de agua en respuesta al efectodesecante del aire a altas velocidades de viento. Además, el vientoincrementó la transpiración nocturna cuando la disponibilidad de agua en elsuelo fue alta. Los estudios a campo sobre arbustos adultos revelaron la existencia deplasticidad fenotípica dentro de las copas en las características anatómicas,morfológicas y fisiológicas vinculadas más con el balance hídrico que con laresistencia mecánica. Esta plasticidad permitió mantener una homeostasis enel potencial hídrico foliar entre hojas expuestas y hojas protegidas del viento asegurando la integridad hidráulica de la planta. Las ramas exhibieronplasticidad fenotípica intra-individuo relacionada con la seguridad mecánica. Los efectos del viento observados sobre propiedades mecánicas entreespecies estuvieron relacionados con el drag, el cual expresa la fuerza delviento sobre la planta. No hubo un compromiso entre las propiedadesmecánicas e hidráulicas en plantas adultas. Las respuestas al viento durante el período inicial del desarrollo de lasplantas afectan a la abundancia de adultos en condiciones naturales. Elviento parece ser el factor determinante de la altura de los arbustos enecosistemas áridos, ya sea para evitar un aumento del drag, o comoconsecuencia de la mayor asignación de recursos a las estructuras quebrindan soporte mecánico, como a las raíces, independientemente de ladisponibilidad de agua.

Descripción: Los humedales son ecosistemas de importancia crítica por los beneficios económicos, sociales y ambientales que proveen a la humanidad. Sin embargo, en la actualidad se encuentran entre los sistemas más amenazados por los cambios en el uso del suelo y el calentamiento global. Particularmente, actividades productivas como la ganadería, el cultivo de arroz y la forestación con especies comerciales han transformado o degradado extensas áreas de humedales en todo el mundo. En la Argentina, la significativa expansión de la frontera agrícola produjo un notable desplazamiento del ganado de la región pampeana hacia zonas marginales para la agricultura como los humedales del Delta del río Paraná, poniendo en riesgo los diversos bienes y servicios que éstos brindan a la sociedad. Si bien existe una gran cantidad de trabajos respecto del efecto de la ganadería sobre distintos tipos de ecosistemas, los antecedentes en humedales aún son escasos. El objetivo general de esta tesis fue evaluar los efectos de la ganadería sobre la estructura y funcionamiento de un ecosistema de humedal del Delta Medio del Río Paraná. Para ello, se compararon datos obtenidos en 16 campañas realizadas cada 30-45 días durante 20 meses en áreas excluidas al ganado (mediante clausuras) y sometidas a pastoreo. Las mismas fueron ubicadas a lo largo de un gradiente topográfico, planteando de esta manera un diseño de bloques al azar con medidas repetidas. Se analizaron los efectos de las actividades ganaderas sobre las comunidades vegetales y, en particular, sobre la población de carrizo (Hymenachne pernambucense), una especie de alto valor forrajero en la región. Los resultados mostraron que la diversidad de especies vegetales no presentó cambios significativos entre tratamientos, mientras que la riqueza disminuyo en los sitios excluidos debido al aumento de especies forrajeras nativas y de alto porte. Los valores de biomasa verde y seca, así como el contenido de broza resultaron significativamente mayores para los sitios excluidos, mientras que la biomasa reproductiva no mostró cambios durante el período de tiempo considerado. Asimismo, para el carrizo se observó un aumento en la biomasa, la supervivencia, la densidad y la vida media de tillers de la población excluida. Por otra parte, se estudiaron los efectos de la ganadería sobre los parámetros físicos y químicos del suelo y sobre la biomasa radical. En este sentido, la exclusión ganadera produjo un mayor almacenamiento de carbono y materia orgánica en suelo, en particular de materia orgánica joven, una disminución de su compactación y un aumento significativo de la biomasa de raíces. Por último, según los resultados obtenidos las mayores reservas de carbono, y las más afectadas por la ganadería, se encontraron en el suelo. Sin embargo, la exclusión ganadera permitió en un corto plazo mejorar el stock de carbono en la vegetación y los suelos. Los resultados alcanzados en el presente estudio contribuyen con información inédita sobre la respuesta de un humedal fluvial del Delta del Paraná a la ganadería, la cual constituye un aporte importante para el planteo de estrategias de manejo pecuario en la región.

Descripción: En la presente tesis se generaron modelos alométricos de estimación de biomasa para dos especies características de las marismas de la Provincia de Buenos Aires: Spartina densiflora en Mar Chiquita y Spartina alterniflora en Bahía Blanca. Se utilizó un método no destructivo aplicado a parcelas permanentes basado en esos modelos para determinar los valores de biomasa y productividad primaria en los dos sitios. Asimismo se registraron a campo los perfiles espectrales para distintos niveles de biomasa en esas mismas comunidades mediante la utilización de un radiómetro de campo, se generaron modelos de regresión de biomasa basados en índices sintéticos derivados de datos hiperespectrales. Finalmente se aplicaron estos modelos de biomasa generados a una serie de tiempo de datos Landsat TM y se compararon con los datos de biomasa medidos a campo.

Descripción: Las regiones templadas son las áreas de mayor concentración de población delplaneta, por lo que sus ecosistemas están sujetos a la influencia humana. Por ejemplo, grandes áreas de bosques y pastizales han sido convertidas a la agricultura. Estos cambios en el uso de la tierra tienen el potencial de producir efectos importantes en los ciclos biogeoquímicos que regulan el equilibrio y dinámica de los ambientes naturales a través de los intercambios (flujos)de energía y masa (vapor y dióxido de carbono -CO2) entre la atmósfera y el ecosistema. Las marismas saladas son pastizales naturales costeros, ubicados en áreaspreferenciales para el asentamiento urbano y por ende son vulnerables. Se consideranaltamente productivas en energía y biomasa y son de sumo interés debido a las funciones quecumplen. El método de las covarianzas turbulentas es la herramienta actual que permitedeterminar con mayor precisión, de forma continua e integrada los flujos de energía y masasobre los distintos ecosistemas terrestres. Los objetivos de esta Tesis son estudiar y analizarmediante este método, las dinámicas de los flujos de energía, CO2 y vapor de agua de unamarisma del sudeste de la Provincia de Buenos Aires y caracterizar su producción primarianeta. Para alcanzar estos objetivos se realizó una campaña experimental en la que se midieronlos flujos, además de observaciones de contenido de agua en el suelo, meteorológicasconvencionales, muestreos destructivos de biomasa aérea y censos de vegetacióncomplementarios. Los resultados muestran que la marisma actúa como sumidero de CO2 durante todo elaño, a diferencia de otros ambientes en los que durante el período invernal la superficie actúacomo fuente. Estos resultados contribuyen al conocimiento general de las interacciones entrela atmósfera y los ecosistemas y en particular provee la línea de base para caracterizar estadosde equilibrio futuros en el sistema atmósfera - biósfera.

Descripción: Se aborda el estudio de características del proceso de pirólisis convencional y rápida de recursos biomásicos agrícolas, agro-industriales y cultivos energéticos representativos (residuos agrícolas y bagazo de caña de azúcar, palos de yerba mate, aserrín de álamo y cañas de la especie herbácea Arundo donax i.). Se obtienen y caracterizan los productos sólidos (chars) generados en el proceso de pirólisis convencional de estos recursos, a dos temperaturas características de su amplio rango de degradación térmica. A partir de esta información, se examina la evolución de la composición, el poder calorífico y las propiedades texturales de estos recursos lignocelulósicos con el curso del proceso, y se evalúa la potencionalidad de aplicación de los chars en función de sus propiedades. El enriquecimiento en carbono de los recursos biomásicos resulta en chars con poder calorífico superior entre 18 y 30 Mj/kg, que en su mayoría podrían utilizarse como bio-combustibles compatibles con el medio ambiente. Las propiedades texturales también indican que algunos chars tienen potencial como adsorbentes de bajo costo, restauradores de las propiedades físicas del suelo y/o precursores de carbones activados. Asimismo, se caracteriza la cinética del proceso de pirólisis convencional de todos los recursos y de co-pirólisis, empleando mezclas de éstos con carbón mineral de Río Turbio (50 %p/p), a partir de mediciones por termogravimetría desde temperatura ambiente hasta 950 °C. Los datos cinéticos de pirólisis y co-pirólisis en todo el rango de temperaturas se representan satisfactoriamente mediante un modelo que considera las significativas variaciones de las propiedades de estos recursos con la evolución del proceso,a través del incremento de la energía de activación con la temperatura y la conversión del sólido. Las energías de activación iniciales estimadas para la pirólisis de los recursos biomásicos se correlacionan en forma exitosa con su composicional elemental. Los parámetros característicos del modelo para la co-pirólisisreflejan la incidencia de la composición y la estructura de los recursos biomásicos y carbón mineral sobre su reactividad. Por otra parte, se ensaya el proceso de pirólisis rápida de palos de yerba mate en un reactor de lechofijo a temperaturas entre 400 y 700 °C, y se determinan la distribución de lostres tipos de productos generados (sólidos, líquidos y gasesos) y sus características. Los productos líquidos alcanzan un rendimiento máximo (53%)a 500 °C. La formación de gases se incrementa con la temperatura, alcanzando un rendimiento máximo de 43% a 700°C, mientras que la fracción de producto sólido disminuye con esta variable. Los bio-oils poseen un poder calorífico superior entre 28 y 33 Mj/kg, y los productos gaseosos, mayoritariamente CO2, CO, CH4 e H2, resultan de bajo a mediano poder calorífico. Complementariamente, se explora la cinética de generación de las distintas especies gaseosas, a partir de la determinación de la evolución temporal de su concentración y se investiga la incidencia del co-procesamiento de los palos de yerba mate con carbón de Río Turbio sobre la distribución de productos y la composición de los gases generados en el proceso de pirólisis rápida.