Genome-wide analysis of adaptive molecular evolution in the carnivorous plant Utricularia gibba

The genome of the bladderwort Utricularia gibba provides an unparalleled opportunity to uncover the adaptive landscape of an aquatic carnivorous plant with unique phenotypic features such as absence of roots, development of water-filled suction bladders, and a highly ramified branching pattern. Despite its tiny size, the U. gibba genome accommodates approximately as many genes as other plant genomes. To examine the relationship between the compactness of its genome and gene turnover, we compared the U. gibba genome with that of four other eudicot species, defining a total of 17,324 gene families (orthogroups). These families were further classified as either 1) lineage-specific expanded/contracted or 2) stable in size. The U. gibba-expanded families are generically related to three main phenotypic features: 1) trap physiology, 2) key plant morphogenetic/developmental pathways, and 3) response to environmental stimuli, including adaptations to life in aquatic environments. Further scans for signatures of protein functional specialization permitted identification of seven candidate genes with amino acid changes putatively fixed by positive Darwinian selection in the U. gibba lineage. The Arabidopsis orthologs of these genes (AXR, UMAMIT41, IGS, TAR2, SOL1, DEG9, and DEG10) are involved in diverse plant biological functions potentially relevant for U. gibba phenotypic diversification, including 1) auxin metabolism and signal transduction, 2) flowering induction and floral meristem transition, 3) root development, and 4) peptidases. Taken together, our results suggest numerous candidate genes and gene families as interesting targets for further experimental confirmation of their functional and adaptive roles in the U. gibba's unique lifestyle and highly specialized body plan.

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.

Towards an emotion-driven interactive music system: ridging the gaps between affect, physiology and sound generation

Report for the scientific sojourn at the Stanford University from January until June 2007. Music is well known for affecting human emotional states, yet the relationship between specific musical parameters and emotional responses is still not clear. With the advent of new human-computer interaction (HCI) technologies, it is now possible to derive emotion-related information from physiological data and use it as an input to interactive music systems. Providing such implicit musical HCI will be highly relevant for a number of applications including music therapy, diagnosis, nteractive gaming, and physiologically-based musical instruments. A key question in such physiology-based compositions is how sound synthesis parameters can be mapped to emotional states of valence and arousal. We used both verbal and heart rate responses to evaluate the affective power of five musical parameters. Our results show that a significant correlation exists between heart rate and the subjective evaluation of well-defined musical parameters. Brightness and loudness showed to be arousing parameters on subjective scale while harmonicity and even partial attenuation factor resulted in heart rate changes typically associated to valence. This demonstrates that a rational approach to designing emotion-driven music systems for our public installations and music therapy applications is possible.

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.

Els cultius in vitro i el desenvolupament vegetal

Biotecnologia Vegetal de materials de treball que incorporin les TICs. El material elaborat ha estat un llibre electrònic utilitzable tant on-line (web) com off-line (CD). Els materials generats com a resultes d’aquest projecte han estat situats en un servidor de la UdL accessible des de l’exterior de la Universitat. Aquest llibre electrònic és d’accés obert i es pot consultar on-line a l’URL (http://sakai.udl.es/cursos/76304/indexC.htm). El llibre electrònic conté un total de 98 Mb d’informació hipermèdia i hipertexual distribuïda en més de 380 arxius dels quals 50 són pàgines html, 10 arxius doc, 10 arxius pdf, 258 imatges fixes i 8 arxius de vídeo en format flash (swf). L’accés al llibre electrònic es realitza a través d’una pantalla inicial que dóna pas a un menú que distribueix els materials en 7 apartats. Els textos estan acompanyats de gran quantitat d’imatges fotogràfiques, gràfics, esquemes, imatges infogràfiques i videoclips generats de novo per aquest projecte. En dissenyar la web s’han tingut en compte criteris de confiabilitat, accessibilitat i usabilitat. El primer disseny de la web ha estat validat per un panel d’usuaris i utilitzat posteriorment amb alumnes durant el curs 2007-2008. Les observacions i suggeriments fets per aquests ja han estat incorporats en aquest document final. Una primera enquesta de satisfacció realitzada amb aquest alumnat permet concloure, a títol provisional donat lo reduït de la població enquestada, que l’alumnat mostra un grau de coneixement de les eines TIC suficient i que consideren positiva la incorporació de materials multimèdia com a recurs educatiu. A més a més, la realització d’aquest projecte i la seva aplicació a l’aula ha estat presentada en dues ponències al “Congreso Internacional de Docencia y Innovación Universitaria”.

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.

Manejo de los derames pleurales fetales e hidrops mediante la colocación de shunts toracoamnióticos eco-guiado por vía percutánea

Abans de la teràpia fetal, més del 90 % dels casos de fetus amb malformacions pulmonars, basaments pleurals i hidrops morien. Avui en dia, gràcies a la teràpia fetal i, mes concretament, a la col•locació de shunts toracoamniòtics aquesta supervivència ha augmentat notablement. Des del 2003, el nostre centre ha realitzat aquest procediment a 25 fetus amb resultats favorables ( una supervivència total del 62.5%) i una baixa taxa de complicacions. L’evolució a llarg termini dels pacient que han sobreviscut és favorable i el seu estudi ens ha permès identificar alguns factors pronòstic a tenir en compte.

Statistical Analysis of Eco-Toxicologic Data of Mammals from a Polluted Area

Several eco-toxicological studies have shown that insectivorous mammals, due to theirfeeding habits, easily accumulate high amounts of pollutants in relation to other mammal species. To assess the bio-accumulation levels of toxic metals and their in°uenceon essential metals, we quantified the concentration of 19 elements (Ca, K, Fe, B, P,S, Na, Al, Zn, Ba, Rb, Sr, Cu, Mn, Hg, Cd, Mo, Cr and Pb) in bones of 105 greaterwhite-toothed shrews (Crocidura russula) from a polluted (Ebro Delta) and a control(Medas Islands) area. Since chemical contents of a bio-indicator are mainly compositional data, conventional statistical analyses currently used in eco-toxicology can givemisleading results. Therefore, to improve the interpretation of the data obtained, weused statistical techniques for compositional data analysis to define groups of metalsand to evaluate the relationships between them, from an inter-population viewpoint.Hypothesis testing on the adequate balance-coordinates allow us to confirm intuitionbased hypothesis and some previous results. The main statistical goal was to test equalmeans of balance-coordinates for the two defined populations. After checking normality,one-way ANOVA or Mann-Whitney tests were carried out for the inter-group balances

Prototip culata del vehicle de baix consum (equip EPS-UdG Shell Eco)

Aquest projecte s’ha portat a terme per tal de millorar en diferentsaspectes el motor Honda Gx35 , del vehicle de baix consum de la Universitat deGirona (Udg). Aquest és un motor de combustió interna de gasolina (cicle Otto).L’objectiu és el disseny d’una culata per poder minimitzar el consum de gasolina, la qual s’ha de poder acoblar amb el motor Honda Gx35. Aquest motor,prèviament s’haurà de modificar per poder-hi instal•lari la nova culata

Antimicrobial peptide genes in Bacillus strains from plant environments

The presence of the antimicrobial peptide (AMP) biosynthetic genes srfAA (surfactin), bacA (bacylisin), fenD (fengycin), bmyB (bacyllomicin), spaS (subtilin), and ituC (iturin) was examined in 184 isolates of Bacillus spp. obtained from plant environments (aerial, rhizosphere, soil) in the Mediterranean land area of Spain. Most strains had between two and four AMP genes whereas strains with five genes were seldom detected and none of the strains had six genes. The most frequent AMP gene markers were srfAA, bacA, bmyB, and fenD, and the most frequent genotypes srfAA-bacA-bmyB and srfAAbacA-bmyB-fenD. The dominance of these particular genes in Bacillus strains associated with plants reinforces the competitive role of surfactin, bacyllomicin, fengycin, and bacilysin in the fitness of strains in natural environments. The use of these AMP gene markers may assist in the selection of putative biological control agents of plant pathogens

Evaluation of four whole-plant inoculation methods to analyze the pathogenicity of Erwinia amylovora under quarantine conditions

Four methods were tested to assess the fire-blight disease response on grafted pear plants. The leaves of the plants were inoculated with Erwinia amylovora suspensions by pricking with clamps, cutting with scissors, local infiltration, and painting a bacterial suspension onto the leaves with a paintbrush. The effects of the inoculation methods were studied in dose-time-response experiments carried out in climate chambers under quarantine conditions. A modified Gompertz model was used to analyze the disease-time relatiobbnships and provided information on the rate of infection progression (rg) and time delay to the start of symptoms (t0). The disease-pathogen-dose relationships were analyzed according to a hyperbolic saturation model in which the median effective dose (ED50) of the pathogen and maximum disease level (ymax) were determined. Localized infiltration into the leaf mesophile resulted in the early (short t0) but slow (low rg) development of infection whereas in leaves pricked with clamps disease symptoms developed late (long t0) but rapidly (high rg). Paintbrush inoculation of the plants resulted in an incubation period of medium length, a moderate rate of infection progression, and low ymax values. In leaves inoculated with scissors, fire-blight symptoms developed early (short t0) and rapidly (high rg), and with the lowest ED50 and the highest ymax

Plant-associated microorganisms: a view from the scope of microbiology

Microorganisms interact with plants because plants offer a wide diversity of habitats including the phyllosphere (aerial plant part), the rhizosphere (zone of influence of the root system), and the endosphere (internal transport system). Interactions of epiphytes, rhizophytes or endophytes may be detrimental or beneficial for either the microorganism or the plant and may be classified as neutralism, commensalism, synergism, mutualism, amensalism, competition or parasitism

Pathogenic plant-microbe interactions. What we know and how we benefit

Plants, like humans and other animals, also get sick, exhibit disease symptoms, and die. Plant diseases are caused by environmental stress, genetic or physiological disorders and infectious agents including viroids, viruses, bacteria and fungi. Plant pathology originated from the convergence of microbiology, botany and agronomy; its ultimate goal is the control of plant disease. Microbiologists have been attracted to this field of research because of the need for identification of the agents causing infectious diseases in economically important crops. In 1878—only two years after Pasteur and Koch had shown for the first time that anthrax in animals was caused by a bacteria—Burril, in the USA, discovered that the fire blight disease of apple and pear was also caused by a bacterium (nowadays known as Erwinia amylovora). In 1898, Beijerinck concluded that tobacco mosaic was caused by a “contagium vivum fluidum” which he called a virus. In 1971, Diener proved that a potato disease named potato spindle tuber was caused by infectious RNA which he called viroid

Proyecto de ejecución para las obras de concesión de dominio público para la reforma y adecuación de la central térmica y de la red de saneamiento en un hospital de 350 camas

El Hospital Punta de Europa en Algeciras (Cádiz), centro sanitario del Servicio Andaluz de Salud, desea optimizar la gestión de sus instalaciones de generación de energía térmica (vapor, agua caliente sanitaria y agua caliente de calefacción) y adecuarlas a la normativa vigente así como la sustitución de bajantes del edificio, para lo cual sacará a concurso público la licitación para la concesión de dominio público de dichas instalaciones. Para definir el alcance y condiciones de la citada concesión, el Hospital Punta de Europa (Algeciras) del Servicio Andaluz de Salud ha solicitado a Pedro Alonso Martín el estudio para la reforma y adecuación de las instalaciones productoras de energía térmica del citado Hospital. El objetivo principal de este trabajo es hacer un estudio, propuesta y valoración de las actuaciones necesarias para la reforma y mejora de la explotación de las instalaciones generadoras de energía térmica y de la red saneamiento interior del Hospital Punta de Europa de Algeciras (Cádiz). Las actuales instalaciones de generación térmica consumidoras de energía del hospital dentro del alcance de este Proyecto son: Generación de vapor (lavandería y esterilización). Producción de agua caliente sanitaria (ACS). Producción de agua caliente de calefacción. La mayoría de los equipos productores de energía datan del año 1975, por lo que en la mayoría de los casos se ha cumplido su plazo de amortización y periodo de vida útil. Se hace necesaria la instalación de gas natural, debido a que se tendrá que abastecer a todas las calderas de la central térmica. El diseño del sistema de producción de agua caliente sanitaria garantiza el máximo confort y economía del usuario, compatible con el máximo ahorro energético y la protección del medio ambiente, cubriendo las necesidades de agua caliente sanitaria mediante la combinación de un sistema de calderas a gas con los colectores solares.