Effects of atmospheric carbon dioxide fertilization on biomass and secondary metabolites of some plant species with pharmacological interes under greenhouse conditions

RESUMEN El aumento del CO2 atmosférico debido al cambio global y/o a las prácticas hortícolas promueve efectos directos sobre crecimiento vegetal y el desarrollo. Estas respuestas pueden ocurrir en ecosistemas naturales, pero también se pueden utilizar para aumentar la producción de algunas plantas y de algunos compuestos secundarios. El actual trabajo intenta estudiar los efectos del enriquecimiento atmosférico del CO2 bajo condiciones de invernadero en el crecimiento y la concentración y la composición de metabolitos secundarios de Taxus bacatta, Hypericum perforatum y Echinacea purpurea en condiciones ambientales mediterráneas. La fertilización del CO2 muestra perspectivas interesantes para la mejorara y aplicabilidad de técnicas hortícolas para aumentar productividad de plantas medicinales, a pesar de diferencias claras entre la especie. En general esta técnica promueve aumentos importantes y significativos en producción primaria y, en algunos casos, también en compuestos secundarios. Esto tiene una gran importancia hortícola porque la productividad a nivel de cosecha total aumenta, directamente porque se aumenta la concentración e indirectamente porque se aumenta la biomasa. SUMMARY The increase of atmospheric CO2 due to global change and/or horticultural practices promotes direct effects on plant growth and development. These responses may occur in natural ecosystems, but also can be used to increase the production of some plants and some secondary compounds. Present work tries to study the effects of atmospheric CO2 enrichment under greenhouse conditions on growth and in the concentration and composition of secondary metabolites of Taxus bacatta, Hypericum perforatum and Echinacea purpurea under Mediterranean environmental conditions. CO2 fertilization shows interesting perspectives to increase and improve horticultural techniques in order to increase plant medicinal productivity, in spite of clear differences among the species. In general this technique promotes important and significant increases in primary productivity and, in some cases, also in secondary compounds. This has a great horticultural relevance because the total productivity of this kind of products increase at crop level, directly because concentration is increased and /or indirectly because biomass is increased. RESUM L'augment del CO2 atmosfèric a causa del canvi global i/o a les pràctiques hortícoles promou efectes directes sobre creixement vegetal i el desenvolupament. Aquestes respostes poden ocórrer en ecosistemes naturals, però també es poden utilitzar per a augmentar la producció d'algunes plantes i d'alguns compostos secundaris. L'actual treball intenta estudiar els efectes de l'enriquiment atmosfèric del CO2 sota condicions d'hivernacle en el creixement i la concentració i la composició de metabòlits secundaris de Taxus bacatta, Hypericum perforatum i Echinacea purpurea en condicions ambientals mediterrànies. La fertilització del CO2 mostra perspectives interessants per a la millora i aplicabilitat de tècniques hortícoles per a augmentar productivitat de plantes medicinals, a pesar de diferències clares entre l'espècie. En general aquesta tècnica promou augments importants i significatius en producció primària i, en alguns casos, també en compostos secundaris. Això té una gran importància hortícola perquè la productivitat a nivell de collita total augmenta, directament perquè s'augmenta la concentració i indirectament perquè s'augmenta la biomassa.

L'aprenentatge basat en problemes en models híbrids de docència-aprenentatge

La Facultat de Ciències de la Salut i de la Vida ha utilitzat des de 2004 la metodologia d'aprenentatge basat en problemes (en endavant ABP) com a mètode docent en els seus estudis de Biologia. En aquest període hem après algunes de les claus de l'aplicació del mètode en els nostres estudis. En primer lloc, cal disposar d'elements formatius que afavoreixin la formació dels tutors que participin en el projecte. Per assolir aquest objectiu hem dissenyat un portal on els nostres professors poden disposar de materials útils per a la seva activitat, així com de documents que permetin entendre millor el que suposa l'ABP. En segon lloc, el projecte tenia l'objectiu de dissenyar i avaluar activitats que permetessin integrar les pràctiques de laboratori en la lògica de la resolució de problemes pròpia de l'ABP. En aquest sentit vam dissenyar dues activitats en el tercer curs de la llicenciatura que anomenaren aprenentatge basat en el laboratori (ABL). Per aquest motiu es van dissenyar problemes que tinguessin una primera part de resolució a l'aula en grup de tutoria i una segona que obligués els estudiants a realitzar experiments de laboratori dirigits a entendre i resoldre les qüestions plantejades al grup de tutoria. L'ABL-1 fou un projecte de biologia cel·lular i destinat a aprofundir en els mecanismes implicats en els fenòmens de diferenciació dels miòcits. L'ABL-2 era un projecte conjunt dels professors de Fisiologia vegetal, Bioestadística i Microbiologia. En aquest cas es desitjava que els estudiants plantegessin la resolució a un problema que suposava la manipulació genètica de cèl·lules vegetals per fer possible que produïssin una substància específica, l'escopolamina. Finalment els estudiants havien d'escriure un article original com a projecte final de cada ABL. Els resultats dels dos anys d'experimentació han esta altament satisfactoris, d'acord amb les enquestes completades per alumnes i professors.

Poliamines en estrès abiòtic i mecanismes moleculars

Les poliamines (PAs) putrescina (Put), espermidina (Spd) i espermina (Spm) són mol•lècules policatiòniques de baix pes molecular, presents en els microorganismes, animals i plantes. Les PAs han estat implicades en diversos processos cel•lulars importants, incloent la resposta de les plantes a l'estrès. No obstant això, el seu mode d'acció està es desconeix. En les plantes, es van acumulant evidències de que les PAs interactuen amb macromolècules i estructures cel•lulars, com ara proteïnes de membrana, i la seva possible participació en transducció de senyals s'ha convertit en una creixent i interessant àrea d'estudi. En aquesta tesi, la possible interacció entre les poliamines i les vies de senyalització de fosfolípids és investigada. Resultats previs, han posat de manifest que alteracions en els nivells endògens de poliamines (PAs), per sobreexpressió gènica o pèrdua de funció de gens de biosíntesi, redueixen o milloren, respectivament, la capacitat de les plantes d'Arabidopsis per tolerar agressions per estrès abiòtic, produint en alguns casos notables alteracions en el desenvolupament. En aquestes plantes amb nivells alterats de PAs s'han detectat canvis importants en l'expressió gènica i s'ha trobat una connexió entre el contingut de PAs ii la biosíntesi / senyalització d'àcid abscísic (ABA). La hipòtesi actual de treball és que aquestes alteracions en l'expressió gènica poden estar mediades, si més no en part, pel catabolisme de PAs, i l’acció directa o indirecta de les espècies reactives d'oxigen (ROS) que se’n deriven.

Quantitative developmental response to the length of exposure to long photoperiod in wheat and barley

The present study was designed to analyse the effect of the length of exposure to a long photoperiod imposed c. 3 weeks after sowing in spring wheat (cv. UQ189) and barley (cv. Arapiles) to (i) establish whether the response to the number of cycles of exposure is quantitative or qualitative, (ii) determine the existence of a commitment to particular stages well before the stage has been observable, and (iii) study the interrelationships between the effects on final leaf number and phyllochron when the stimulus is provided several days after seedling emergence. Both wheat and barley seemed to respond quantitatively to the number of long-day cycles they were exposed to. However, wheat showed a requirement of approximately 4 long-day cycles to be able to produce a significant response in time to heading. The barley cultivar used in the study was responsive to the minimum length of exposure. The response to extended photoperiod cycles during the stem elongation phase was due to the ‘ memory’ photoperiod effects being related, in the case of wheat, to the fact that the pre-terminal spikelet appearance phase saturated its photoperiod response well before that stage was reached. Therefore, the commitment to the terminal spikelet appearance in wheat may be reached well before this stage could be recognized. As the response in duration to heading exceeded that of the final leaf number, and the stem elongation phase responded to memory effects of photoperiod, the phyllochron of both cereals was responsive to the treatments accelerating the average phyllochron when exposed to longer periods of long days. The response in average phyllochron was due to a switch from bi-linear to linear models of leaf number v. time when the conditions were increasingly inductive, with the phyllochron of the initial (6–8) leaves being similar for all treatments (within each species), and from then on increased.

Errores conceptuales en Biología. La fotosíntesis de las plantas verdes

This paper tries to point out the existente of conceptual errors in the learning of photosynthesis. They seem to arise from the same sources as those present in more deeply studied fields, such as mechanics.

The evolution of post-zygotic isolation barriers by immune-triggered hybrid incompatibilities in Arabidopsis thaliana

A long-standing question in evolutionary biology is what defines a species. The biological species concept considers a species as a population of individuals that interbreeds freely and produces viable offspring. Therefore, reproductive isolation is the essence of species. Hybrid necrosis is one form of post-zygotic reproductive isolation. In this chapter, we summarize what is known to date about this phenomenon and highlight progress made in the understanding of these immune-triggered hybrid incompatibilities through our research in the plant model Arabidopsis thaliana.

The evolution of post-zygotic isolation barriers by immune-triggered hybrid incompatibilities in Arabidopsis thaliana

A long-standing question in evolutionary biology is what defines a species. The biological species concept considers a species as a population of individuals that interbreeds freely and produces viable offspring. Therefore, reproductive isolation is the essence of species. Hybrid necrosis is one form of post-zygotic reproductive isolation. In this chapter, we summarize what is known to date about this phenomenon and highlight progress made in the understanding of these immune-triggered hybrid incompatibilities through our research in the plant model Arabidopsis thaliana.

Evaluación agronómica e industrial del material vegetal de avellano en Cataluña. Estudio de nuevas aplicaciones tecnológicas de la avellana

Los frutos secos representan un peso notable en la producción final agrícola española, siendo nuestro país el segundo productor mundial de almendra (55.000 tm grano) y el cuarto de avellana (9.000 tm grano). En el caso del avellano, la superficie de España es de unas 25.000 ha (MAPA, 2000), concentrándose el 95 % de la misma en Cataluña y, más concretamente en Tarragona (18.000 ha), donde el avellano es, en diversas comarcas, una importante fuente de ingresos. Durante las últimas décadas, el sector ha estado sometido a fuertes crisis debido al descenso de precios causado, entre otros motivos, por la existencia o no de acuerdos comerciales entre la UE y Turquía sobre este fruto seco, por las oscilaciones del dólar y la competencia creciente de Turquía, que produce casi el 75 % del total mundial y cuyos costes de producción son más reducidos, por disponer de mano de obra más barata y mejores condiciones edafoclimáticas para el cultivo. Un problema adicional de la avellana española en dicho periodo, fue la poca calidad del producto obtenido, motivada por la realización inadecuada de una serie de prácticas de recogida y de postcosecha. La variedad 'Negret' es la base de la producción de avellana española para industria y, junto con la ‘Pauetet’, constituyen el tipo comercial ‘negreta’ que es el que obtiene mejor precio en el mercado nacional. Ello es debido a sus buenas características organolépticas y elevada aptitud al tostado, que constituye el punto de partida de la mayoría de aplicaciones comerciales. Por otra parte, constituye, también, la base de la producción de la Denominación de Origen ‘Avellana de Reus’. Tradicionalmente esta variedad adolece de importantes problemas de tipo agronómico (poco vigor, rebrotante, sensible a clorosis férrica, asfixia del suelo, muy virosada, etc.) y comercial (facilidad de enranciamiento, calibres pequeños, etc.), situación que ha inducido, en la última década, a la introducción de variedades foráneas (‘Tonda Giffoni’ y ‘Tonda Romana’) que en principio no presentan estos problemas. Sin embargo, la sustitución de la variedad autóctona ‘Negret’ por otras nuevas supondría la pérdida de un carácter diferencial para la producción española, que debe evaluarse con sumo cuidado.

Mejora de la competitividad de las plantaciones frutales de nogal: selección de material vegetal, desarrollo de un modelo de predicción de la infección de Xanthomonas arboricola pv. juglandis y optimización de las podas de formación y producción

En las colecciones del IRTA-Mas Bové se han caracterizado más de 150 clones de nogal procedentes de prospección, material extranjero y de selecciones de distintos programas de mejora. El material se ha caracterizado agronómicamente siguiendo los descriptores del IPGRI (1994). Actualmente existen fichas descriptivas muy amplias de 43 accesiones. Toda esta información sobre el comportamiento del material vegetal en las condiciones climáticas de Tarragona, tiene interés a nivel científico y es muy válida para posibles plantaciones con nuevo material. El estudio de los caracteres de sensibilidad a Bacteriosis y afección de la caída prematura de flores (PFA), en dos decendencias de nogal de cruzamientos controlados, ha permitido obvervar que estos caracteres tienen una herencia compleja. Se ha establecido la virulencia de distintos aislados de Xanthomonas arboricola pv. juglandis, en nogal. Los aislados más virulentos se han utilizado para establecer un modelo de predicción, en condiciones de laboratorio, de esta bacteria en nogal. La temperatura a la que la severidad de la enfermedad es máxima es 26ºC. A esta temperatura un aumento en la duración del período de humedad relativa elevada de 0-24 horas, produce un aumento de la afección. En los próximos años, este modelo de predicción se validará en campo. Si los resultados son positivos, permitirán racionalizar los tratamientos para la Bacteriosis en las plantaciones de nogal. Los primeros resultados de un control de la iluminación en el interior de las copas de los árboles, realizado mediante medidas de iluminación interceptadas con un ceptómetro Delta T (SunScan), han puesto de manifiesto que la gran influencia de la luz en el crecimiento anual de las ramas. Así, en la formación y poda de los árbles hay que tener presente estos resultados, en especial en las formaciones en ejes libres, y favorecer la máxima entrada de luz en el interior de la copa de los árboles.

Aproximació a l’estudi de la percepció i la interacció amb l’entorn vegetal en societats caçadores recol•lectores i agricultores ramaderes (10,000-4,000 cal ANE). Resultats de l’estudi arqueobotànic del jaciment arqueològic de la Cova de Can Sadurní (Begues, Baix Llobregat)

Revisió historiogràfica de l’estudi del paisatge, el territori i l’entorn. Aprofundiment teòric en tres conceptes: entorn, interacció i percepció. Proposta metodològica destinada a l’estudi de la percepció de l’entorn i la interacció amb aquest per part de societats prehistòriques. Aplicació de la metodologia al jaciment de Can Sadurní (Begues, Baix Llobregat) a partir de l’estudi de les restes carpològiques dels nivells mesolítics i del neolític antic (des de la capa 21 fins a la 10) interpretades en el context arqueològic disponible.