A fully validated method for the determination of arsenic species in rice and infant cereal products

A full validation of inorganic arsenic (iAs), methylarsonic acid (MA), and dimethyl arsinic acid (DMA) in several types of rice and rice-based infant cereals is reported. The analytical method was developed and validated in two laboratories. The extraction of the As species was performed using nitric acid 0.2 % and hydrogen peroxide 1 %, and the coupled system liquid chromatography-inductively coupled plasma-mass spectrometry (LCICP-MS) was used for speciation measurements. Detection limit (DL), quantification limit, linearity, precision, trueness, accuracy, selectivity, as well as expanded uncertainty for iAs, MA, and DMA were established. The certified reference materials (CRMs) (NMIJ 7503a, NCS ZC73008, NIST SRM 1568a) were used to check the accuracy. The method was shown to be satisfactory in two proficiency tests (PTs). The broad applicability of the method is shown from the results of analysis of 29 samples including several types of rice, rice products, and infant cereal products. Total As ranged from 40.1 to 323.7 μg As kg1. From the speciation results, iAs was predominant, and DMA was detected in some samples while MA was not detected in any sample.

Barley Yellow Dwarf Virus (BYDV) y los áfidos en los arrozales levantinos: una prospección

Se ha llevado a cabo una prospección de las poblaciones emigrantes de áfidos alados en el área de La Albufera de Valencia, zona donde se da el «enrojat» del arroz, enfermedad causada por una raza del Barley Yellow Dwarf Virus, y se discute aquí el potencial presumible de las distintas especies como vectores de la enfermedad. Se muestrearon dos áreas con diferente incidencia de la enfermedad, obteniéndose 30 especies, de las que ocho están descritas como vectores de tales virus. Fueron mayores las capturas en las áreas donde se cultivaba el arroz por plantel y transplante con incidencia marcada de la enfermedad, que en otras de menor incidencia. La aparente homogeneidad de la zona hace difícil comprender la razón de tales diferencias. Entre los vectores conocidos de BYDV, sólo Rhopalosiphon padi L. y Hyaiopterus pruni (L) Geof. aparecieron al principio de la estación, cuando tiene lugar la infección, con poblaciones considerables. E1 primero es el vector conocido de la enfermedad. El segundo, es de las pocas especies que tiene niveles similares de captura en ambas áreas. Ninguno de los otros áfidos vectores capturados como alados parece verdaderamente importante para la transmisión a pleno campo por lo tardío de su llegada a los campos o por razones de su ciclo vital. Se ha intentado estudiar el potencial de Hyalopterus pruni, pulgón muy abundante en los carrizos como transmisor a corta distancia a partir de estas plantas. No se han obtenido resultados positivos ni a partir de la planta, ni a partir de áfidos alimentados en arroz o avena infectadas previamente con la enfermedad.

EMS mutagenesis in mature seed-derived rice calli as a new method for rapidly obtaining tilling mutant populations.

Background: TILLING (Targeting Induced Local Lesions IN Genomes) is a reverse genetic method that combines chemical mutagenesis with high-throughput genome-wide screening for point mutation detection in genes of interest. However, this mutation discovery approach faces a particular problem which is how to obtain a mutant population with a sufficiently high mutation density. Furthermore, plant mutagenesis protocols require two successive generations (M1, M2) for mutation fixation to occur before the analysis of the genotype can begin. Results: Here, we describe a new TILLING approach for rice based on ethyl methanesulfonate (EMS) mutagenesis of mature seed-derived calli and direct screening of in vitro regenerated plants. A high mutagenesis rate was obtained (i.e. one mutation in every 451 Kb) when plants were screened for two senescence-related genes. Screening was carried out in 2400 individuals from a mutant population of 6912. Seven sense change mutations out of 15 point mutations were identified. Conclusions: This new strategy represents a significant advantage in terms of time-savings (i.e. more than eight months), greenhouse space and work during the generation of mutant plant populations. Furthermore, this effective chemical mutagenesis protocol ensures high mutagenesis rates thereby saving in waste removal costs and the total amount of mutagen needed thanks to the mutagenesis volume reduction.

Estudi de la diversitat de picoflagel·lats heterotròfics a la zona de Blanes mitjançant tècniques moleculars i de cultiu

S’ha estudiat la diversitat de picoflagel—·lats heterotròfics, d’aigües del nord-oest del mar Mediterrani, mitjançant DGGE , biblioteques de clons i enriquiments. S’ha trobat que la diversitat és alta (índex Shannon 2,227), com en d’altres estudis, però que disminueix en afegir matèria orgànica (extracte de llevat o d’arròs), amb índex de Shannon de fins a 0,731. Per una entrada d’aigua continental rica en nutrients, s’han desenvolupat millor les crisofícies en detriment d’altres organismes habituals al medi marí, com els MAST.

Determinació de diferents compostos bioactius en ingredients naturals per a l'elaboració de bombons funcionals amb beneficis cardiovasculars

Durant les darreres dècades, i degut, principalment, a un canvi en els hàbits alimentaris, hi ha hagut un augment a nivell mundial de malalties cròniques (l’obesitat, malalties cardiovasculars, etc.). En els països mediterranis hi ha menys incidència d’aquestes malalties i sembla ser que això es deu a l’anomenada dieta mediterrània. La dieta mediterrània es caracteritza per una combinació d’oli d’oliva com a grassa principal, verdures, hortalisses i fruites en abundància, lleguminoses, fruits secs, formatges i iogurt, peix, pa, pasta, cereals i els seus derivats i un consum moderat de vi i carns. Aquest model alimentari, ric en tocoferols, fitosterols i fitoestanols que ajuden a reduir el contingut de colesterol en sang, fa que en les poblacions mediterrànies hi hagi menys incidència de malalties cardiovasculars. Aquests compostos inhibeixen el deteriorament oxidatiu dels olis, actuen com agent antipolimerització per olis de fregir. Tenen capacitat de reduir els nivells de colesterol, evitant la incidència de malalties cardiovasculars. Els fitoesterols y fitoestanols es poden trobar en forma lliure o esterificada amb àcids grassos, àcids fenòlics i glucosa. Els objectius d’ aquest treball han estat, primer en el desenvolupament de mètodes d'anàlisi ràpids, fiables i robusts dels tocoferols, fitoesterols i fitoestanols i la seva aplicació en fruits sec, oli de segó, oli de pinyol de raïm i productes que els continguin. El primer mètode va estar basat en la cromatografía líquida (HPLC-DAD) amb extracció en fase sòlida (SPE) com tècnica alternativa a la saponificació para la determinació de fitoesterols lliures. Aquest mètode va estar aplicada a mostres de bombons que contenia fitoesterols. El segon mètode va estar basat en la cromatografia de gasos (GCFID) amb aponificació i SPE per quantificar fitoesterols i fitoestanols lliures, esterificats i totals. En els documents annexos es descriuen a profunditat els mètodes desenvolupats.

Obtenció de nous anàlegs amb activitat brassinoesteroide mitjançant modelització molecular i síntesi

Els brassinoesteroides són productes naturals que actuen com a potents reguladors del creixement vegetal. Presenten aplicacions prometedores en l’agricultura degut a que, aplicats exògenament, augmenten la qualitat i la quantitat de les collites. Ara bé, el seu ús s’ha vist restringit degut a la seva costosa obtenció. Aquest fet ha motivat la recerca de nous compostos actius més assequibles. En aquest projecte es planteja el disseny i obtenció de nous anàlegs seguint diferents estratègies que impliquen tant l’ús de mètodes de modelització molecular com de síntesi orgànica. La primera d’aquestes estratègies consisteix en buscar compostos actius en bases de dades de compostos comercials a través de processos de Virtual Screening desenvolupats amb mètodes computacionals basats en Camps d’Interacció Molecular. Així, es van establir i interpretar models de Relacions Quantitatives Estructura-Activitat (QSAR) emprant descriptors independents de l’alineament (GRIND) i, amb col•laboració amb la Universitat de Perugia, aquest criteri de cerca es va ampliar amb l’aplicació de descriptors FLAP de nova generació. Una altra estratègia es va basar en intentar substituir l’esquelet esteroide dels brassinoesteroides per una estructura equivalent, fixant com a cadena lateral el grup (R)-hexahidromandelil. S’han aplicat dos criteris: mètodes computacionals basats en models QSAR establerts amb descriptors GRIND i també en la metodologia SHOP (scaffold hopping), i, per altra banda, anàlegs proposats racionalment a partir d’un estudi efectuat sobre disruptors endocrins no esteroïdals. Sobre les estructures trobades s’hi va unir la cadena lateral comercial esmentada per via sintètica, en la qual s’ha hagut de fer un èmfasi especial en grups protectors. En total, 49 estructures es proposen per a ser obtingudes sintèticament. També s’ha treballat en l’obtenció un agonista derivat de l’hipotètic antagonista KM-01. Totes les molècules candidates, ja siguin comercials o obtingudes sintèticament, estant sent avaluades en el test d’inclinació de la làmina d’arròs (RLIT).

Aspectos metabólicos y multivitamínicos del maíz

La deficiencia de vitamina A causa 2.2 millones de muertes al año. Por tanto, investigadores intentan elevar el contenido de β-caroteno y otros carotenoides en cereales mediante la ingeniería genética. Mi trabajo consistió en analizar carotenoides en maíz y callos de arroz transgénico con el fin de indentificar y cuantificar estos pigmentos y además analizar la ruta metabólica de los mismos. Por tal motivo, desarrollaré una técnica analítica por HPLC y UHPLC que me permitió separar la mezcla de carotenoides. Estas moléculas se detectaton utilizando un detector de arreglo de diodos y masas. Con éste último se probaron distintas técnicas de ionización (ESI, APCI y APPI) para encontrar la mejor técnica que ionizara carotenos y xantófilas. Además se hallaron transiciones para identificar a cada uno de los carotenoides. Para mostrar la confiabilidad del método analítico, realicé la validación del mismo y determiné factores importantes que influyen en el análisis de carotenoides, como por ejemplo, su estabilidad química. Para analizar la ruta metabólica de los carotenoides, se realizaron distintos experimentos, entre ellos, introducir distintas combinaciones de genes en el maíz y arroz que permitieran entender cuáles eran las enzimas importantes que permitían la acumulación de carotenoides. También se analizó la biosíntesis de carotenoides a distintas etapas del desarrollo de la semilla de maíz, desde los 15 días después de la polinización (DAP) hasta los 60 DAP y su estabilidad química a lo largo de todo este período. Finalmente, se profundizó en la identificación de nuevos carotenoides encontrados en las muestras, como los oxo-carotenoides (utilizados en la industria como colorantes). Para llevar acabo su identificación, se realizaron pruebas químicas, se determinaron sus espectros visibles y sus fragmentos por masas.   

Efectes no intencionats de transgens i optimització de la producció de pèptids antimicrobians d'ús fitosanitari en plantes-biofactoria

Actualment s’està duent a terme el projecte de tesi consistent en estudiar la producció de pèptids antimicrobians d'ús fitosanitari en plantes-biofactoria. Durant aquest període de la tesi doctoral he realitzat la transformació (mitjançant Agrobacterium tumefaciens) de plantes d’arròs per a la síntesi massiva d’una sèrie de pèptids antimicrobians, BP188, BP183, BP183TAG, BP215, BP173 i BP178. Es tracta d’una sèrie de derivats de BP100 que presenta unes propietats fitosanitàries molt interessants: elevada activitat contra bacteris d’interès fitosanitari, toxicitat reduïda i estabilitat moderada. El treball que he realitzat per dur a terme aquesta tasca ha requerit inicialment realitzar els clonatges necessaris per a les transformacions; per a continuació realitzar les transformacions de calls d’arròs varietat Sènia, seleccionar les cèl•lules transformades, regenerar plantes transgèniques i analitzar-ne la presència del transgén.

From MuSIASEM theory to practice: report and reflections from field research in Kampot province, Cambodia

This document contains a report and summary of the field research activities in a rural community of rice farmers in Kampot province, Cambodia in 2011, which I conducted within the context of my PhD research at ICTA-UAB (Institute of Environmental Science and Technology, Autonomous University of Barcelona, Spain). The purpose of the field research was to gather data for a MuSIASEM analysis (Multi-Scale Integrated Analysis of Societal and Ecosystem Metabolism) at the village and household level, in order to analyze the multidimensional challenges that small farmers may face nowadays within the context of global rural change and declining access to land. While the literature on MuSIASEM offers a great variety of theoretical explanations and practical applications, there is little information available for students regarding the practical steps required for doing a MuSIASEM analysis at the local level. Within this context, this report offers not only a documentation of the field research design and data collection methods, but further provides a general overview on some organizational and preparative aspects, including some personal reflections, that one may face when preparing and conducting field research for MuSIASEM analysis. In summary, this document thus serves three objectives: (i) to assure methodological transparency for the future work, based on the collected data during field research, (ii) to share my personal experience on the preparative and practical steps required for field research and data collection for a MuSIASEM analysis at the local level, and (iii) to make available for the further interested reader some more detailed background information on the case study village.

Characterization of alkaline lignins for use in penol-formaldehyde and epoxy resins

Besides polyurethanes and polyesters, phenolic and epoxy resins are the most prominent applications for technical lignins in thermosetting materials. To evaluate the potential application of lignin raw materials in phenol formaldehyde and epoxy resins, three types of alkaline lignins were characterized in terms of their structures and thermal properties. The lignin samples analyzed were kraft lignin (LIG-1), soda–rice straw lignin (LIG-2), and soda-wheat straw lignin (LIG-3). FTIR and 1H-NMR methods were used to determine their structure. Gel permeation chromatography (GPC) was used to determine the molecular weight distribution (MWD). Differential scanning calorimetry (DSC) was used to measure the glass transition temperature (Tg), and thermogravimetric analysis (TGA) to determine the thermal stability of lignin samples. Results showed that kraft lignin (LIG-1) has moderate hydroxyl-group content, is rich in G-type units, and has good thermal stability. These properties make it more suitable for direct use in phenol formaldehyde resins, and it is therefore a good raw material for this purpose. The alkaline soda-rice straw lignin (LIG-2) with a high hydroxyl-group content and excellent thermal stability is most suited to preparing lignin-based epoxy resin

Determinació de la calor de combustió d’una closca d’arròs

Determinació mitjançant una bomba calorimètrica de la calor de combustió d'una closca d'arròs.