Array de DNA per identificar espècies de Fusarium: ampliació d'un array existent per incloure espècies del Sud d'Europa

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada al Department for Feed and Food Hygiene del National Veterinary Institute, Noruega, entre novembre i desembre del 2006. Els grans de cereal poden estar contaminats amb diferents espècies de Fusarium capaces de produir metabolits secundaris altament tòxics com trichotecenes, fumonisines o moniliformines. La correcta identificació d’aquestes espècies és de gran importància per l’assegurament del risc en l’àmbit de la salut humana i animal. La identificació de Fusarium en base a la seva morfologia requereix coneixements taxonòmics i temps; la majoria dels mètodes moleculars permeten la identificació d’una única espècie diana. Per contra, la tecnologia de microarray ofereix l’anàlisi paral•lel d’un alt nombre de DNA dianes. En aquest treball, s’ha desenvolupat un array per a la identificació de les principals espècies de Fusarium toxigèniques del Nord i Sud d’Europa. S’ha ampliat un array ja existent, per a la detecció de les espècies de Fusarium productores de trichothecene i moniliformina (predominants al Nord d’Europa), amb l’addició de 18 sondes de DNA que permeten identificar les espècies toxigèniques més abundants al Sud d’Europa, les qual produeixen majoritàriament fumonisines. Les sondes de captura han estat dissenyades en base al factor d’elongació translació- 1 alpha (TEF-1alpha). L’anàlisi de les mostres es realitza mitjançant una única PCR que permet amplificar part del TEF-1alpha seguida de la hibridació al xip de Fusarium. Els resultats es visualitzen mitjançant un mètode de detecció colorimètric. El xip de Fusarium desenvolupat pot esdevenir una eina útil i de gran interès per a l’anàlisi de cereals presents en la cadena alimentària.

Efectes del procés de compostatge en la toxicitat per a organismes del sòl d'adobs derivats de fangs de depuradora

Aquest estudi està vinculat al projecte que desenvolupa el CREAF-UAB, destinat a estudiar la degradació i toxicitat dels nonilfenols (contaminant orgànic) presents en els fangs de depuradora i el seu comportament en el sòl. Mitjançant l’aplicació del tractament de compostatge s’aconsegueix millorar les propietats del fang residual, així com degradar els contaminants orgànics més persistents. La idea de l’estudi sorgeix de la determinació de l’eficàcia del procés de compostatge en l’estabilització dels fangs, avaluant la variació dels paràmetres fisicoquímics del fang i el nivell de toxicitat pels organismes del sòl. La metodologia d’estudi es basa en la utilització al laboratori de bioassaigs ecotoxicològics amb espècies representatives del sòl L’objectiu principal de l’estudi és determinar els efectes del procés de compostatge en la millora de la toxicitat dels fangs de depuradora utilitzats com a fertilitzant orgànic en camps agrícoles. Un segon objectiu és determinar la quantitat de fang de depuradora i de compost aplicats als sòls agrícoles sense implicacions sobre els organismes representatius del sòl.

Aïllament de dialquil glicerol dialquil tetraèters (GDGTs) i comparació interlaboratori de l'anàlisi d'aquests compostos

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada al Royal Netherlands Institute for Sea Research, Holanda, durant març i abril de 2007. Els glicerol dialkil glicerol tetraèters (GDGTs) són un grup de lípids presents a les membranes dels arqueobacteris que es troben presents en ambients aquàtics, en sòls i en sediments. La distribució d’aquests lípids en sediments s’utilitza per al càlcul dels índexs TEX86 i BIT, els quals són usats en estudis paleoambientals per reconstruir la temperatura i l’aport relatiu de matèria orgànica terrestre als sediments. El mètode d’anàlisi dels GDGTs intactes consisteix en HPLC/APCIMS (High performance liquid cromatography/Atmospheric pressure chemical ionization-Mass spectrometry). S’han comparat les tècniques d’anàlisi dels GDGTs entre el laboratori on s’ha realitzat l’estada i l’ICTA (UAB, Barcelona). Els resultats mostren que existeix una desviació de poca magnitud en el càlcul del TEX86 i el BIT explicat per diferències en el disseny de l’espectròmetre de masses i el procés d’integració dels cromatogrames obtinguts. Així mateix la diferència del procediment utilitzat per a la purificació de la mostra és responsable d’una divergència més important en l’obtenció dels índexs. Aquests resultats demostren que el procés de preparació de la mostra és crític en el càlcul dels índexs i ja s’estan realitzant proves per tal de determinar la causa de la discrepància. D’altra banda, l’estada al laboratori del NIOZ ha propiciat també l’aprenentatge de les tècniques emprades per a l’aïllament individual dels GDGTS, tals com la cromatografia líquida preparativa i el FIA (flow injection analysis). Aquest coneixement s’ha aplicat al laboratori de l’ICTA (UAB) per adaptar el procediment d’aïllament.

Nivells de radó en recintes tancats de la zona volcànica de la Garrotxa i la falla d'Amer

La importància radiològica i geofísica del gas radó, un gas radioactiu que neix de la desintegració del radi present a l’escorça terrestre, ha motivat una extensa campanya de mesures d’aquest gas a l’interior de recintes tancats de la zona volcànica de la Garrotxa i de la falla d’Amer, una zona que per les seves característiques geològiques, com ara la presència de falles que poden ser actives, podria afavorir la presència de radó. En aquest treball s’inclou una descripció detallada de la metodologia utilitzada per la mesura d’aquest gas, posant especial èmfasi en el control de qualitat dels sistemes de mesura emprats. Els resultats obtinguts al llarg de més d’un any d’investigacions, on s’han mesurat llocs de treballs i llars, demostren que les concentracions en general són baixes, però que les seves variacions estacionals depenen de la presència de materials volcànics en el subsòl i d’una xarxa de conductes subterranis. Aquest resultat ha motivat uns estudis més detallats dels nivells de radó i altres radionúclids naturals en el sòl al voltant de la falla d’Amer, en les aigües subterrànies i en l’aire dels bufadors de la zona volcànica de la Garrotxa.

Aplicació de la termoquimiolisi - cromatografia de gasos - espectrometria de masses a l'estudi de la matèria orgànica del sòl

Estudi realitzat a partir d’una estada a la Université de Poitiers, França, entre 2007 i 2009. El treball s'ha centrat en dues activitats bàsiques. El treball realitzat s’ha centrat en dues activitats bàsiques. D’una banda, la posada a punt d'un protocol de fraccionament de la matèria orgànica del sòl, per extraccions successives amb solvents alcalins després d'una seqüència de pretractaments al sòl: cap pretractament, atac amb àcid (per destruir els carbonats), atac amb ditionit (per reduir els òxids de Fe i Al i facilitar l'extracció de la matèria orgànica associada a aquests compostos). El protocol dóna una visió de conjunt de la situació de la matèria orgànica del sòl, combinant aspectes físics (protecció, precipitació, oclusió per carbonats) i químics (grau d'humificació). D’altra banda, l'aprenentatge de la tècnica de termoquimiolisi-cromatografia de gasos-espectrometria de masses. Aquest era l'objectiu de l'estada a Poitiers, al qual hem donat prioritat. Ens hem centrat en l'estudi de fraccions físiques (densimètriques) obtingudes en estudis anteriors sobre sòls forestals. Les fraccions considerades són: fracció lleugera (FL), tres fraccions ocluïdes (OC1, OC2 i OC3) i fracció densa (FD). L’aplicació de la termoquimiolisi permet de caracteritzar diversos grups de substàncies, de les quals ens hem centrat en alguns indicadors bioquímics: àcids grasos, alcohols, diàcids, productes fenòlics i altres productes aromàtics, derivats de carbohidrats. L’estudi de conjunt d’aquests productes indica que és a les fraccions ocluïdes (que solen ser minoritàries a tots els horitzons) on la matèria orgànica d’origen microbià és dominant, mentre que a les fraccions lleugera (FL) i densa (FD) la matèria orgànica d’origen vegetal sembla dominant. Es preveu aplicar aquesta tècnica a l’estudi de les fraccions obtingudes a la primera part del treball, actualment congelades i a l’espera de ser processades.

Estudi comparatiu del sòl d'una vinya de Sant Pere de Ribes

Treball de recerca realitzat per una alumna d'ensenyament secundari i guardonat amb un Premi CIRIT per fomentar l'esperit científic del Jovent l'any 2009. Anàlisi comparatiu de diferents propietats del sòl d’una vinya on s’ha observat que els peus presenten un creixement desigual. A partir d'una observació a simple vista de les plantes de la vinya i del sòl sobre el qual es desenvolupen, es proposa la hipòtesi de que el sòl pot ser un factor determinant per aquest creixement desigual. Després de fer una recerca bibliogràfica sobre l’edafologia, les propietats del sòl i els tipus de sòl que es poden trobar als voltants de Sant Pere de Ribes, l’autora ha fet una selecció de propietats físico-químiques que poden estar més relacionades amb el creixement de les plantes. Després de fer el mostreig i seguir els protocols de laboratori s’han analitzat els resultats i s’han redactat les conclusions. Les propietats estudiades han permès determinar els tipus de sòl, uns sòls de textures entre franco-arenoses i areno-franques. S’ha trobat també una correlació entre les diverses propietats estudiades: un sòl de porositat elevada, que presenta valors alts de velocitat d’infiltració i per tant amb baixa capacitat de retenció d’aigua disponible, no sembla el sòl ideal per al desenvolupament de les plantes de vinya. A partir del treball es plantegen noves incògnites sobre les adaptacions dels ceps a aquests tipus de sòl o sobre la qualitat del raïm que s'hi pot desenvolupar.

Linkages of dietary patterns, international trade and land use: the case of olive oil in the European Union

Within only two decades olive oil developed from a niche product which could hardly be found in food stores outside the producing regions towards an integrated component in the diets of industrial countries. This paper discusses the impacts of the promotion of the “healthy Mediterranean diet” on land use and agro-ecosystems in the producing countries. It examines the dynamics of olive oil production, trade and consumption in the EU15 in the period 1972 to 2003 and the links between dietary patterns, trade and land use. It analyses the underlying socio-economic driving forces behind the increasing spatial disconnect between production and consumption of olive oil in the EU15 and in particular in Spain, the world largest producer during the last three decades. In the observed period olive oil consumption increased 16 fold in the non-producing EU15 countries. In the geographically limited producing regions like Spain, the 5 fold increase in export production was associated with the rapid industrialization of olive production, the conversion of vast Mediterranean landscapes to olive monocultures and a range of environmental pressures. High amounts of subsidies of the European Common Agricultural Policy and feedback loops within production and consumption systems were driving the transformation of the olive oil system. Our analysis indicates the process of change was not immediately driven by increases in demand for olive oil in non-producing countries, but rather by the institutional setting of the European Union and by concerted political interventions.

Avaluació de la capacitat de segrest de carboni d'un sòl restaurat amb fangs de depuradora: estabilitat de la matèria orgànica

L’avaluació de la capacitat de segrest de carboni d’un sòl denudat per l’extracció de calcàries i la seva posterior restauració amb fangs de depuradora s’ha realitzat mitjançant l’anàlisi de l’estabilitat de la matèria orgànica del sòl (MOS) en funció de la dosi de fangs aplicada. Els resultats d’aquest treball demostren dos fets fonamentals per a l’estudi de la capacitat de segrest de carboni, els qual són: la conservació del contingut total de MOS i l’augment de la seva estabilitat fins a nivells més alts que els de la MOS de les parcel·les de control. Aquests resultats són explicables per (i) la conservació i augment de la MOS recalcitrant, i (ii) la protecció d’una porció més o menys rellevant de la MO làbil continguda amb els fangs gràcies a l’acció simultània dels mecanismes d’estabilització de la MOS, com són: l’estabilització bioquímica (humificació), química, física, a més de la pròpia hidrofobicitat de la MOS, aquests dos últims potenciats per l’addicció del fangs de depuradora.

Avaluació de la capacitat de segrest de carboni d'un sòl restaurat amb fangs de depuradora: paper de les propietats físiques del sòl

S’ha estudiat el grau de protecció física del carboni dins d’agregats de diferents mides en un sòl d’una pedrera restaurada fa 17 anys amb terres adobades amb fangs de depuradora, i s’ha interpretat el seu paper en el context del segrest de carboni en el sòl. La metodologia aplicada es basa en la d’humitejament ràpid dels agregats del sòl per immersió en aigua (Le Bissonnais, 1996), que simula l’estabilitat d'un sòl sec que es veu sotmès a processos tals com la inundació local o saturació ràpida. També s’ha determinat la quantitat de carboni oxidable present en els agregats del sòl amb el mètode de Nelson i Sommers (1982). Els resultats han mostrat que l’adobat amb fangs de depuradora contribueix a augmentar el contingut de carboni orgànic en els agregats del sòl i n’estimula el segrest a mitjà termini (unes 10 tones ha-1 en 17 anys), aportant estabilitat al sòl i protegint físicament el carboni orgànic dins dels agregats de mida major (5-2 mm). A més s’ha constatat que per determinar l’estabilitat del carboni segrestat en el sòl cal conèixer com es distribueix entre les diferents mides d’agregats. Finalment, l’augment del segrest de carboni en el sòl propiciat per l’aplicació dels fangs de depuradora li dóna més capacitat per fixar CO2 atmosfèric.

Avaluació del creixement del fong ligninolític Trametes versicolor sobre diferents suports sòlids per a l'aplicació en tractaments de bioremediació

Els fongs de podridura blanca (WRF - de l'anglès: White-rot fungi) són de gran interès en l'àmbit de la bioremediació per la seva capacitat de degradar la lignina. La lacasa, un dels enzims extracel·lulars que aquests fongs excreten per degradar la lignina, pot ser utilitzada per degradar els contamiants presents en una matriu donada. Trametes versicolor ha estat estudiat per la seva capacitat de produïr aquest enzim en rersidus agrícoles com a substrats. Un primer triatge basat en la producció de CO2, la mesura de l'activitat lacasa i la quantificació de l'ergosterol han permés seleccionar els substrats on es donava un major poder oxidatiu dels cultius inoculats amb T. versicolor. Els posteriors experiments de colonització de sòls, on es monitoritzava l'activitat lacasa i l'ergosterol, han mostrat que T. vesicolor és capaç de colonitzar sòls i que té una major activitat lacasa en condicions no estèrils. També h'ha provat, mitjançant el test ND24, que T. versicolor és capaç de degradar un contaminant emergent, el naproxè, en sòls estèrils i no estèrils esmenats amb residus agrícoles.

Integrated assessment of agricultural sustainability: the pros and cons of reductionism

In this paper I review a series of theoretical concepts that are relevant for the integrated assessment of agricultural sustainability but that are not generally included in the curriculum of the various scientific disciplines dealing with quantitative analysis of agriculture. I first illustrate with plain narratives and concrete examples that sustainability is an extremely complex issue requiring the simultaneous consideration of several aspects, which cannot be reduced into a single indicator of performance. Following, I justify this obvious need for multi-criteria analysis with theoretical concepts dealing with the epistemological predicament of complexity, starting from classic philosophical lessons to arrive to recent developments in complex system theory, in particular Rosen´s theory of modelling relation which is essential to analyze the quality of any quantitative representation. The implications of these theoretical concepts are then illustrated with applications of multi-criteria analysis to the sustainability of agriculture. I wrap up by pointing out the crucial difference between "integrated assessment" and "integrated analysis". An integrated analysis is a set of indicators and analytical models generating an analytical output. An integrated assessment is much more than that. It is about finding an effective way to deal with three key issues: (i) legitimacy – how to handle the unavoidable existence of legitimate but contrasting points of view about different meanings given by social actors to the word "development"; (ii) pertinence – how to handle in a coherent way scientific analyses referring to different scales and dimensions; and (iii) credibility – how to handle the unavoidable existence of uncertainty and genuine ignorance, when dealing with the analysis of future scenarios.

Anàlisi multidisciplinària de la vulnerabilitat a la contaminació de les aigües subterrànies: la conca de l'Onyar (Gironès)

En el present projecte s’ha emprat la metodologia DRASTIC per evaluar la vulnerabilitat a la contaminació de les aigües subterrànies de la conca de l’Onyar. El fet de ser una zona de tradició agrícola i ramadera i amb un creixement urbanístic significatiu, la fa ser una zona de gran interès per l’estudi de la vulnerabilitat. Després d’obtenir l’índex DRASTIC s’ha realitzat una campanya al mes de maig de 2011 per analitzar les concentracions de nitrats a la zona per validar l’estudi. Conjuntament amb el mapa d’usos del sòl i la informació de la localització de les depuradores més properes, s’han comparat els resultats d’ambdós mapes. L’anàlisi dels resultats obtinguts ha permès comprovar que la metodologia dóna bons resultats quan s’analitza la vulnerabilitat a nivell de conca. A més a més, utensilis de fàcil abast aporten informació sobre el perill de contaminació, ajudant a la validació del mètode.

Dinámica de usos de suelo y paisaje en la cuenca de la Tordera (1987, 1992, 1997 y 2002)

Por medio de este estudio se pretende describir la evolución cronológica (1987, 1992, 1997 y 2002) que ha tenido el uso del suelo, en toda el área que comprende la Cuenca del rio Tordera, localizada en Catalunya, entre las provincias de Barcelona y Girona. Dentro de la cuenca se encuentra el rio Tordera, que tiene al norte como zona de inicio principal al Parque Natural Montseny, pero que también recibe aportes desde Arbúcies y Santa Coloma de Farners, y desemboca en el delta de la Tordera ubicado entre Blanes y Malgrat de Mar. El análisis se enfoca en toda el área de la Cuenca, tratando de describir la dinámica en los usos de suelo y paisajes, además de como ha sido esta durante los periodos estudiados, considerando un poco a las posibles consecuencias y causas de los cambios. Esto gracias a la información extraída de mapas de uso de suelo de los años 1987,1992, 1997 y 2002, aunado también a la consulta de bibliografía que aporte mejores bases a la información. La amplitud e influencia de este cuenca, hacen que sea una zona de gran importancia, no solo por los servicios ambientales que ofrece a los ecosistemas de la zona, sino también desde un punto social, ya que favorece diferentes actividades económicas, que van desde las primarias hasta el sector de servicios, sin dejar de lado al sector industrial y a la construcción. Las razones por las cuales resulta interesante un estudio de este tipo, derivan de la necesidad, de conocer las transformaciones que ha sufrido la cuenca, en sus usos de suelo, ya sea por causas naturales ó también debido a la presión sufrida por actividades antropicas, que la han llevado a una diversifican de usos y sistemas ecológicos y sociales, etc. Lo cual tiene impactos no solo desde un punto de vista paisajístico sino que altera, la dinámica ecológica que se ha mantenido desde épocas muy remotas, generando variaciones en la ecología del paisaje, que deseamos expresar en este estudio.

Textural classification of land cover using support vector machines: an empirical comparison with parametric, non parametric and hybrid classifiers in the Bolivian Amazon

Land cover classification is a key research field in remote sensing and land change science as thematic maps derived from remotely sensed data have become the basis for analyzing many socio-ecological issues. However, land cover classification remains a difficult task and it is especially challenging in heterogeneous tropical landscapes where nonetheless such maps are of great importance. The present study aims to establish an efficient classification approach to accurately map all broad land cover classes in a large, heterogeneous tropical area of Bolivia, as a basis for further studies (e.g., land cover-land use change). Specifically, we compare the performance of parametric (maximum likelihood), non-parametric (k-nearest neighbour and four different support vector machines - SVM), and hybrid classifiers, using both hard and soft (fuzzy) accuracy assessments. In addition, we test whether the inclusion of a textural index (homogeneity) in the classifications improves their performance. We classified Landsat imagery for two dates corresponding to dry and wet seasons and found that non-parametric, and particularly SVM classifiers, outperformed both parametric and hybrid classifiers. We also found that the use of the homogeneity index along with reflectance bands significantly increased the overall accuracy of all the classifications, but particularly of SVM algorithms. We observed that improvements in producer’s and user’s accuracies through the inclusion of the homogeneity index were different depending on land cover classes. Earlygrowth/degraded forests, pastures, grasslands and savanna were the classes most improved, especially with the SVM radial basis function and SVM sigmoid classifiers, though with both classifiers all land cover classes were mapped with producer’s and user’s accuracies of around 90%. Our approach seems very well suited to accurately map land cover in tropical regions, thus having the potential to contribute to conservation initiatives, climate change mitigation schemes such as REDD+, and rural development policies.

Evaluation of susceptibility of pear and plum varieties and rootstocks to Ca. P. pyri and Ca. P. prunorum using Real-Time PCR

Real-time PCR was used to quantify phytoplasma concentration in fifty inoculated trees from five Prunus rootstocks and in forty-eight symptomatic pear and Japanese plum trees from orchards. Seasonal fluctuation of Ca. P. prunorum in different Prunus rootstocks, over three years, showed that the highest percentage detected by nested-PCR was in the ‘Garnem’ rootstock on nearly all sampling dates. Intra-varietal differences were also observed. Phytoplasma titer could be estimated by real time PCR in some trees of the rootstocks ‘Garnem’, ‘Barrier’, ‘GF-677’ and ‘Marianna’, and ranged from 4.7x105 to 3.18x109 phytoplasmas per gram of tissue. Quantification by real-time PCR was not possible in the ‘Cadaman’ trees analyzed, probably due to a lower phytoplasma titer in this variety. Samples from infected trees from commercial plots had different phytoplasma concentration and detection percentage depending on the variety, both being lower in ‘Fortune’ and ‘606’ Japanese plum and in ‘Blanquilla’ pear trees.