In vitro plant regeneration from different seedling explants of blackgram [Vigna mungo (L.) Hepper] via organogenesis

Callus induction and morphogenesis from different blackgram explants were tested on MS basal medium supplemented with B5 vitamins, IAA, NAA, IBA, KIN and BAP individually and in combinations. The explants were hypocotyl, epicotyl, axillary bud, cotyledonary node and immature leaf. The optimal levels of the frequency of callus induction was 22.8 mu M of IAA or 16.1 mu M NAA and in combination with 2.2 mu M of BAP. Among the seedling explants, hypocotyl was found to be more efficient in producing callus. Shoots mere induced from callus cultures of hypocotyls, epicotyls, axillary bud, cotyledonary node and immature leaf with varying frequencies in the medium containing KIN (2.3-9.3 mu M) or BAP (2.2-8.8 mu M) and in combination with IAA (2.8 mu M) or NAA (2.6 mu M). Multiple shoots were obtained using cotyledonary node segments. The regenerated shoots rooted best on MS basal medium containing 9.8 mu M IBA. Seventy three per cent of the shoots produced roots, and 80-85% of the plantlets survived under greenhouse condition.

Relationships between hard-seededness and seed weight in mungbean (Vigna radiata) assessed by QTL analysis

Weather damage reduces the value of commercial mungbean, but hard-seededness can reduce the level of damage. However, attempts to breed large- and hard-seeded mungbean varieties have been unsuccessful. To understand the relationship between seed weight and hard-seededness, these traits were investigated using a quantitative trait loci (QTL) mapping approach with a recombinant inbred population derived from a cross between a completely soft-seeded variety and a completely hard-seeded genotype. The two parental genotypes also had a sixfold difference in seed weight. QTL analyses revealed four loci for hard-seededness and I I loci for seed weight. Two of the hardseededness loci co-localized with seed weight QTL. When seed weight was used as a covariate in the analysis of hard-seededness from the field data, two of the four hard-seeded QTL remained significant with the effect at one of these remaining unchanged. These results explain why retaining hard-seededness in large seeded mungbean lines has been unsuccessful. The existence of a persistent locus, however, indicated that breeding large and persistently hard-seeded varieties of mungbean may be possible.

Adaptive responses of wild mungbean (Vigna radiata ssp sublobata) to photo-thermal environment. II. Growth, biomass, and seed yield

The leaf growth, dry matter production, and seed yield of 11 wild mungbean ( Vigna radiata ssp. sublobata) accessions of diverse geographic origin were observed under natural and artificial photoperiod temperature conditions, to determine the extent to which genotypic differences could be attributed to adaptive responses to photo-thermal environment. Environments included serial sowings in the field in SE Queensland, complemented by artificial photoperiod extension and controlled-environment growth rooms. Photo-thermal environment influenced leaf growth, total dry matter production ( TDM), and seed yield directly, through effects of ( mainly cool) temperature on growth, and indirectly, through effects on phenology. In terms of direct effects, leaf production, leaf expansion, and leaf area were all sensitive to temperature, with implied base temperatures higher than usually observed in cultivated mungbean ( V. radiata ssp. radiata). Genotypic sensitivity to temperature varied systematically with accession provenance and appeared to be of adaptive significance. In terms of the indirect effects of photo-thermal environment, genotypic and environmental effects on TDM were positively related to changes in total growth duration, and harvest index was negatively related to the period from sowing to flowering, similar to cultivated mungbean. However, seed yield was positively related to the duration of reproductive growth, reflecting the indeterminate growth habit of the wild accessions. As a consequence, the wild accessions are more responsive to favourable environments than typically observed in cultivated mungbean, which is determinate in habit. It is suggested that the introduction of the indeterminate trait into mungbean from the wild subspecies would increase the responsiveness of mungbean to favourable environments, analogous to that of black gram ( V. mungo). Although the wild subspecies appeared more sensitive to cool temperature than cultivated mungbean, it may provide a source of tolerance to the warmer temperatures experienced during the wet season in the tropics.

Ectopic overexpression of a mungbean vacuolar Na+/H+ antiporter gene (VrNHX1) leads to increased salinity stress tolerance in transgenic Vigna unguiculata L. Walp

Salinity is a major threat to sustainable agriculture worldwide. Plant NHX exchangers play an important role in conferring salt tolerance under salinity stress. In this study, a vacuolar Na+/H+ antiporter gene VrNHX1 (Genbank Accession No. JN656211.1) from mungbean (Vigna radiata) was introduced into cowpea (Vigna unguiculata) by the Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation method. Polymerase chain reaction and Southern blot hybridization confirmed the stable integration of VrNHX1 into the cowpea genome. Comparative expression analysis by semi-quantitative RT-PCR revealed higher expression of VrNHX1 in transgenic cowpea plants than wild-type. Under salt stress conditions, T2 transgenic 35S:VrNHX1 cowpea lines exhibited higher tolerance to 200 mM NaCl treatment than wild-type. Furthermore, T2 transgenic 35S:VrNHX1 lines maintained a higher K+/Na+ ratio in the aerial parts under salt stress and accumulated higher [Na+] in roots than wild-type. Physiological analysis revealed lower levels of lipid peroxidation, hydrogen peroxide and oxygen radical production but higher levels of relative water content and proline, ascorbate and chlorophyll contents in T2 transgenic 35S:VrNHX1 lines.

Toxic effects of Pb2+ on growth of cowpea (Vigna unguiculata)

A concentration as low as 1 μM lead (Pb) is highly toxic to plants, but previous studies have typically related plant growth to the total amount of Pb added to a solution. In the present experiment, the relative fresh mass of cowpea (Vigna unguiculata) was reduced by 10% at a Pb2+ activity of 0.2 μM for the shoots and at a Pb2+ activity of 0.06 μM for the roots. The primary site of Pb2+ toxicity was the root, causing severe reductions in root growth, loss of apical dominance (shown by an increase in branching per unit root length), the formation of localized swellings behind the root tips (due to the initiation of lateral roots), and the bending of some root tips. In the root, Pb was found to accumulate primarily within the cell walls and intercellular spaces.

Purification and regulation of aspartate transcarbamylase from germinated mung bean (Vigna radiata) seedlings

Aspartate transcarbamylase (EC 2.1.3.2) was purified to homogeniety from germinated mung bean seedlings by treatment with carbamyl phosphate. The purified enzyme was a hexamer with a subunit molecular weight of 20,600. The enzyme exhibited multiple activity bands on Polyacrylamide gel electrophoresis, which could be altered by treatment with carbamyl phosphate or UMP indicating that the enzyme was probably undergoing reversible association or dissociation in the presence of these effectors. The carbamyl phosphate stabilized enzyme did not exhibit positive homotropic interactions with carbamyl phosphate and hysteresis. The enzyme which had not been exposed to carbamyl phosphate showed a decrease in specific activity with a change in the concentration of both carbamyl phosphate and protein. The carbamyl phosphate saturation and U M P inhibition patterns were complex with a maximum and a plateau region. The partially purified enzyme also exhibited hysteresis and the hysteretic response, a function of protein concentration, was abolished by preincubation with carbamyl phosphate and enhanced by preincubation with UMP. All these observations are compatible with a postulation that the enzyme activity may be regulated by slow reversible association-dissociation dependent on the interaction with allosteric ligands.

Purification and Regulatory Properties of Mung Bean (Vigna Radiata L.) Serine Hydroxymethyltransferase 1

Serine hydroxymethyltransferase, the first enzyme in the pathway for interconversion of C1 fragments, was purified to homogeneity for the first time from any plant source. The enzyme from 72-h mung bean (Vigna radiata L.) seedlings was isolated using Blue Sepharose CL-6B and folate-AH-Sepharose-4B affinity matrices and had the highest specific activity (1.33 micromoles of HCHO formed per minute per milligram protein) reported hitherto. The enzyme preparation was extremely stable in the presence of folate or L-serine. Pyridoxal 5'-phosphate, ethylenediaminetetraacetate and 2-mercaptoethanol prevented the inactivation of the enzyme during purification. The enzyme functioned optimally at pH 8.5 and had two temperature maxima at 35 and 55°C. The Km values for serine were 1.25 and 68 millimolar, corresponding to Vmax values of 1.8 and 5.4 micromoles of HCHO formed per minute per milligram protein, respectively. The K0.5 value for L-tetrahydrofolate (H4folate) was 0.98 millimolar. Glycine, the product of the reaction and D-cycloserine, a structural analog of D-alanine, were linear competitive inhibitors with respect to L-serine with Ki values of 2.30 and 2.02 millimolar, respectively. Dichloromethotrexate, a substrate analog of H4folate was a competitive inhibitor when H4folate was the varied substrate. Results presented in this paper suggested that pyridoxal 5'-phosphate may not be essential for catalysis.The sigmoid saturation pattern of H4folate (nH = 2.0), one of the substrates, the abolition of sigmoidicity by NADH, an allosteric positive effector (nH = 1.0) and the increase in sigmoidicity by NAD+ and adenine nucleotides, negative allosteric effectors (nH = 2.4) clearly established that this key enzyme in the folate metabolism was an allosteric protein. Further support for this conclusion were the observations that (a) serine saturation exhibited an intermediary plateau region; (b) partial inhibition by methotrexate, aminopterin, O-phosphoserine, DL-{alpha}-methylserine and DL-O-methylserine; (c) subunit nature of the enzyme; and (d) decrease in the nH value from 2.0 for H4folate to 1.5 in presence of L-serine. These results highlight the regulatory nature of mung bean serine hydroxymethyltransferase and its possible involvement in the modulation of the interconversion of folate coenzymes.

Isolation and characterization of a naturally occurring inhibitor from mung bean (Vigna radiata) seedlings for serine hydroxymethyltransferase

A naturally occurring inhibitor of serine hydroxymethyltransferase (EC2.1.2.1) in mung bean seedlings extracts was purified by ammonium sulphate precipitation, phenyl-Sepharose chromatography followed by heating to release the inhibitor bound to the protein. The inhibitor had an absorption maximum at 200 nm, was not precipitated by trichloroacetic acid, was dialysable and resistant to inactivation by heating at 98-degrees-C for 4 hr, protease and ribonuclease digestion; but was acid labile. The chromatographically pure preparation inhibited both mung bean and sheep liver SHMT. Qualitative and quantitative analyses indicated that it contained a carbohydrate moiety, an O-amino and vicinal diol groups. Paper electrophoresis at pH 4.3 suggested that the inhibitor was positively charged.

Serine Hydroxymethyltransferase from Mung Bean (Vigna radiata) Is Not a Pyridoxal-5'-Phosphate- Dependent Enzyme

Serine hydroxymethyltransferase from mammalian and bacterial sources is a pyridoxal-5'-phosphate-containing enzyme, but the requirement of pyridoxal-5'-phosphate for the activity of the enzyme from plant sources is not clear. The specific activity of serine hydroxymethyltransferase isolated from mung bean (Vigna radiata) seedlings in the presence and absence of pyridoxal-5'-phosphate was comparable at every step of the purification procedure. The mung bean enzyme did not show the characteristic visible absorbance spectrum of pyridoxal-5'-phosphate protein. Unlike the enzymes from sheep, monkey, and human liver, which were converted to the apoenzyme upon treatment with L-cysteine and dialysis, the mung bean enzyme similarly treated was fully active. Additional evidence in support of the suggestion that pyridoxal-5'-phosphate may not be required for the mung bean enzyme was the observation that pencillamine, a well-known inhibitor of pyridoxal-5'-phosphate enzymes, did not perturb the enzyme spectrum or inhibit the activity of mung bean serine hydroxymethyltransferase. The sheep liver enzyme upon interaction with O-amino-D-serine gave a fluorescence spectrum with an emission maximum at 455 nm when excited at 360 nm. A 100-fold higher concentration of mung bean enzyme-O-amino-D-serine complex did not yield a fluorescence spectrum. The following observations suggest that pyridoxal-5'-phosphate normally present as a coenzyme in serine hydroxymethyltransferase was probably replaced in mung bean serine hydroxymethyltransferase by a covalently bound carbonyl group: (a) inhibiton by phenylhydrazine and hydroxylamine, which could not be reversed by dialysis and or addition of pyridoxal-5'-phosphate; (b) irreversible inactivation by sodium borohydride; (c) a spectrum characteristic of a phenylhydrazone upon interaction with phenylhydrazine; and (d) the covalent labeling of the enzyme with substrate/product serine and glycine upon reduction with sodium borohydride. These results indicate that in mung bean serine hydroxymethyltransferase, a covalently bound carbonyl group has probably replaced the pyridoxal-5'-phosphate that is present in the mammalian and bacterial enzymes.

Evaluación del efecto de incluir los granos de leguminosas (Canavalia ensiformis, vigna Sinensis y stizolobium deeringianum) en la suplementación concentrada de vacas lecheras

Se realizó un experimento con nueve vacas lecheras raza Brahman Pardo Suizo en diferentes períodos de lactancia superior a los tres meses, diferentes números de partos, con una producción promedio de 2.35 litros/vaca/día y un peso vivo promedio de 350 kg. La duración del experimento fue de 45 días (15 días por periodo) con el objetivo de evaluar el efecto de incluir los granos de leguminosas canavalia, terciopelo y caupi sobre la producción de leche y estimar la utilidad económica. Las vacas se establecieron en un solo bloque donde los tres tratamientos se asignaron al azar mediante el modelo esta dístico (Swich back). No se encontró diferencias significativas (P < 0.05) para los tres tratamientos que estaban constituidas por TA (20.13 % de terciopelo v 79.87% por otros ingredientes), el TB (23.66% de canavalia y 76.34 % otros ingredientes) y el TC (25.35 de Caupi y 74.7% otros ingredientes lográndose establecer tres raciones isoprotéicas e isoenergéticas. Los promedios de producción de leche obtenidos fueron de 4.11, 3.29 y 3.5 Kg para el TA. TB y TC respectivamente. El análisis económico evidencia que las mejores utilidades se obtuvieron con el TA con C$290.04 y C$ 320.08. Se concluye que se puede suministrar los granos de leguminosas como ingrediente en la suplementación concentrada a vacas lecheras como una alternativa de alimentación en los meses de verano.

Comportamiento agronómico de variedades forrajeras vignas spp. Finca Santa Rosa, Managua, Nicaragua

Se llevó a cabo un estudio con el objetivo de evaluar el comportamiento agronómico de especies y variedades de Vignas forrajeras (Vigna unguiculata, Vigna unguiculata, Vigna unguiculata, Vigna unguiculata y Vigna radiata). El Ensayo se realizó durante el período Agosto – Diciembre, 2009.en la Finca Santa Rosa, Universidad Nacional Agraria. Managua, Nicaragua. Los tratamiento consistieron en cuatro variedades de Vigna unguiculata de reciente introducción y un testigo de Vigna radiata.. El diseño utilizado fue un BCA (Bloques completo al Azar) con tres repeticiones. Las variables de estudio para cada tratamiento fueron, porcentajes de germinación, Altura de plantas (cm), Número de hojas (Conteo visual), Porcentaje de cobertura. Se realizaron análisis de varianza (ANDEVA) y separaciones de medias, usando Duncan (P<0.05). Para el análisis estadístico las variables codificadas en porcentajes se transformaron, según, arco seno 2 p (Arco seno de dos veces la raíz cuadrada de la proporción). Los resultados encontrados demuestran diferencias significativas (P ≤ 0.05) para todas las variables de estudio. El porcentaje de germinación varío de 61 % a 82 % para Vigna unguiculata CV Vun 1 y Vigna radiata CV Mungo respectivamente, mientras la Altura de plantas vario de 17.31 cm. a 33.32 cm. para Vigna unguiculata CV Vun 2 y V.unguiculata CV Vun 1. El mayor número de hojas se presentó en Vigna unguiculata CV Vun Naranja y el menor lo presentó Vigna radita CV Mungo con 10 y 4 hojas respectivamente. La mayor cobertura del suelo se presentó en Vigna unguiculata CV Vun Naranja con 42.17 % y la menor en Vigna unguiculata CV Vun 2 con 18.48 %. Se concluye que la especie Vigna unguiculata y los cultivares Vun Naranja y Vun 1 son las que presentaron un mejor comportamiento agronómico y pueden pasar a otras etapas de evaluación para su utilización en la alimentación animal.

Efecto de arreglos topológicos (doble surco) sobre el crecimiento, desarrollo y rendimiento del maiz (Zea mays L.) como cultivo principal, en asocio con leguminosas (Vigna unguiculata L. walp)

El presente estudio se estableció en terrenos del Centro Experimental La Compañía, ubicado en el municipio de Masatepe, departamento de Carazo, durante la época de primera comprendida entre los meses de junio a octubre de 1995. Con el objetivo de estudiar el efecto de los diferentes arreglos de siembra, sobre el Crecimiento, Desarrollo y Rendimiento del maíz (Zea mays L.) como cultivo principal, en asocio con frijol (Viqna unguiculata L. Watp). Los tratamientos en estudio fueron: Tratamiento uno maíz como cultivo puro a 80 cm entre calle. Tratamiento dos maíz a 80 cm, más leguminosa de cobertura un surco de maíz y un surco de leguminosa (1:1). Tratamiento tres, maíz a doble surcos (20 cm entre surco) calle ancha a 140 cm con dos surcos de leguminosas de coberturas entre a 50 cm. Tratamiento cuatro, maíz doble surcos (40 cm entre surcos) calle ancha a 120 con dos surcos de leguminosas entre a 40 cm entre sí. Se utilizó un diseño de Bloque Completo al Azar con cuatro repeticiones. Los resultados obtenidos demuestran que el asocio de maíz-leguminosas, no afectan significativamente el crecimiento, desarrollo y rendimiento del maíz como cultivo principal. Además podemos afirmar que al comparar los rendimientos, del cultivo puro con los asocios, hay una mejor eficiencia en el aprovechamiento del uso potencial de los suelos.

Evaluación del efecto de la fuente de nitrógeno y del fraccionamiento de la fertilización en el rendimiento del sorgo para grano (Sorghum bicolor (L) moench) y uso eficiente del nitrógeno en Tisma, Masaya

La presente investigación tuvo como fin evaluar la respuesta del sorgo ante la presencia de dos fuentes de nitrógeno para poder determinar su eficiencia. Se realizó en la época de postrera del año 2003 en un período comprendido del 26 de agosto al 23 de diciembre en la finca Las esquinas en el municipio de Tisma, departamento de Masaya, cuyas coordenadas son: 11°53’7” latitud Norte y 86°12’9” longitud Oeste, con una altura de 56 msnm. El experimento se estableció en un suelo franco, ligeramente ácido y con un contenido alto en materia orgánica y medio en nitrógeno. La temperatura osciló entre los 23 y 29 grados. Las precipitaciones estuvieron en un rango comprendido entre los 250 y los 300 mm. El experimento se estableció en un arreglo unifactorial en diseño de bloques completos al azar (BCA) con cuatro repeticiones. El objetivo de la investigación fue determinar el efecto que produce la fuente de nitrógeno y el fraccionamiento de la fertilización sobre el rendimiento de sorgo para grano. La variedad en estudio fue CNIA-INTA, a la cual se le aplicó una dosis de nitrógeno de 47 kg ha-1 de dos maneras: una realizada de forma completa y otra fraccionada, en dos momentos; también se usó un tratamiento alternativo que consistió en el asocio e incorporación de mungo (Vigna radiata). Tales tratamientos fueron comparados con un testigo (variedad sin aplicación de fertilizante). En las variables de crecimiento (altura de planta, número de hojas y diámetro del tallo) y en el comportamiento de las otras variables no se observaron diferencias estadísticas significativas entre los tratamientos. Los resultados obtenidos muestran que el mayor rendimiento obtenido se logró con la aplicación de la dosis de forma completa del fertilizante 12-30-10 al momento de la siembra y de urea al 46 % a los 45 dds con 9,059 kg ha-1. La aplicación de fertilizante ejerció efecto en el rendimiento de grano con respecto al testigo. El análisis de uso eficiente de nitrógeno muestra que existen efectos positivos en el incremento del rendimiento, destacándose el tratamiento 1 (fertilización realizada de forma completa), indicando un alto coeficiente de utilización de este elemento.

Efecto de tres especies de leguminosas sobre la dinámica poblacional, abundancia, diversidad de malezas y su aporte de (NPK) a partir de la materia orgánica al suelo en el cultivo de la pitahaya (Hylocereus undatus britton y rose)

El 22 de agosto del 2003 durante la época de postrera, se estableció un experimento de campo en la finca experimental el plantel propiedad de la Universidad Nacional Agraria ubicada en el kilómetro 43 ½ de la carretera Tipitapa- Masaya, se localiza en las coordenadas geográficas de 12032’ de latitud norte y 86004’ de longitud oeste, se encuentra a una altura de 65 metros sobre el nivel del mar (msnm), con temperatura promedio de 260C. El estudio se realizó con el propósito de evaluar la influencia de tres especie de leguminosas de cobertura Canavalia (Canavalia ensiformis L.), Mungo (Vignaradiata L.) , y Gandul (Cajanus cajan L.) en asocio con el cultivo de la pitahaya sobre la dinámica poblacional de las malezas, el aporte de NPK al suelo a partir de la materia orgánica y el número de brotes en el cultivo de la pitahaya. Se utilizó un Diseño Completo al Azar (DCA) con cuatro tratamientos (Mungo + pitahaya), (Canavalia+ pitahaya), (Gandul + pitahaya) y (manejo tradicional + pitahaya), la parcela útil de cada tratamiento estaba compuesta por 27 plantas cada una representa una observación para un total de 108 las cuales se evaluaron. El mayor peso seco de las plantas de cobertura se obtuvo con canavalia y el peso seco mas bajo lo registró el mungo, el mayor porcentaje de cobertura con malezas lo obtuvo el tratamiento testigo (manejo tradicional) y el menor porcentaje se obtuvo el tratamiento canavalia, con respecto al peso seco de las malezas el mayor peso lo registró el tratamiento con mungo y el menor peso seco lo obtuvo en el tratamiento canavalia. Las plantas de cobertura ejercieron efectos positivos en el manejo de las malezas reduciendo su abundancia y diversidad. El tratamiento que presentó mayor número de nódulos fue canavalia y el tratamiento con menor número de nódulos fue el mungo. Para determinar el aporte de materia orgánica y (NPK) por las plantas de cobertura se realizaron dos análisis químico de suelo, uno antes del establecimiento del ensayo en el cual se observó que los tratamientos canavalia y gandul presentaron la mayor concentración de nitrógeno disponible con (149.38kg/ha-1, 141.3138kg/ha-1), los que presentaron menor concentración fueron gandul y manejo tradicional (133.24, 129 kg/ha-1) y al finalizar el ciclo biológico de las leguminosas se efectuó el segundo análisis de suelo, reflejándose un incremento de nitrógeno en los tratamientos mungo, gandul y canavalia con (234.07kg/ha-1,165.53kg/ha-1,117.08kg/ha1 ), el tratamiento que reflejó reducción drástica de nitrógeno fue el manejo tradicional con (44.41kg/ha-1). En cuanto a la disponibilidad de fósforo el primer análisis de suelo demuestra que los tratamientos mungo y canavalia son los mas altos con (141.6kg/ha-1,111.08kg/ha-1) y los mas bajos son manejo tradicional y gandul (31.9kg/ha-1, 27.92kg/ha-1), en el segundo análisis se refleja una reducción drástica en cuanto a la disponibilidad de fósforo en canavalia, mungo, gandul y manejo tradicional con (29.96, 17.84, 15.44, 6.2kg/ha-1) respectivamente los tratamientos estudiados al ser sometidas al análisis estadísticos mediante el programa (SAS) no reflejan diferencias significativas en cuanto al número de brotes, sin embargo numéricamente el tratamiento con (Vigna radiata L.) presentó el mayor número de brotes y el tratamiento que reflejó menor número de brotes fue (Cajanus cajan L.).