Biomonitoring genotoxicity and cytotoxicity of Microcystis aeruginosa (Chroococcales, Cyanobacteria) using the Allium cepa test

Water pollution caused by toxic cyanobacteria is a problem worldwide, increasing with eutrophication. Due to its biological significance, genotoxicity should be a focus for biomonitoring pollution owing to the increasing complexity of the toxicological environment in which organisms are exposed. Cyanobacteria produce a large number of bioactive compounds, most of which lack toxicological data. Microcystins comprise a class of potent cyclic heptapeptide toxins produced mainly by Microcystis aeruginosa. Other natural products can also be synthesized by cyanobacteria, such as the protease inhibitor, aeruginosin. The hepatotoxicity of microcystins has been well documented, but information on the genotoxic effects of aeruginosins is relatively scarce. In this study, the genotoxicity and ecotoxicity of methanolic extracts from two strains of M. aeruginosa NPLJ-4, containing high levels of microcystin, and M. aeruginosa NPCD-1, with high levels of aeruginosin, were evaluated. Four endpoints, using plant assays in Allium cepa were applied: rootlet growth inhibition, chromosomal aberrations, mitotic divisions, and micronucleus assays. The microcystin content of M. aeruginosa NPLJ-4 was confirmed through ELISA, while M. aeruginosa NPCD-1 did not produce microcystins. The extracts of M. aeruginosa NPLJ-4 were diluted at 0.01, 0.1, 1 and 10 ppb of microcystins: the same procedure was used to dilute M. aeruginosa NPCD-1 used as a parameter for comparison, and water was used as the control. The results demonstrated that both strains inhibited root growth and induced rootlet abnormalities. The strain rich in aeruginosin was more genotoxic, altering the cell cycle, while microcystins were more mitogenic. These findings indicate the need for future research on non-microcystin producing cyanobacterial strains. Understanding the genotoxicity of M. aeruginosa extracts can help determine a possible link between contamination by aquatic cyanobacteria and high risk of primary liver cancer found in some areas as well as establish water level limits for compounds not yet studied. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

The meristematic activity of the endodermis and the pericycle and its role in the primary thickening of stems in monocotyledonous plants

Background: It had long been thought that a lateral meristem, the so-called primary thickening meristem (PTM) was responsible for stem thickening in monocotyledons. Recent work has shown that primary thickening in the stems of monocotyledons is due to the meristematic activity of both the endodermis and the pericycle. Aims: The aim of this work is to answer a set of questions about the developmental anatomy of monocotyledonous plants: (1) Do the stem apices of monocots have a special meristematic tissue, the PTM? (2) Are the primary tissues of the stem the same as those of the root? (3) Is there good evidence for the formation of both the cortex and the vascular tissue from a single meristem, the PTM, in the shoot and from two distinguishable meristems in the root? (4) If the PTM forms only the cortex, what kind of meristem forms the vascular tissue? Methods: Light microscopy was used to examine stem and root anatomy in 16 species from 10 monocotyledonous families. Results: It was observed that radially aligned cortical cells extend outwards from endodermal initial cells in the cortex of the roots and the stems in all the species. The radial gradation in size observed indicates that the cortical cells are derivatives of a meristematic endodermis. In addition, perfect continuity was observed between the endodermis of the root and that of the stem. Meristematic activity in the pericycle gives rise to cauline vascular bundles composed of metaxylem and metaphloem. Conclusion: No evidence was obtained for the existence in monocotyledons of a PTM. Monocotyledons appear to resemble other vascular plants in this respect.

Toxicity of synthetic and natural compounds on Tetranychus urticae and the predator Phytoseiulus macropilis

The objective of this work was to evaluate the toxicity of synthetic and natural compounds on Tetranychus urticae and the predator Phytoseiulus macropilis. Mortality and growth rates of T. urticae and its predator were evaluated after applications of: abamectin, clofentezine, fenpropathrin, fenpyroximate, propargite, sulfur and spiromesifen, at their recommended concentrations; neem oils (Natuneem and Sempre Verde Killer Neem at 1%); and aqueous extracts at 10% of Dieffenbachia brasiliensis, Annona squamosa, Ruta graveolens, Agave angustifolia, Melia azedarach, Sonchus oleraceus, Mentha spicata x M. suaveolens, Allium cepa, Laurus nobilis, and Eucalyptus saligna. The acute toxicity and the influence of the compounds on the instantaneous growth rate of the mites were carried out in laboratory. Extracts of A. cepa, A. angustifolia, neem oil-based products, spiromesifen, propargite, fenpyroximate, abamectin and fenpropathrin caused mortality higher than 83% on T. urticae. Extract of A. angustifolia, Natuneem and clofentezine did not cause significant mortality rates on P. macropilis. Agave angustifolia and Natuneem did not affect significantly the growth rate of this predator. Propargite, fenpyroximate, abamectin, fenpropathrin, spiromesifen and extract of L. nobilis severely affected P. macropilis population.

Diversidade genética em germoplasma tropical de cebola estimada via marcadores RAPD

A cebola é uma cultura de expressiva importância socioeconômica para o Brasil. Marcantes contribuições para o desenvolvimento da cultura têm sido feitas utilizando-se germoplasma de cebola adaptado às regiões tropicais e subtropicais. Nesse contexto, o presente trabalho teve como objetivo estudar a diversidade genética existente em uma coleção de germoplasma potencialmente útil ao desenvolvimento de cultivares para essas regiões. Para isso, a variabilidade genética de um grupo de 21 acessos foi analisada via marcadores RAPD. Esses acessos ('Red Creole', 'Roxa IPA-3', 'Valenciana 14', 'Beta Cristal', 'Diamante', 'Composto IPA-6', 'Aurora', 'Bojuda Rio Grande', 'Alfa Tropical', 'Pêra IPA-4', 'Primavera', 'Belém IPA-9', 'Crioula Alto Vale', 'Conquista', 'Pira-Ouro', 'Vale-Ouro IPA-11', 'Franciscana IPA-10', 'Serrana', 'CNPH 6400', 'Petroline' e 'Baia Periforme') têm sido empregados como germoplasma e/ou foram desenvolvidos pelos programas de melhoramento genético de cebola conduzidos no Brasil. Dos 520 iniciadores ('primers') utilizados na triagem inicial, somente 38 confirmaram polimorfismos entre os 21 acessos. Esses 38 'primers' produziram 624 amplicons, dos quais 522 (83,7%) foram monomórficos e 102 (16,3%) polimórficos. Com base nos padrões revelados, seis grupos foram formados de acordo com a similaridade média global entre os acessos (= 0,72). Somente um desses seis grupos englobou mais de um acesso. O grupo principal (formado por 16 acessos) incluiu, predominantemente, as cultivares que apresentam no seu pedigree a contribuição de 'Baia Periforme' ('Diamante', 'Composto IPA-6', 'Aurora', 'Bojuda Rio Grande', 'Conquista', 'Pira-Ouro', 'Serrana', 'Vale-Ouro IPA-11', 'Baia Periforme', 'Primavera', 'Franciscana IPA-10', 'Belém IPA-9', 'Crioula Alto Vale', 'Petroline', 'Pêra IPA-4' e 'Alfa Tropical'). As cultivares 'Red Creole', 'Roxa IPA-3', 'Beta Cristal', 'CNPH 6400' e 'Valenciana 14' formaram agrupamentos isolados e distintos do grupo 'Baia Periforme', revelando, dessa forma, divergência genética entre essas cinco populações e o grupo principal. Verificou-se que os materiais estudados possuem base genética relativamente estreita, apresentando, em sua grande maioria origem na população 'Baia Periforme'. Existem, no entanto, alguns materiais divergentes, cuja diversidade pode ser explorada em programas de melhoramento.

Genotipagem de polimorfismos associados com sistemas de macho-esterilidade em acessos de cebola adaptados ao Brasil

A produção em escala comercial de sementes híbridas de cebola (Allium cepa) tem sido conduzida com o emprego de dois sistemas de macho-esterilidade do tipo genética-citoplasmática (CMS-S e CMS-T) em associação ao citoplasma normal (macho-fértil). No entanto, a análise molecular desses diferentes tipos citoplasmáticos ainda não está disponível para um grande número de acessos de cebola adaptados para cultivo em regiões tropicais. Além de adaptação às condições edafoclimáticas do Brasil, muitos desses acessos apresentam tolerância a doenças, sendo de potencial valor como genitores de híbridos. O presente trabalho visou identificar os tipos citoplasmáticos de acessos de cebola de diferentes grupos morfoagronômicos de interesse para o melhoramento genético no Brasil, usando a reação da polimerase em cadeia (PCR) com 'primers' específicos para regiões polimórficas do genoma mitocondrial de cebola. Foi observada, nos 66 acessos amostrados, a presença dos três principais tipos de citoplasma descritos para cebola (S, N e T). Foi constatada maior frequência do citoplasma S (56%) seguido do citoplasma T (25,8%). Em 18,2% das amostras, foi encontrado exclusivamente o citoplasma N. Essa caracterização pode ser útil para guiar a escolha de materiais genéticos dentro dos programas de melhoramento com objetivo de desenvolver cultivares híbridas adaptadas às condições tropicais.