Relación específica de las proteínas de reserva en el maíz (Zea mays) y sus parientes silvestres

p.255-263

Caracterización y evaluación de una forma de maíz (Zea mays ssp. Mays) de ciclo corto

p.91-96

Maíz (Zea mays ssp. Mays) arqueológico del Pucará de Tilcara, Jujuy, Argentina

p.99-108

Estudi d'un receptor quinasa atípic (Mark) i de les proteïnes que interaccionen amb el seu domini intracel·lular. Transducció del senyal i desenvolupament en blat de moro (Zea mays)

Aquesta tesi doctoral s'engloba dins d'un projecte general d'estudi de gens implicats en l'embriogènesi del blat de moro. L'embriogènesi del blat de moro, i en general la de totes les plantes superiors, es dóna en tres etapes: una primera etapa on es diferencien tots els diversos teixits que formaran l'embrió, una segona etapa on l'embrió acumula productes de reserva i un tercer període, la dormància, que finalitza quan les condicions ambientals són les idònies per a la germinació. En el laboratori estàvem interessats, concretament, en l'estudi de gens implicats en la primera etapa morfogenètica, on els diferents teixits i estructures embrionàries queden definides. Per tal d'estudiar gens que s'expressaven en aquest període, una de les estratègies que es va realitzar fou un crivellat diferencial entre teixit embrionari i teixit de planta adulta. D'entre els diferents clons obtinguts, un corresponia a un clon parcial que presentava similitud amb receptors quinasa i que fou objecte d'estudi. A partir d'aquest clon es va obtenir el clon complet i es va anomenar MARK (per Maize Atypical Receptor Kinase). MARK presenta una estructura típica d'un receptor quinasa amb un domini extracel.lular, que conté 6 còpies imperfectes de LRR (Leucine- Rich Repeats), un únic domini transmembrana i un domini quinasa intracel.lular. El domini quinasa de MARK presenta, però, algunes variacions en els residus aminoacídics que es consideren claus per a la funció catalítica dels dominis quinasa. En concret cinc dels aminoàcids considerats essencials per a la fosforilació es troben substituits en el domini quinasa de MARK (DK-MARK). Els experiments de fosforilació in vitro que es van realitzar al laboratori, van mostrar com MARK era incapaç de fosforilar in vitro. Aquesta característica no és, però, exclusiva de MARK. Una búsqueda en les bases de dades ens van permetre identificar altres seqüències que també presentaven els mateixos o altres canvis en aquestes posicions aminoacídiques. En les bases de dades de plantes es van identificar un conjunt de seqüències genòmiques o ESTs amb aquestes característiques i només una d'elles, la proteïna TMKL1 d'Arabidopsis, ha sigut descrita com un receptor quinasa incapaç de fosforilar in vitro. Respecte a la búsqueda de receptors similars a MARK en les bases de dades d'animals, es van identificar també un conjunt de proteïnes que, en alguns casos, s'ha descrit que no tenen activitat quinasa in vivo. Per exemple, un dels casos més ben estudiats és el del receptor erbB3 que forma part de la família de receptors del EGF (Epidermal Growth Factor). Aquesta família de receptors està formada per 4 receptors: erbB1, erbB2, erbB3 i erbB4, dels quals només l'erbB3 no presenta activitat catalítica. S'ha descrit que erbB3 és capaç, tot i no fosforilar in vivo, de participar activament en la transducció del senyal formant heterodímers amb els altres membres de la família. Així, erbB3 és fosforilat pel seu partner i pot iniciar la cascada de transducció del senyal. La participació d'erbB3 en la transducció del senyal és essencial ja que embrions de ratolí knock-out pel gen erbB3 són inviables. Així doncs, el fet que receptors quinasa catalíticament inactius participin en les cascades de transducció del senyal, suggereix l'existència de nous mecanismes d'acció per a la transducció del senyal. Per tant, l'objectiu d'aquest treball fou l'estudi del mecanisme d'acció de MARK mitjançant la caracterització les proteïnes capaces d'interaccionar amb el seu domini quinasa. Per tal d'assolir aquest objectiu, es va realitzar un crivellat de doble-híbrid amb una llibreria de cDNA d'embrions de blat de moro de 7 DAP. D'aquest crivellat es va obtenir un conjunt de possibles clons positius que foren seqüenciats i entre els quals es van escollir per un estudi més detallat aquells que s'havien obtingut més vegades com a clons independents. Aquests clons codificaven per: una SAMDC (S-Adenosil Descarboxilasa), una eIF5 (Eukaryotic translation initiation), una hypothetical protein, una unknown protein, una gamma-adaptina i una MAP4K. Amb aquests 6 clons es van fer estudis in vitro i in vivo per tal de confirmar al seva interacció amb DK-MARK. Els estudis in vivo es van realitzar amb la soca de llevat AH109, una soca més astringent que la utilitzada en el crivellat, ja que presenta tres gens marcadors: Histidina, Adenina i Lacz. Els resultats obtinguts van mostrar que els clons codificants per SAMDC i eIF5 no van créixer en un medi selectiu per His i Ade i, per tant o es tracta de falsos positius del sistema o la seva interacció amb DK-MARK és dèbil. D'altra banda, la resta dels clons analitzats (proteïna hipotètica, una proteïna de funció desconeguda, la gamma-adaptina i una MAP4K) van créixer en medis en absència de Histidina i Adenina. Els assatjos de b-galactosidasa van ser tots positius a excepció de la proteïna hipotètica suggerint que potser aquesta interacció sigui més feble. D'altra banda també es van realitzar estudis in vitro amb la tècnica del pull-down. Els resultats obtinguts amb aquesta tècnica van recolzar els obtinguts en cèl.lules de llevat, ja que tots els clons analitzats a excepció dels codificants per SAMDC i eIF5 van donar un resultat d'interacció amb KD-MARK in vitro positiu. Davant aquests resultats ens vam centrar en l'estudi de la proteïna similar a MAP4K, doncs algunes proteïnes de la seva família s'han relacionat amb receptors de membrana. Els clons que es va obtenir del crivellat codificaven per una proteïna similar amb el domini C-terminal a les proteïnes BnMAP4Ka1 i a2 de Brassica napus. Aquestes proteïnes presenten una forta similitud de seqüència amb proteïnes de la família GCK/SPS1 que formen part d'un grup particular de MAPK relacionades amb la proteïna Ste20 (sterile 20 protein) de llevat. Ste20p activa la MAP3K de llevat Ste11 directament per fosforilació, transduint d'aquesta manera el senyal del receptor de feromones de creuament de les cèl.lules de llevat i es pot, doncs, considerar com una proteïna del tipus MAP4K (mitogen-activated protein kinase kinase kinase kinase). En els darrers anys, s'han identificat un gran nombre de proteïnes similars a Ste20: fins a una trentena en mamífers, en Drosophila, en Caenorhabditis elegans i en altres organismes. Segons la seva estructura aminoacídica, la família Ste20 s'ha classificat en dues subfamílies: les proteïnes STE20/PAK (p21-activated kinases) i la subfamília GCK/SPS1 (germinal center kinases). Les dues subfamílies estan formades per proteïnes que contenen un domini quinasa i un domini regulador, però, mentre que les proteïnes PAK presenten el domini quinasa en la part C-terminal, les GCKs el presenten en la regió N terminal. Les proteïnes GCK presenten una elevada diversitat estructural en el domini regulador permetent la seva classificació en 6 subfamílies. Mitjançant la tècnica del RACE es va obtenir el clon de cDNA complet que es va anomenar MIK (MARK Interacting Kinase). Amb la tècnica del Southern blot es va poder determinar que el gen MIK és un gen de còpia única en el genoma de blat de moro. Per tal d'analitzar la possible interacció entre DK-MARK i MIK, es va estudiar tant el patró d'expressió d'ambdós gens com el seu patró d'acumulació d'ambdues proteïnes durant l'embriogènesi del blat de moro. El patró d'expressió, analitzat per Northen blot va mostrar uns patrons coincidents al llarg de l'embriogènesi des del seu inici fins als 20 DAP amb una acumulació màxima de mRNA en embrions de 15 DAP. D'altra banda per tal d'estudiar el patró d'acumulació de la proteïna MIK així com per comparar-lo amb el de MARK, es van realitzar estudis de Westerns blot. Els resultats també van mostrar una coincidència en el temps de l'acumulació de les proteïnes MARK i MIK durant l'embriogènesi de blat de moro amb una major acumulació en embrions de 15 i 20 DAP. Es van dur a terme també estudis d'immunolocalitzacions sobre embrions de blat de moro de 15 DAP per tal d'estudiar en quins teixits s'acumulaven ambdues proteïnes. Les immunolocalitzacions van mostrar una major acumulació tant de MARK com de MIK en les zones meristemàtiques i en el teixit vascular sobretot del coleòptil on s'aprecia una forta co-localització de MARK i MIK. Totes aquestes dades són compatibles, doncs, amb una possible interacció de les proteïnes MARK i MIK, tot i que no la demostren. Per tal de demostrar la interacció es van realitzar experiments d'immunoprecipitació in vivo a partir d'extractes d'embrions. Malauradament, els resultats no són clars i en aquests moments en el laboratori s'estan posant a punt aquests experiments. També es van realitzar estudis comparatius de seqüència amb diferents proteïnes de la família GCK, mostrant una major similitud amb les proteïnes de la subfamília GCK-III. La subfamília GCK-III ha estat molt poc estudiada i en formen part un conjunt de proteïnes amb funcions molt diverses des de l'apoptosi, la citoquinesi o l'anòxia cel.lular. Per tant, la similitud de seqüència possiblement fa referència a una conservació en el mecanisme d'acció més que no pas a una conservació funcional. La possible interacció de MARK amb el domini C-terminal de MIK (el domini regulador) podria activar aquesta última iniciant una cascada de transducció del senyal en un model en el que una proteïna del tipus GCK-III faria de lligam directa entre un receptor de membrana i una cascada de senyalització intracel.lular. Aquest tipus de lligam entre un recepctor de membrana i mòduls intracel.lulars de senyalització s'ha descrit per a altres proteïnes GCK, si bé no directament sinó a través de proteïnes adaptadores. D'altra banda, la interacció directa de MARK, un receptor quinasa atípic que no té activitat catalítica, amb MIK suggereix un mecanisme on receptors atípics podrien interaccionar en la transducció del senyal activant la via de les MAPK.

Effects of cultural system (organic and conventional) on growth, photosynthesis and yield components of sweet corn (zea mays L.) under semi-arid environment

Organic sweet maize consists of a new industrial crop product. Field experiment was conducted to determine the effects of cultural systems on growth, photosynthesis and yield components of sweet maize crop (Zea mays L. F-1 hybrid 'Midas'). A randomized complete block design was employed with four replicates per treatment (organic fertilization: cow manure (5, 10 and 20 t ha(-1)), poultry manure (5, 10 and 20 t ha(-1)) and barley mulch (5, 10 and 20 t ha(-1)), synthetic fertilizer (240 kg N ha(-1)): 21-0-0 and control). The lowest dry weight, height and leaf area index and sod organic matter were measured in the control treatment. Organic matter content was proportionate to the amount of manure applied. The control plots had the lowest yield (1593 kg ha(-1)) and the double rate cow manure plots the had,greatest one. (6104 kg ha(-1)). High correlation between sweet corn yield and organic matter was registered. Moreover, the lowest values of 1000-grain weight were obtained with control plot. The fertilizer plot gave values which were similar to the full rate cow manure treatment. The photosynthetic race of the untreated control was significantly lower than that of the other treatments. The phorosynthetic rate increased as poultry manure and barley mulch ram decreased and as cow manure increased. Furthermore the untreated control had the lowest stomatal conductance and chlorophyll content. Our results indicated that sweet corn growth and yield in the organic plots was significantly higher than those in the conventional plots.

Zea mays annexins modulate cytosolic free Ca2+ and generate a Ca2+-permeable conductance

Regulation of reactive oxygen species and cytosolic free calcium ([Ca2+](cyt)) is central to plant function. Annexins are small proteins capable of Ca2+-dependent membrane binding or membrane insertion. They possess structural motifs that could support both peroxidase activity and calcium transport. Here, a Zea mays annexin preparation caused increases in [Ca2+] cyt when added to protoplasts of Arabidopsis thaliana roots expressing aequorin. The pharmacological profile was consistent with annexin activation (at the extracellular plasma membrane face) of Arabidopsis Ca2+-permeable nonselective cation channels. Secreted annexins could therefore modulate Ca2+ influx. As maize annexins occur in the cytosol and plasma membrane, they were incorporated at the intracellular face of lipid bilayers designed to mimic the plasma membrane. Here, they generated an instantaneously activating Ca2+-permeable conductance at mildly acidic pH that was sensitive to verapamil and Gd3+ and had a Ca2+-to-K+ permeability ratio of 0.36. These results suggest that cytosolic annexins create a Ca2+ influx pathway directly, particularly during stress responses involving acidosis. A maize annexin preparation also demonstrated in vitro peroxidase activity that appeared independent of heme association. In conclusion, this study has demonstrated that plant annexins create Ca2+-permeable transport pathways, regulate [Ca2+] cyt, and may function as peroxidases in vitro.

An improved methodology for the recovery of Zea mays and other large crop pollen, with implications for environmental archaeology in the Neotropics

We present a simple sieving methodology to aid the recovery of large cultigen pollen grains, such as maize (Zea mays L.), manioc (Manihot esculenta Crantz), and sweet potato (Ipomoea batatas L.), among others, for the detection of food production using fossil pollen analysis of lake sediments in the tropical Americas. The new methodology was tested on three large study lakes located next to known and/or excavated pre-Columbian archaeological sites in South and Central America. Five paired samples, one treated by sieving, the other prepared using standard methodology, were compared for each of the three sites. Using the new methodology, chemically digested sediment samples were passed through a 53 µm sieve, and the residue was retained, mounted in silicone oil, and counted for large cultigen pollen grains. The filtrate was mounted and analysed for pollen according to standard palynological procedures. Zea mays (L.) was recovered from the sediments of all three study lakes using the sieving technique, where no cultigen pollen had been previously recorded using the standard methodology. Confidence intervals demonstrate there is no significant difference in pollen assemblages between the sieved versus unsieved samples. Equal numbers of exotic Lycopodium spores added to both the filtrate and residue of the sieved samples allow for direct comparison of cultigen pollen abundance with the standard terrestrial pollen count. Our technique enables the isolation and rapid scanning for maize and other cultigen pollen in lake sediments, which, in conjunction with charcoal and pollen records, is key to determining land-use patterns and the environmental impact of pre-Columbian societies.

Correlações genéticas e fenotípicas em duas populações de milho (Zea mays L.) braquítico e suas implicações no melhoramento do teor de óleo no grão

Coeficientes de correlações genéticas e fenotípicas foram estimados entre os caracteres: altura da planta (AP); altura da espiga (AE); peso de espigas (PE) e teor de óleo (TO). As estimativas foram obtidas para duas populações braquíticas de milho (Piranão VD-2 e Piranão VF-1), baseado em espiga por fileira, utilizando-se testemunha intercalar, onde a cada duas progênies plantava-se uma fileira do híbrido simples AG 305-B. Os valores das correlações genéticas aditivas encontradas entre os caracteres altura da planta, altura da espiga e peso de espigas, foram todos positivos. Para o caráter teor de óleo, quando correlacionado com os demais caracteres, os valores das correlações obtidos foram negativos nas duas populações, exceção feita ao peso de espiga correlacionada com teor de óleo, na população Piranão VD-2, cujo valor foi positivo e próximo de zero. As respostas correlacionadas obtidas entre os caracteres, quando a seleção é praticada para o caráter teor de óleo e vice versa, independente do método de seleção empregado, mostram que a seleção para teor de óleo leva a modificação na estrutura da planta, para as duas populações.

Efeitos da adubação fosfatada nas relações de interferência inicial entre plantas de milho (Zea mays) e de tiririca (Cyperus rotundus)

O objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos da adubação fosfatada nas relações de interferência inicial entre plantas de milho e de tiririca. Para isso, foi montado um experimento em vasos de 90 L, preenchidos com substrato constituído por areia, terra e substrato Plantmax®. Os tratamentos constaram de combinações de colonização dos vasos por milho e/ou por tiririca nas densidades iniciais de 25 e 50 tubérculos por vaso; essas situações de colonização foram estabelecidas em três condições de adubação fosfatada adicional: 0, 100 e 300 ppm de fósforo. No campo, os vasos foram dispostos no delineamento inteiramente casualizado, com quatro repetições. As relações de interferência entre plantas de milho e de tiririca foram alteradas pela fertilização fosfatada do solo. O milho teve excelente aproveitamento do enriquecimento do solo pelo fósforo e interferiu mais decisivamente sobre a tiririca nos vasos bem fertilizados com esse elemento. Nessas condições, o milho reduziu drasticamente a resposta da tiririca à fertilização fosfatada, em termos de crescimento da parte aérea. A interferência da tiririca reduziu a altura das plantas de milho, a expansão da área foliar e o acúmulo de matéria seca na parte aérea.

Efeito de diferentes períodos de irrigação no desenvolvimento, produção e qualidade de sementes na cultura do milho (Zea mays L.)

O presente trabalho foi realizado em área demonstrativa de irrigação do Departamento de Engenharia Rural da Faculdade de Ciências Agrárias e Veterinárias, da Universidade Estadual Paulista (FCAV/UNESP), Jaboticabal - SP, tendo como objetivo avaliar os efeitos da deficiência hídrica no desenvolvimento da planta, na produção e na qualidade fisiológica de sementes da cultura do milho (Zea mays L.). O delineamento experimental foi o inteiramente casualizado, com os tratamentos em esquema fatorial 2 x 3, com quatro repetições. Os tratamentos consistiram da utilização de sementes de milho híbrido BR201 e DINA-70, com três períodos de irrigação: 1) durante todo o ciclo; 2) após o período vegetativo (após a emissão da 12ª folha), e 3) até 20 dias após o florescimento (antes do período de enchimento dos grãos). Concluiu-se que a deficiência hídrica durante o período vegetativo (irrigação após a emissão da 12ª folha) foi a mais prejudicial à cultura e à produção; essa deficiência hídrica não afetou a qualidade fisiológica das sementes produzidas, e o híbrido DINA-70 apresentou melhores resultados para os parâmetros fisiológicos e de produção que o híbrido BR201.

Caracterização morfológica de espécies de Hemerobius Linnaeus, 1758 (Neuroptera, Hemerobiidae) associadas a cultivos de café (Coffea arabica L.), milho (Zea mays L.) e erva-mate (Ilex paraguariensis St. Hill.)

The predators were collected in mate crop in Cascavel and São Mateus do Sul, Paraná, Brazil and some other additional specimens in coffee and maize crops in Ribeirão Preto, São Paulo, Brazil. Illustrations obtained by SEM are given by the first time to the principal structures. Three species of Hemerobius were identified: H. bolivari Banks, 1910; H. domingensis Banks, 1941 and H. gaitoi Monserrat, 1996. H. domingensis is recorded for the first time to Brazil.

Progresso da ferrugem tropical do milho (Zea mays L.), sob diferentes tratamentos fungicidas

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Efeitos de reguladores e estimulantes vegetais no desenvolvimento do milho (Zea mays L. cv. c-525)

Estudou-se, sob condições de casa de vegetação, o efeito da aplicação de reguladores e estimulantes vegetais no desenvolvimento do milho cultivar Cargill -525. Os reguladores e estimulantes utilizados foram: giberelina 100 ppm, ethephon 600 ppm, Agrostemin 0,8 g/l e Triacontanol 0,5 mg/l; aplicados por pulverização 34 dias após a semeadura, além do controle, foram determinados os parâmetros relativos a altura da planta, número de folhas, área foliar e peso da materia seca de raiz, caule e folhas. A partir dos dados de área foliar e peso da matéria seca total obtidos em 4coletas realizadas com intervalos de 14 dias, foram calculadas a taxa assimilatória líquida (TAL), taxa de crescimento relativo (TCR) e razão de área foliar (RAF). Giberelina 100 ppm aumentou inicialmente a altura das plantas de milho, sendo que ethephon 600 ppm reduziu a altura média do milho. 0 número de folhas foi diminuído nas plantas tratadas com giberelina, tendendo a aumentar no tratamento com ethephon. Giberelina reduziu o peso da matéria seca das plantas de milho, sendo que ethephon incrementou o peso de raízes, colmo e folhos. Triacontanol promoveu redução na TAL e na TCR do milho 'Cargill - 525' . Giberelina e ethephon tenderam a diminuir a RAF das plantas de Zea mays L.

Variabilidade genética e endogamia em duas populações de milho (zea mays) contrastantes para o teor de óleo

Com o objetivo de se avaliar os efeitos da seleção para maior tamanho do embrião, visando o aumento da porcentagem de óleo e suas interrelações com a produtividade de grãos, estimaram-se os parâmetros genéticos e os efeitos de uma geração de autofecundação, em progênies de meios irmãos e S1 de uma mesma planta S0, de duas populações de milho derivadas do Composto Flint. As progênies foram avaliadas separadamente para cada população, através do delineamento experimental em látices planta do em faixas. As médias das progênies de meios irmãos e S1 para porcentagem de óleo, foram respectivamente 5,31% e 5,19% para a população 01, e 6,21% e 5,63% para a população 02. Para peso de espigas na população 01, as médias foram 4,68 e 2,91, e para a população 02 foram iguais a 4,05 e 2,77 kg/m². Embora as médias das progênies S1 fossem sempre inferiores às médias das progênies de meios irmãos, a análise através do teste F não permitiu, ao nível de 5% de probabilidade, se destectar os efeitos da depressão por endogamia na média das características avaliadas, exceto para porcentagem de óleo na população 02. As estimativas das variâncias genéticas entre progênies S1 foram superiores as estimativas das variâncias entre progênies de meios irmãos com exceção da característica peso de espigas despalhadas na população 01 e da característica altura da espiga na população 02. As estimativas da herdabilidade e dos coeficientes de variação genética foram inferiores aos resultados descritos na literatura para a característica porcentagem de óleo nos grãos para as duas populações utilizadas. A população 01 apresentou estimativa da herdabilidade para peso de espigas despalhadas considerada alta 76,76%, enquanto que esta estimativa na população 02, foi considerada baixa 15,76%. Os coeficientes de correlação genética aditiva entre as características peso de espigas e porcentagem de óleo foram de -0,37 e 0,12 para as populações 01 e 02, respectivamente. Concluiu-se que a seleção efetuada na população 02, para aumento do tamanho do embrião, foi efetiva para elevar a porcentagem média de óleo e também para quebrar a correlação genética negativa entre as características de peso de espiga e teor de óleo, porém restringiu drasticamente a variavilidade para essa característica.

Valor nutritivo de silagens de milho (Zea mays L.) produzidas com inoculantes enzimo-bacterianos

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)