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PROGRAMA FONDECYT INFORME FINAL ETAPA 2016 COMISIÓN NACIONAL DE INVESTIGACION CIENTÍFICA Y TECNOLÓGICA VERSION OFICIAL Nº 2 FECHA: 31/10/2017 Nº PROYECTO : 11130715 DURACIÓN : 4 años AÑO ETAPA : 2016 TÍTULO PROYECTO : EPIGEAN AND HYPOGEOUS PEST CONTROL IN GRASSLAND OF SOUTHERN CHILE, USING CULTIVARS OF LOLIUM PERENNE CARRIERS OF ENDOPHYTE FUNGUS DISCIPLINA PRINCIPAL : ENTOMOLOGIA AGRICOLA GRUPO DE ESTUDIO : AGRONOMIA INVESTIGADOR(A) RESPONSABLE : LEONARDO JAVIER BARDEHLE PARRA DIRECCIÓN : COMUNA : CIUDAD : TEMUCO REGIÓN : IX REGION FONDO NACIONAL DE DESARROLLO CIENTIFICO Y TECNOLOGICO (FONDECYT) Moneda 1375, Santiago de Chile - casilla 297-V, Santiago 21 Telefono: 2435 4350 FAX 2365 4435 Email: [email protected] INFORME FINAL PROYECTO FONDECYT INICIACION OBJETIVOS Cumplimiento de los Objetivos planteados en la etapa final, o pendientes de cumplir. Recuerde que en esta sección debe referirse a objetivos desarrollados, NO listar actividades desarrolladas. Nº OBJETIVOS CUMPLIMIENTO FUNDAMENTO 1 Objetivo específico 1: To determine the incidence TOTAL Objetivo cumplido en su totalidad y el cual dio of L. bonariensis in L. perenne grasslands of origen a una publicación científica (Parra et al. different aged and phenological stages in different 2017) agroecological zones of regions de La Araucanía, Los Ríos and Los Lagos. 2 Objetivo específico 2: To select endophyte strains TOTAL En este objetivo se logró determinar al menos dos present in cultivars introduced and collected líneas experimentales portadoras de endófitos con populations of L. perenne that present a high actividad antialimentarias contra plagas epigeas e bioinsecticide activity on L. bonariensis, H. hipogeas (Anexo 1-Informe de Resultados) elegans, P. herrmanni and D. pallens, under laboratory conditions. 3 Objetivo específico 3: To determine the TOTAL Este objetivo se encuentra totalmente cumplido controlling effect of the selected cultivars of L. debido a que se han podido determinar al menos perenne with endophyte fungus on the root dos líneas experimentales que presentan hongo feeding larval instars of hypogeous pest such as endófito que produce alcaloides y que tendría un H. elegans, P. herrmanni and D. pallens, under efecto antialimentario contra las plagas field conditions. mencionadas. 4 Objetivo específico 4: To determine the PARCIAL Este objetivo se encuentra parcialmente controlling effect of the selected cultivars of L. cumplido. Se logró determinar preliminarmente perenne with endophyte fungus on both larvae un efecto sobre adultos de L. bonariensis en and adults of the epigean insect L. bonariensis, donde algunas líneas experimentales evidencian under field conditions. bajas poblaciones de este insecto comparadas con un control libre de endófito. Los problemas por lo cual no se pudo cumplir totalmente este objetivo son: 1) falta una nueva temporada (dic-2017-enero-2018) para tener datos más robustos en cuanto a adultos. Con respecto a la evaluación de larvas de L. bonariensis, esta debió ser realizada entre septiembre y octubre, sin embargo, las condiciones climáticas en la Región de La Araucanía (lluvias y bajas temperaturas) han retrasado el ciclo biológico de la primera generación de este insecto. Los muestreos no han permitido recolectar larvas ni tampoco huevos. Otro(s) aspecto(s) que Ud. considere importante(s) en la evaluación del cumplimiento de objetivos planteados en la propuesta original o en las modificaciones autorizadas por los Consejos. Ver Anexo N°7 RESULTADOS OBTENIDOS: 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. En la sección Anexos incluya información adicional que considere pertinente para efectos de la evaluación. La extensión máxima de esta sección es de 5 páginas (letra tamaño 10, Arial o Verdana). RESULTADOS OBJETIVO ESPECÍFICO 1: To determine the incidence of L. bonariensis in L. perenne grasslands of different aged and phenological stages in different agroecological zones of regions de La Araucanía, Los Ríos and Los Lagos. Luego de 4 años de evaluación se puede concluir que el insecto Listronotus bonariensis se encuentra en forma activa en las praderas de ballica del sur de Chile. Según los resultados obtenidos, las regiones de La Araucanía y Los Lagos presentan un alto índice de ataque (29,2 individuos/m2) producirían un 30% de daño a estas praderas. Una disminución en la efectividad de las cepas de hongo endófitos existentes en los cultivares comerciales sería una de las causas de esta intensidad de ataque. Por lo tanto, se infiere que el potencial para la producción de forraje podría ser afectado negativamente debido a que L. bonariensis permanece presente y dañando las pasturas de ballica del sur de Chile (Fig. 1) (ver más antecedentes en: Parra et al. (2017); Informes de Avances Etapa I, II y III). Figura 1. Listronotus bonariensis (Coleoptera: Curculionidae). A) Huevo del insecto. B) Daño de la larva. C) Daño en hojas por adultos. D) Pradera de ballica atacada por el gorgojo argentino del tallo de las ballicas. En Tabla se muestran los niveles de endófitos determinados en ballica según localidad evaluada. RESULTADOS OBJETIVO ESPECÍFICO 2: To select endophyte strains present in cultivars introduced and collected populations of L. perenne that present a high bioinsecticide activity on L. bonariensis, H. elegans, P. herrmanni and D. pallens, under laboratory conditions. Secuenciación de cepas de hongos endófitos en ballica. Durante las etapas II y III se informó sobre la aislación y caracterización de 4 cepas de hongos endófitos aisladas desde semillas de ballica (Fig. 2). En dichos informes se detectó la presencia del ADN genómico en las muestras N°1,2, 5 y 7 de cepas candidatos a pertenecer al género Neotyphodium (Fig. 2D). Además se pudo demostrar que estas cepas presentan un gen para la expresión del alcaloide peramina, responsable de la actividad antialimentaria contra insectos plaga (Fig. 2E,F). Figura 2. Secuencia de obtención de cepas de hongos endófitos, aislamiento y aislación y caracterización de las cepas. A) Ensayo con semillas de ballicas en medio nutritivo. B) Detección de hongos endófitos en plántulas de ballicas crecidas en medio nutritivo. C) Aislación de cepas de hongos endófitos. D) Presencia de ADN genómico de las muestras 1, 2, 5 y 7 de hongos candidatos a Neotyphodium spp. E y F) Amplificación de los genes de alcaloides usando ADN genómico visualizadas por una electroforesis en gel de agarosa de PCR. Secuenciación de las cepas 1, 2, 5 y 7. Se realizó un análisis de similitud y alineamiento de las secuencias utilizando BLAST (https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi) para verificar la procedencia de las muestras (Ekanayake et al. 2014), entregando los siguientes resultados: Muestra 1: KRC6533A_2_R1 Secuencia: GAATGCGGTATTCGAGAACTGTAGCTGACCTGTTTCTTTCCCTCTTTTCCCCTCTAGGTTCATCTTCAAACCGGTCAGTGCGTAAGTGACAAATTCGCCGACCTCGA ACGACAGGCACAAACAGCATGAAAAACTCACATTCATTTGGGCAGGGTAACCAAATTGGTGCTGCTTTCTGGCAGACCATCTCTGGCGAGCACGGCCTCGACAGC AATGGTGTGTACAATGGTACCTCCGAGCTCCAGCTCGAGCGTATGAGTGTCTACTTCAA Definicion: Neotyphodium sp. Organismo: Eukaryota; Fungi; Dikarya; Ascomycota; Pezizomycotina; Sordariomycetes; Hypocreomycetidae; Hypocreales; Clavicipitaceae; Neotyphodium Muestra 2: KRC6533A_1_R3 Secuencia: ATTCGAGAACTGTAGCTGACCTGTTTCTTTCCCTCTTTTCCCCTCTAGGTTCATCTTCAAACCGGTCAGTGCGTAAGTGACAAATTCGCCGACCTCGAACGACAGG CACAAACAGCATGAAAAACTCACATTCATTTGGGCAGGGTAACCAAATTGGTGCTGCTTTCTGGCAGACCATCTCTGGCGAGCACGGCCTCGACAGCAATGGTGT GTACAATGGTACCTCCGAGCTCCAGCTCGAGCGTATGAGTGTCTACTTCAA Definición: Neotyphodium sp. Organismo: Eukaryota; Fungi; Dikarya; Ascomycota; Pezizomycotina; Sordariomycetes; Hypocreomycetidae; Hypocreales; Clavicipitaceae; Neotyphodium. Muestra 3: KRC6533T1 Secuencia: GAAAACTGGTAAGCTGACCTGTTTCTTTCCCTCTTTTCCCCTCTAGGTTCATCTTCAAACCGGTCAGTGCGTAAGTGACAAATTCGCCGACCTCGAACGACAGGCA CAAACAGCATGAAAAACTCACATTCATTTGGGCAGGGTAACCAAATTGGTGCTGCTTTCTGGCAGACCATCTCTGGCGAGCACGGCCTCGACAGCAATGGTGTGT ACAATGGTACCTCCGAGCTCCAGCTCGAGCGTATGAGTGTCTACTTCAAA Definicion: Neotyphodium sp. Organismo: Eukaryota; Fungi; Dikarya; Ascomycota; Pezizomycotina; Sordariomycetes; Hypocreomycetidae; Hypocreales; Clavicipitaceae; Neotyphodium. Muestra 4: KRC666040A Secuencia: ATAGGAATGCGGTATTCGAGAACTGTAGCTGACCTGTTTCTTTCCCTCTTTTCCCCTCTAGGTTCATCTTCAAACCGGTCAGTGCGTAAGTGACAAATTCGCCGACC TCGAACGACAGGCACAAACAGCATGAAAAACTCACATTCATTTGGGCAGGGTAACCAAATTGGTGCTGCTTTCTGGCAGACCATCTCTGGCGAGCACGGCCTCGA CAGCAATGGTGTGTACAATGGTACCTCCGAGCTCCAGCTCGAGCGTATGAGTTCCTACTTCAAA Definicion: Neotyphodium sp. Organismo: Eukaryota; Fungi; Dikarya; Ascomycota; Pezizomycotina; Sordariomycetes; Hypocreomycetidae; Hypocreales; Clavicipitaceae; Neotyphodium. Estos resultados confirman que las semillas enviadas desde Nueva Zelanda tienen simbiosis con hongos del género Neotyphodium, lo cual se corrobora con las caracteristicas morfologicas de las cepas (Informe de Avance II). Esto permite inferir que los efectos antialimentarios determinados en los bioensayos con L. bonariensis, C. rudis, D. pallens, H. elegans y P. herrmanni se deben a alcaloides producidos por este hongo. Análisis bromatológicos. Los resultados de los análisis bromatológicos son mostrados en Tabla 1. Tabla 1. Análisis bromatológico a diferentes cultivares y líneas experimentales de ballica (n=3). Energía Proteína Cruda Digestibilidad Código Materia Seca (%) metabolizable Cenizas (%) (%) (%) (Mcal/kg) KRC6533A 96,6 15,3 85,9 2,76 10,9 KRC6533T 96,5 16,3 85,5 2,74 11,5 KRC6533L 96,6 16,4 85,8