Tomato response to a high light transmission greenhouse film

Increasing greenhouse light transmission has a positive effect not only in Northern latitudes but in Mediterranean countries as well. A greenhouse, H2, with a tetrafluoroethylene copolymer 60 microns film, (Asahi Glass company, Aflex) characterised by its high light transmission and durability was compared to another greenhouse with a co-extruded film considered as a control, H1. Tomato crop response to the increase in light during winter and summer with high temperature and light was evaluated. Light transmission in H2 remained very high in spite of the observed dust accumulation and the low angle of incidence of the winter solar radiation. Transmissivity was clearly higher for H2 (81 to 83 % throughout the season) than in the control (around 63 %). The rest of the climatic parameters were similar in both greenhouses, either in the winter or in the summer evaluations. In spite of the high solar radiation in H2, the summer temperature could be maintained at the desired levels by using evaporative cooling. Accumulated tomato yield and quality was better in the H2 greenhouse (15 % more for the winter crop and 27% more for the summer crop). Fruit size was bigger in the winter crop. As an overall conclusion, the use of high light transmissive films in Mediterranean areas is very convenient for many vegetable crops. This is valid not only in winter but in summer, provided the greenhouse has good ventilation or evaporative cooling to overcome the increase in sensible heat caused by this increase in light..

Implementation of IPM programs on European greenhouse tomato production areas: Tools and constraints

Whiteflies and whitefly-transmitted viruses are some of the major constraints on European tomato production. The main objectives of this study were to: identify where and why whiteflies are a major limitation on tomato crops; collect information about whiteflies and associated viruses; determine the available management tools; and identify key knowledge gaps and research priorities. This study was conducted within the framework of ENDURE (European Network for Durable Exploitation of Crop Protection Strategies). Two whitefly species are the main pests of tomato in Europe: Bemisia tabaci and Trialeurodes vaporariorum. Trialeurodes vaporariorum is widespread to all areas where greenhouse industry is present, and B. tabaci has invaded, since the early 1990’s, all the subtropical and tropical areas. Biotypes B and Q of B. tabaci are widespread and especially problematic. Other key tomato pests are Aculops lycopersici, Helicoverpa armigera, Frankliniella occidentalis, and leaf miners. Tomato crops are particularly susceptible to viruses causingTomato yellow leaf curl disease (TYLCD). High incidences of this disease are associated to high pressure of its vector, B. tabaci. The ranked importance of B. tabaci established in this study correlates with the levels of insecticide use, showing B. tabaci as one of the principal drivers behind chemical control. Confirmed cases of resistance to almost all insecticides have been reported. Integrated Pest Management based on biological control (IPM-BC) is applied in all the surveyed regions and identified as the strategy using fewer insecticides. Other IPM components include greenhouse netting and TYLCD-tolerant tomato cultivars. Sampling techniques differ between regions, where decisions are generally based upon whitefly densities and do not relate to control strategies or growing cycles. For population monitoring and control, whitefly species are always identified. In Europe IPM-BC is the recommended strategy for a sustainable tomato production. The IPM-BC approach is mainly based on inoculative releases of the parasitoids Eretmocerus mundus and Encarsia formosa and/or the polyphagous predators Macrolophus caliginosus and Nesidiocoris tenuis. However, some limitations for a wider implementation have been identified: lack of biological solutions for some pests, costs of beneficials, low farmer confidence, costs of technical advice, and low pest injury thresholds. Research priorities to promote and improve IPM-BC are proposed on the following domains: (i) emergence and invasion of new whitefly-transmitted viruses; (ii) relevance of B. tabaci biotypes regarding insecticide resistance; (iii) biochemistry and genetics of plant resistance; (iv) economic thresholds and sampling techniques of whiteflies for decision making; and (v) conservation and management of native whitefly natural enemies and improvement of biological control of other tomato pests.

Precursor uptake assays and metabolic analyses in isolated tomato fruit chromoplasts

Background Carotenoids are the most widespread group of pigments found in nature. In addition to their role in the physiology of the plant, carotenoids also have nutritional relevance as their incorporation in the human diet provides health benefits. In non-photosynthetic tissues, carotenoids are synthesized and stored in specialized plastids called chromoplasts. At present very little is known about the origin of the metabolic precursors and cofactors required to sustain the high rate of carotenoid biosynthesis in these plastids. Recent proteomic data have revealed a number of biochemical and metabolic processes potentially operating in fruit chromoplasts. However, considering that chloroplast to chromoplast differentiation is a very rapid process during fruit ripening, there is the possibility that some of the proteins identified in the proteomic analysis could represent remnants no longer having a functional role in chromoplasts. Therefore, experimental validation is necessary to prove whether these predicted processes are actually operative in chromoplasts. Results A method has been established for high-yield purification of tomato fruit chromoplasts suitable for metabolic studies. Radiolabeled precursors were efficiently incorporated and further metabolized in isolated chromoplast. Analysis of labeled lipophilic compounds has revealed that lipid biosynthesis is a very efficient process in chromoplasts, while the relatively low incorporation levels found in carotenoids suggest that lipid production may represent a competing pathway for carotenoid biosynthesis. Malate and pyruvate are efficiently converted into acetyl-CoA, in agreement with the active operation of the malic enzyme and the pyruvate dehydrogenase complex in the chromoplast. Our results have also shown that isolated chromoplasts can actively sustain anabolic processes without the exogenous supply of ATP, thus suggesting that these organelles may generate this energetic cofactor in an autonomous way. Conclusions We have set up a method for high yield purification of intact tomato fruit chromoplasts suitable for precursor uptake assays and metabolic analyses. Using targeted radiolabeled precursors we have been able to unravel novel biochemical and metabolic aspects related with carotenoid and lipid biosynthesis in tomato fruit chromoplasts. The reported chromoplast system could represent a valuable platform to address the validation and characterization of functional processes predicted from recent transcriptomic and proteomic data.

The tomato genome sequence providies insights into fleshy fruit evolution

Tomato (Solanum lycopersicum) is a major crop plant and a model system for fruit development. Solanum is one of the largest angiosperm genera1 and includes annual and perennial plants from diverse habitats. Here we present a high-quality genome sequence of domesticated tomato, a draft sequence of its closest wild relative, Solanum pimpinellifolium2, and compare them to each other and to the potato genome (Solanum tuberosum). The two tomato genomes show only 0.6% nucleotide divergence and signs of recent admixture, but show more than 8% divergence from potato, with nine large and several smaller inversions. In contrast to Arabidopsis, but similar to soybean, tomato and potato small RNAs map predominantly to gene-rich chromosomal regions, including gene promoters. The Solanum lineage has experienced two consecutive genome triplications: one that is ancient and shared with rosids, and a more recent one. These triplications set the stage for the neofunctionalization of genes controlling fruit characteristics, such as colour and fleshiness.

Assessing changes in Cd phytoavailability to tomato in amended calcareous soils.

A plot study was conducted to assess changes in Cd phytoavailability to a tomato cultivar in an agricultural soil in Southeastern Spain amended in two different ways (A and B), under controlled conditions. The experimental soil corresponded to a fine-loamy carbonatic thermic Calcidic Haploxeroll (Soil Survey Staff, 1998). A) Soil was amended with a single application of sewage sludge from a municipal source that had a total Cd concentration of 0.5 mg kg-1 at a rate that represented a final average concentration in the mixture of soil and sludge of less than 50 µg Cd kg-1. B) The amendment consisted of the addition of a mineral fertiliser with the same amount of NPK as in the sewage sludge application. The final levels of Cd were supposed to be negligible. A plot series without amendments was also performed (C). DTPA plus triethanolamine, and ammonium acetate extractable fractions in soils were analysed for all the plots. The time-dependent Cd accumulation in different parts of the tomato plants was studied by means of a Cd salt treatment. For each block (A, B, and C) four levels of Cd (0, 3, 30, 100 mg kg-1) were added as CdCl2. There was a significant increase in plant Cd after the initial cropping. Tomato stems, leaves and fruits were analysed separately for Cd determination. Differential Cd distribution and accumulation in tomato parts was detected.

Anàlisi i diagnosi ambiental de la dinàmica del porc senglar (Sus scrofa) al Parc del Garraf

El Parc del Garraf (PG) és una zona on la dinàmica del porc senglar amb el medi té una alta importància, tot i que la densitat de població al PG d’aquest ungulat és de les menors de Catalunya. Els aspectes més rellevants de la relació porc senglar-medi són: la correlació que hi ha entre l’abandonament d’àrees de conreu i activitats forestals amb l’augment de la població de porc senglar, i l’afectació que per tant, provoca a les àrees de conreu que hi ha actualment, que es pot veure minvada aplicant bones mesures correctores. També la relació que té amb el margalló (Chamaerops humilis), que és positiva ajudant a la recuperació, conservació i a la dinàmica ecològica de l’espècie, així com amb el medi del PG en general, i, per últim, els impactes viaris a la xarxa viària del PG, tot i que no existeix cap TCCU (Tram de Concentració de Col·lisions amb Ungulats) dins els límits del PG. Referent a la caça, actualment és la única mesura viable de control de la població de porc senglar, tot i que no hi ha relleu generacional per a aquesta activitat.

Development of specific ITS markers for plant DNA identification within herbivorous insects

DNA based techniques have proved to be very useful methods to study trophic relationships 17 between pests and their natural enemies. However, most predators are best defined as omnivores, 18 and the identification of plant-specific DNA should also allow the identification of the plant 19 species the predators have been feeding on. In this study, a PCR approach based on the 20 development of specific primers was developed as a self-marking technique to detect plant DNA 21 within the gut of one heteropteran omnivorous predator (Macrolophus pygmaeus) and two 22 lepidopteran pest species (Helicoverpa armigera and Tuta absoluta). Specific tomato primers 23 were designed from the ITS 1-2 region, which allowed the amplification of a tomato DNA 24 fragment of 332 bp within the three insect species tested in all cases (100% of detection at t = 0) 25 and did not detect DNA of other plants nor of the starved insects. Plant DNA half-lives at 25ºC 26 ranged from 5.8h, to 27.7h and 28.7h within M. pygmaeus, H. armigera and T. absoluta, 27 respectively. Tomato DNA detection within field collected M. pygmaeus suggests dietary mixing 28 in this omnivorous predator and showed a higher detection of tomato DNA in females and 29 nymphs than males. This study provides a useful tool to detect and to identify plant food sources 30 of arthropods and to evaluate crop colonization from surrounding vegetation in conservation 31 biological control programs.

Desarrollo de una colección de Líneas Casi Isogénicas (NIL) para el estudio de caracteres de interés agronómico en especies del género Fragaria

Fragaria vesca posee varias características que la hacen interesante como especie modelo en la familia Rosaceae. Además, su naturaleza diploide permite sortear la complejidad genética de la fresa cultivada. Considerando que los genomas de las especies diploides y octoploides de Fragaria mantienen una relación de sintenia y colinearidad, estamos desarrollando una colección de Líneas Casi Isogénicas (NIL) en Fragaria diploide, usando Fragaria bucharica, una variedad asiática, como donante de introgresiones y Fragaria vesca var. Reine des Vallées, una variedad francesa comúnmente cultivada en España para usos industriales, como parental recurrente. Para obtener introgresiones de F. bucharica en un fondo genético homogéneo de F. vesca, se desarrolló un retrocruzamiento y se obtuvo una población BC1 que fue analizada para la presencia de alelos de F. bucharica a lo largo de los 7 grupos de ligamiento (LG) del mapa de referencia de Fragaria. Los individuos con bajo número de introgresiones de gran tamaño, que en conjunto abarcaron todo el genoma de F. bucharica, fueron seleccionados y retrocruzados con el parental recurrente. La descendencia fue analizada para los loci segregantes y los individuos BC2 con 1 ó 2 introgresiones fueron seleccionados como líneas donadoras de introgresiones de las NIL. Hasta el momento se han descrito tres fenotipos dominantes diferentes bajo condiciones de invernadero en varias NIL heterozigóticas: Las plantas con introgresiones en LG2 presentan estolones. Las plantas con introgresiones en LG1 y LG3 presentan floración temprana. Las plantas con introgresiones en LG6 presentan floración estacional. Actualmente se está trabajando en la selección y caracterización de introgresiones de pequeño tamaño mediante la autofecundación de las líneas seleccionadas. La caracterización fenotípica de los recombinantes seleccionados permitirá localizar y estimar los patrones de herencia de los genes implicados en los caracteres descritos, además de la identificación de nuevos caracteres recesivos que aparecerán en homozigosis.

Estudi dels impactes ambientals del cicle de vida del compost, de la producció a l'apliacació

La gran majoria d'hivernacles situats en clima mediterrani són de cost relativament baix i de tecnologia senzilla. El cultiu en hivernacle te com a objectiu principal incrementar la producció agrícola per unitat de superfície mitjançant l'aïllament de les condicions del medi. Aquest projecte presenta inventaris detallats i de qualitat del cicle de vida complet del compost amb aplicació en aire lliure i en hivernacle, aportant informació dels impactes ambientals i avaluant la viabilitat agronómica del compost com a fertilitzant quan s’aplica en cultius hortícoles. S’han considerat quatre opcions de cultiu, depenent del tipus de fertilitzant utilitzat (fertilitzans minerals o compost) i de si el cultiu és a l’aire lliure o en hivernacle. Les dades s’han obtingut experimentalment en parceles pilot i en una planta de compostatge industrial, ambdos localitzats prop de Barcelona, en una àrea mediterrànea. Per al cultiu en hivernacle, s’han obtingut produccions de tomàquet superiors a les d’aire lliure en el cas d’aplicar fertilitzants minerals, mentre l’ús de compani són de cost relativament baix i de tecnologia senzilla.

Determinació de la regió del genoma o gens implicats en la síntesi del polièster extracel•lular present en la variant llisa de Mycobacterium vaccae mitjançant transformació

Estudi realitzat a partir d’una estada a la Universidad de Zaragoza, Espanya, entre novembre del 2007 i abril del 2008. Mycobacterium vaccae és un micobacteri ambiental de creixement ràpid molt estudiat pel seu interès com a possible ús immunoterapéutic en el tractament de la tuberculosis i altres malalties. M.vaccae a l’igual que altres micobacteris presenta dues morfologies colonials: llisa i rugosa. M.vaccae ATCC15483T té originàriament una morfologia llisa. Quant aquest es cultiva en medi sòlid a 30ºC apareixen espontàniament variants rugoses estables que no reverteixen a llises. El motiu pel qual aquest procés té lloc no es coneix, encara que s’ha descrit en Mycobacterium smegmatis i en Mycobacterium avium que els lípids de la paret cel•lular es troben involucrats en aquest canvi de morfologia colonial. L’anàlisi dels contingut en lípids i glicolípids de la paret cel•lular de les dos variants morfològiques de M.vaccae, ens ha indicat que les soques llises presenten un compost extracel•lular que no es troba en les rugoses i que mitjançant l’anàlisi estructural d’aquest compost ha sigut identificat com un polièster extracel•lular de cadena llarga. El present estudi s’ha centrat en determinar els gens implicats en la síntesis d’aquest compost. Per a realitzar aquest anàlisi genètic s’ha construit una llibreria de mutants per transposició de la soca llisa de M. vaccae mitjançant un plàsmid ts/sac i un transposó. S’han obtingut colònies de morfologia rugosa on el plàsmid s’ha insertat en la zona del genoma que codifica per aquest compost extracel•lular. Aquests nous mutants s’han analitzat mitjançant tècniques moleculars (PCR, Southern y seqüenciació). A mès, s’ha construit una llibreria genòmica amb DNA de la soca llisa en plàsmids replicatius de micobacteris derivats de pAL5000 i s’ha transformat la soca rugosa seleccionant per a un fenotip llis estudiant els gens que complementen.

Natural abundance of stable isotopes (15N and 13C) and isotopic fractionation of sea bream muscle as markers of food and culture conditions and its relationship with metabolic and proteomic analyses

Els isòtops estables com a traçadors de la cadena alimentària, s'han utilitzat per caracteritzar la relació entre els consumidors i els seus aliments, ja que el fraccionament isotòpic implica una discriminació en contra de certs isòtops. Però les anàlisis d'isòtops estables (SIA), també es poden dur a terme en peixos cultivats amb dietes artificials, com la orada (Sparus aurata), la especie más cultivada en el Mediterráneo. Canvis en l'abundància natural d'isòtops estables (13C i 15N) en els teixits i les seves reserves poden reflectir els canvis en l'ús i reciclatge dels nutrients ja que els enzims catabòlics implicats en els processos de descarboxilació i desaminació mostren una preferència pels isòtops més lleugers. Per tant, aquestes anàlisis ens poden proporcionar informació útil sobre l'estat nutricional i metabòlic dels peixos. L'objectiu d'aquest projecte va ser determinar la capacitat dels isòtops estables per ser utilitzats com a marcadors potencials de la capacitat de creixement i condicions de cria de l'orada. En aquest sentit, les anàlisis d'isòtops estables s'han combinat amb altres metabòlics (activitats citocrom-c-oxidasa, COX, i citrat sintasa, CS) i els paràmetres de creixement (ARN/ADN). El conjunt de resultats obtinguts en els diferents estudis realitzats en aquest projecte demostra que el SIA, en combinació amb altres paràmetres metabòlics, pot servir com una eina eficaç per discriminar els peixos amb millor potencial de creixement, així com a marcador sensible de l'estat nutricional i d'engreix. D'altra banda, la combinació de l'anàlisi d'isòtops estables amb les eines emergents, com ara tècniques de proteòmica (2D-PAGE), ens proporciona nous coneixements sobre els canvis metabòlics que ocorren en els músculs dels peixos durant l‟increment del creixement muscular induït per l'exercici.

Avaluació de vitamines i antioxidants en aliments vegetals mitjançant tècniques HPLC-DAD i UPLC-MS/MS

El programa experimental s’ha portat a terme dins el marc de les activitats del projecte TRUEFOOD, finançat per la UE per als anys 2007-2010. L’objectiu principal d’aquesta activitat ha estat l’avaluació dels continguts en àcid ascòrbic (vitamina C), polifenols totals, àcids fenòlics i flavonoides en mostres de tomàquet i enciam, produïts sota diferents condicions de camp (producció ecològica i convencional). Per aconseguir els resultats s’han utilitzat mètodes analítics basats en tècniques de cromatografia líquida d’alta eficàcia (HPLC) i d’ultra-alta eficàcia (UHPLC) acoblades a sistemes de detecció de diode array (DAD) i espectrometria de masses (MSn). Per a l’àcid ascòrbic, s’ha desenvolupat un mètode ràpid que ha permès la determinació d’aquest compost en diferents matrius vegetals amb el mínim pretractament de les mostres, utilitzant una fase estacionària HILIC (Fluorinated Stationary Phase). Els mètodes desenvolupats d’anàlisi de compostos fenòlics han permès realitzar les anàlisi de forma ràpida, a fi de processar el màxim nombre de mostres per a obtenir resultats representatius. S’ha realitzat una completa caracterització dels extractes de tomàquet i enciam, ampliant el coneixement descrit en la bibliografia sobre la seva composició fenòlica. En el cas de l’enciam, s’ha identificat quatre compostos fenòlics que mai abans han estat descrits i quantificats en aquesta hortalissa. La definició, amb precisió, dels continguts en vitamina C i compostos fenòlics en les mostres analitzades ha permès comparar els efectes de diferents tècniques de cultiu sobre les característiques nutricionals dels vegetals objecte de l’estudi. Els mètodes d’anàlisi desenvolupats i els resultats derivats del projecte seran publicats properament en revistes científiques de reconegut prestigi.