Genomische Struktur und Promotorcharakterisierung des humanen ADAM10-Gens

Das ADAM10-Gen kodiert für eine membrangebundene Disintegrin-Metalloproteinase, die das Amyloidvorläuferprotein spaltet. Im Mausmodell konnte bewiesen werden, dass die Überexpression von ADAM10 die Plaquebildung vermindern und das Langzeitgedächtnis verbessert. Aus diesem Grund ist es für einen möglichen Therapieansatz für die Alzheimer’sche Erkrankung erforderlich, die Organisation des humanen ADAM10-Gens und seines Promotors aufzuklären. Beim Vergleich der genomischen Sequenzen von humanem und murinem ADAM10 zeigte sich eine hohe Übereinstimmung. Beide Gene umfassen 160 kbp und bestehen aus 16 Exons. Die ersten 500 bp stromaufwärts vom Translationsstartpunkt zwischen dem Menschen, der Maus und der Ratte sind hoch konserviert. Diese Region beinhaltet spezifische regulatorische Elemente, die die ADAM10-Transkription modulieren. In den ersten 2179 bp stromaufwärts vom humanen ADAM10-Translationsstartpunkt fanden sich einige potentiellen Transkriptionsfaktor-bindungsstellen (Brn-2, SREBP, Oct-1, Creb1/cJun, USF, Maz, MZF-1, NFkB und CDPCR3HD). Es wurde eine charakteristische GC-Box und eine CAAT-Box, aber keine TATA-Box identifiziert. Nach Klonierung dieser 2179 bp großen Region wurde eine starke Promotoraktivität, insbesondere in neuronalen Zelllinien, gefunden. Bei der Analyse von Deletionskonstrukten wurde die Region zwischen -508 und -300 als essentiell für die Transkriptionsaktivierung bestimmt. Die Promotoraktivität wird zudem streng herunterreguliert, wenn in die Region 317 bp stromaufwärts vom Startpunkt der Translation eine Punktmutation eingeführt wird. Diese per Computeranalyse als USF-Bindungsstelle deklarierte Region spielt eine zentrale Rolle bei der ADAM10-Transkription. Im EMSA wurde eine Protein-DNA-Interaktion für diese Region gezeigt. Durch transienten Transfektionen in Schneider Drosophila Insektenzellen konnte nachgewiesen werden, dass die Überexpression von Sp1 und USp3 für die ADAM10-Promotoraktivität entscheidend ist. In EMSA-Studien bestätigte sich eine Protein-DNA-Interaktion für die Region -366 bp stromaufwärts vom Translationsstartpunkt. Die Punktmutation in der CAAT-Box veränderte die die Promotoraktivität nicht. Da weiterhin für diese potentielle Bindungsstelle kein Bindungsfaktor vorausgesagt wurde, scheint die CAAT-Box keine Bedeutung bei der Promotorregulation zu spielen. Schließlich fand sich im EMSA eine Protein-DNA-Interaktion für die Bindungsstelle 203 bp stromaufwärts vom Translationsstartpunkt. Diese in Computeranalysen als RXR-Bindungsstelle identifizierte Region ist ebenfalls von Bedeutung in der Promotorregulation. Auf der Suche nach Substanzen, die die ADAM10-Promotoraktivität beeinflussen, wurde ein negativer Effekt durch die apoptoseauslösende Substanz Camptothecin und ein positiver Effekt durch die zelldifferenzierungsauslösende Substanz all-trans Retinsäure festgestellt. Mit dieser Arbeit wurde die genomische Organisation des ADAM10-Gens zusammen mit dem zugehörigen Promotor aufgeklärt und ein neuer Regulationsmechanismus für die Hochregulation der Expression der alpha-Sekretase ADAM10 gefunden. Im Weiteren sollen nun die genauen Mechanismen bei der Hochregulation der alpha-Sekretase ADAM10 durch Retinsäure untersucht und durch Mikroarray-Analysen an RNA-Proben transgener Mäuse, welche ADAM10 überexpremieren, neue therapeutische Ansätze zur Behandlung der Alzheimer´schen Erkrankung identifiziert werden.

TBX3-Mutationsanalysen und Konstruktion einer Zelllinie für TBX2-Inhibitorscreenings

Die nahe verwandten T-box Transkriptionsfaktoren TBX2 und TBX3 werden in zahlreichen humanen Krebsarten überexprimiert, insbesondere in Brustkrebs und Melanomen. Die Überexpression von TBX2 und TBX3 hat verschiedene zelluläre Effekte, darunter die Unterdrückung der Seneszenz, die Förderung der Epithelialen-Mesenchymalen Transition sowie invasive Zellmotilität. Im Gegensatz dazu führt ein Funktionsverlust von TBX3 und der meisten anderen humanen T-box-Gene zu haploinsuffizienten Entwicklungsdefekten. Durch Sequenzierung des Exoms von Brustkrebsproben identifizierten Stephens et al. fünf verschiedene Mutationen in TBX3, welche allesamt die DNA-bindende T-box-Domäne betrafen. Die In-Frame-Deletion N212delN wurde zweimal gefunden. Aus der Anhäufung der Mutationen innerhalb der T-box-Domäne wurde geschlossen, dass TBX3 bei Brustkrebs ein Treibergen ist. Da Mutationen innerhalb der T-box-Domäne im Allgemeinen zu einem Funktionsverlust führen, aber die onkogene Aktivität von TBX3 meist auf eine Überexpression zurückzuführen ist, wurden die potentiellen Treibermutationen hinsichtlich einer verminderten oder gesteigerten TBX3-Funktion geprüft. Getestet wurden zwei In-Frame Deletionen, eine Missense- sowie eine Frameshift-Mutante bezüglich der DNA-Bindung in vitro und der Zielgen-Repression in Zellkultur. Zusätzlich wurde eine in silico Analyse der im The Cancer Genome Atlas (TCGA) gelisteten somatischen TBX-Brustkrebsmutationen durchgeführt. Sowohl die experimentelle als auch die in silico Analyse zeigten, dass die untersuchten Mutationen vorwiegend zum Verlust der TBX3-Funktion führen. Um den Mechanismus der Genrepression durch TBX3 besser zu verstehen, wurden weitere TBX3-Mutanten bezüglich ihrer Wirkung auf die p21-Promotoraktivität (p21-Luc-Reporter und endogene p21-Expression) analysiert. Wildtypische p21-Luc-Repression zeigten die zwei Mutationen S674A (Phosphorylierung) und D275K (SUMOylierung), welche posttranslationale Modifikationen verhindern, sowie die Interaktion mit dem Tumorsuppressor Rb1 unterbindende M302A/V304A-Mutation. Erstaunlicherweise war die endogene p21-Repression dieser Mutanten stärker als die des wildtypischen TBX3-Proteins. Alle drei Mutationen führten zu einer Stabilisierung des TBX3-Proteins. Die ursprünglich in Patienten mit Ulna-Mamma Syndrom identifizierte, DNA-bindungsdefekte Y149S-Mutante konnte weder p21-Luc noch endogenes p21 reprimieren. Mutationen in potentiellen Interaktionsdomänen für die Bindung der Co-Repressoren Groucho und C-terminalem Bindeprotein zeigten sowohl auf p21-Luc als auch auf endogenes p21-Gen wildtypische Repressoraktivität, so dass diese Co-Repressoren in COS-7-Zellen wahrscheinlich nicht an der Repression dieses Gens beteiligt sind. Da TBX2 und TBX3 interessante Ziele zur direkten Krebsbekämpfung darstellen, sollte ein zelluläres Reportersystem zur Identifikation TBX2-inhibierender, pharmakologisch aktiver Substanzen etabliert werden. Dazu sollte eine stabile Zelllinie mit vom p21-Promotor reguliertem d2EGFP-Reporter und Doxyzyklin-induzierbarem TBX2-Protein erzeugt werden, da ektopische Expression von TBX2 genetische Instabilität und Toxizität induzieren kann. In dieser Zelllinie sollte die TBX2-Expression zur Reduktion der d2EGFP-Fluoreszenz führen. Zur Erzeugung der Zelllinie wurden die folgenden drei Konstrukte Schritt-für-Schritt stabil in das Genom der Zielzelllinie COS-7 integriert: pEF1alpha-Tet3G, pTRE3G-TBX2 und p21-d2EGFP. Während die Herstellung der doppelt stabilen COS-7-Zelllinie gelang, scheiterte die Herstellung der dreifach stabilen Zelllinie.

Relaxed trait covariance in interspecific cichlid hybrids predicts morphological diversity in adaptive radiations

The process of adaptive radiation involves multiple events of speciation in short succession, associated with ecological diversification. Understanding this process requires identifying the origins of heritable phenotypic variation that allows adaptive radiation to progress. Hybridization is one source of genetic and morphological variation that may spur adaptive radiation. We experimentally explored the potential role of hybridization in facilitating the onset of adaptive radiation. We generated first- and second-generation hybrids of four species of African cichlid fish, extant relatives of the putative ancestors of the adaptive radiations of Lakes Victoria and Malawi. We com- pared patterns in hybrid morphological variation with the variation in the lake radiations. We show that significant fractions of the interspecific mor- phological variation and the major trajectories in morphospace that charac- terize whole radiations can be generated in second-generation hybrids. Furthermore, we show that covariation between traits is relaxed in second- generation hybrids, which may facilitate adaptive diversification. These results support the idea that hybridization can provide the heritable pheno- typic diversity necessary to initiate adaptive radiation.

Antipredator defences of young are independently determined by genetic inheritance, maternal effects and own early experience in mouthbrooding cichlids.

1. Predation is a prime force of natural selection. Vulnerability to predation is typically highest early in life, hence effective antipredator defences should work already shortly after birth. Such early defences may be innate, transmitted through non-genetic parental effects or acquired by own early experience. 2. To understand potential joint effects of these sources of antipredator defences on pheno- typic expression, they should be manipulated within the same experiment. We investigated innate, parental and individual experience effects within a single experiment. Females of the African cichlid Simochromis pleurospilus were exposed to the offspring predator Ctenochromis horei or a benign species until spawning. Eggs and larvae were hand-reared, and larvae were then exposed to odour cues signalling the presence or absence of predators in a split-brood design. 3. Shortly after independence of maternal care, S. pleurospilus undergo a habitat shift from a deeper, adult habitat to a shallow juvenile habitat, a phase where young are thought to be par- ticularly exposed to predation risk. Thus, maternal effects induced by offspring predators pres- ent in the adult habitat should take effect mainly shortly after independence, whereas own experience and innate antipredator responses should shape behaviour and life history of S. pleurospilus during the later juvenile period. 4. We found that the manipulated environmental components independently affected different offspring traits. (i) Offspring of predator-exposed mothers grew faster during the first month of life and were thus larger at termination of maternal care, when the young migrate from the adult to the juvenile habitat. (ii) The offspring’s own experience shortly after hatching exerted lasting effects on predator avoidance behaviour. (iii) Finally, our results suggest that S. pleuro- spilus possess a genetically inherited ability to distinguish dangerous from benign species. 5. In S. pleurospilus, maternal effects were limited to a short but critical time window, when young undergo a niche shift. Instead, own environmental sampling of predation risk combined with an innate predisposition to correctly identify predators appears to prepare the young best for the environment, in which they grow up as juveniles.

Relationship of Turfgrass Growth and Quality to Soil Nitrate Desorbed from Anion Exchange Membranes

Anion exchange membranes (AEMs) are a potential method for determining the plant available N status of soils; however, their capacity for use with turfgrass has not been researched extensively. The main objective of this experiment was to determine the relationship between soil nitrate desorbed from AEMs and growth response and quality of turfgrass managed as a residential lawn. Two field experiments were conducted with a bluegrass-ryegrass-fescue mixture receiving four rates of N fertilizer (0, 98, 196, and 392 kg N ha(-1) yr(-1)) with clippings returned or removed. The soils at the two sites were a Paxton fine sandy loam (coarse-loamy, mixed, active, mesic Oxyaquic Dystrudepts) and a variant of a Hinckley gravelly sandy loam (sandy-skeletal, mixed, mesic Typic Udorthents). Anion exchange membranes were inserted into plots and exchanged weekly during the growing seasons of 1998 and 1999. Nitrate-N was desorbed from AEMs and quantified. As N fertilization rates increased, desorbed NO3-N increased. The relationship of desorbed NO3-N from AEMs to clipping yield and turfgrass quality was characterized using quadratic response plateau (QRP) and Cate-Nelson models (C-Ns). Critical levels of desorbed NO3-N ranged from 0.86 to 8.0 microgram cm(-2) d(-1) for relative dry matter yield (DMY) and from 2.3 to 12 microgram cm(-2) d(-1) for turfgrass quality depending upon experimental treatment. Anion exchange membranes show promise of indicating the critical levels of soil NO3-N desorbed from AEMs necessary to achieve maximum turfgrass quality and yield without overapplication of N.

Clipping Management and Nitrogen Fertilization of Turfgrass: Growth, Nitrogen Utilization, and Quality

The effect of returning grass clippings on turfgrass growth and quality has not been thoroughly examined. The objective of this research was to determine the effects of returning grass clippings in combination with varying N rates on growth, N utilization, and quality of turfgrass managed as a residential lawn. Two field experiments using a cool-season turfgrass mixture were arranged as a 2 x 4 factorial in a randomized complete block design with three replicates. Treatments included two clipping management practices (returned or removed) and four N rates (equivalent to 0, 98, 196, and 392 kg N ha(-1)). Soils at the two sites were a Paxton fine sandy loam (coarse-loamy, mixed, active, mesic Oxyaquic Dystrudepts) and a variant of a Hinckley gravelly sandy loam (sandy-skeletal, mixed, mesic Typic Udorthents). Returning clippings was found to increase clipping dry matter yields (DMYs) from 30 to 72%, total N uptake (NUP) from 48 to 60%, N recovery by 62%, and N use efficiency (NUE) from 52 to 71%. Returning grass clippings did not decrease turfgrass quality, and improved it in some plots. We found that N fertilization rates could be reduced 50% or more without decreasing turfgrass quality when clippings were returned. Overall, returning grass clippings was found to improve growth and quality of turfgrass while reducing N fertilization needs.

Soil properties of western Wright Valley, Antarctica

Western Wright Valley, from Wright Upper Glacier to the western end of the Dais, can be divided into three broad geomorphic regions: the elevated Labyrinth, the narrow Dais which is connected to the Labyrinth, and the North and South forks which are bifurcated by the Dais. Soil associations of Typic Haplorthels/Haploturbels with ice-cemented permafrost at < 70 cm are most common in each of these geomorphic regions. Amongst the Haplo Great Groups are patches of Salic and Typic Anhyorthels with ice-cemented permafrost at > 70 cm. They are developed in situ in strongly weathered drift with very low surface boulder frequency and occur on the upper erosion surface of the Labyrinth and on the Dais. Typic Anhyorthels also occur at lower elevation on sinuous and patchy Wright Upper III drift within the forks. Salic Aquorthels exist only in the South Fork marginal to Don Juan Pond, whereas Salic Haplorthels occur in low areas of both South and North forks where any water table is > 50 cm. Most soils within the study area have an alkaline pH dominated by Na+ and Cl- ions. The low salt accumulation within Haplorthels/Haploturbels may be due to limited depth of soil development and possibly leaching.

Influencia de la fertilización y el riego sobre aspectos cuali-cuantitavos de la reproducción de cebolla (Allium cepa L.) para la industria del deshidratado

La creciente demanda, en los últimos años, a nivel mundial y nacional de los productos deshidratados hace que esta actividad se perfile como promisoria en la región cuyana. Prácticamente el 100 % de la deshidratación de cebolla (Allium cepa L.) del país se realiza en Mendoza, habiendose hecho sólo producciones aisladas y de escaso volúmen en otras plantas del país. Las estimaciones preveen que se seguirá abasteciendo el mercado local y se incrementaránlas exportaciones de cebolla deshidratada. El objetivo general del presente trabajo fue establecer la influencia de la fertilización y el riego sobre la productividad y calidad de un cultivar mejorado de cebolla de importancia económica para la industria del deshidratado. En el Campo Experimental del INTA La Consulta se llevaron a cabo durante los años 1994-´95 y 1995-´96, dos ciclos de ensayos, con una línea de cebolla para deshidratar derivada del cultivar Southport White Globe. El suelo es de origen aluvial, profundo y de textura franca (Torrifluvente típico). Se determinaron los principales parámetros físicos, químicos e hídricos de la fracción fina del suelo. Para determinar el efecto de la fertilización sobre componentes de crecimiento y calidad y estudiar la variación de la concentración y ritmo de absorción de nutrimentos se ensayaron diferentes tratamientos. En el primer ciclo se ensayaron nueve tratamientos con tres niveles de N (0, 100, 200 kg N ha-1 ) aplicado como urea y tres niveles de P (0, 30, 60 kg P ha-1 ) como superfosfato. En el segundo ciclo se probaron ocho tratamientos con los siguientes niveles de N, P y K, respectivamente: (0 y 100 kg N ha-1), (0 y 40 kg P ha-1) y (0 y 60 kg K ha-1), éste último como sulfato de potasio. Para evaluar el efecto de diferentes regímenes de riego al final del ciclo de cultivo sobre la produccción cuantitativa y cualitativa de cebolla para la industria del deshidratado se programaron cortes anticipados de riegos, según diferentes fechas anteriores a la cosecha. Estas fueron para el primero y segundo ciclo de ensayo, respectivamente: (33, 27, 21, 8) y (21,14, 7) días anteriores a la fecha de cosecha estimada. Las principales conclusiones fueron: A) Con respecto a la fertilización: i) En todos los casos, e independientemente del tratamiento ensayado el mayor incremento relativo de sustancia seca aérea se evidencia durante la II fase de viii desarrollo que tiene lugar entre los primeros días de noviembre y mediados de diciembre ii) En dicha II fase se comienzan a manifestar incrementos absolutos de peso seco aéreo y área foliar atribuibles a la fertilización iii) También en todos los tratamientos se verifica que al finalizar la II fase el peso de los bulbos alcanza el 20 % de su peso de cosecha. En ese momento, los valores determinados para el porcentaje de sólidos totales (% ST) oscilan entre 13 % y 14 % iv) La mayor tasa de crecimiento del bulbo se constató en la III fase en la que se logra el 80% restante de su peso final v) En la III fase el % ST del bulbo sigue en aumento hasta casi el momento de cosecha y alcanzó valores promedios de 20 % y 21 %. La fertilización con diferentes dosis de N, P y K no influyó en el contenido de materia seca de los bulbos aunque sí lo hizo positivamente sobre su peso fresco vi) Los máximos rendimientos de bulbos (37.3 Mg ha-1) y de materia seca (7.92 Mg ha-1) se obtuvieron, en el segundo ciclo de ensayo, con las dosis de 100 kg N ha-1 y 40 kg P ha-1 vii) Los parámetros tisulares aéreos de valor diagnóstico asociados a máximosrendimientos, y al final de la II fase, correspondieron a una Alimentación Global (N, P, K) de 4.96 g % g s. seca y concentraciones de N, P y K respectivamente de: 2.56 g %, 0.22 g % y 2.18 g %. En cuanto a los tenores de Ca y Mg los porcentajes respectivos fueron: 2.10 g % y 0.16 g %. Los valores medios de equilibrios nutricionales fueron: N - P - K: 52 % - 4% - 44%. Con respecto a los micronutrimentos sus concentraciones fueron, en mg kg-1, Fe: 400, Zn: 55, Mn: 35 y Cu:19 y los valores de equilibrios nutricionales : 78.5 % - 11 % - 7 % - 3.5 %, respectivamente viii) La extracción total efectuada por el cultivo para esas máximas producciones, en kg ha-1, de N - P - K - Ca - Mg fueron: 214 - 40 -187 - 184 -19 B) Con respecto a los regímenes de riego: i) El rendimiento máximo obtenido -38.9 Mg ha-1- en el ensayo de cortes anticipados de riego correspondió al tratamiento R7 del ciclo 1995-‘96 ii) El mismo perteneció al tratamiento, que además de la fertilización básica con 100 kg N ha-1, aseguró durante los meses de noviembre, diciembre y enero, ix hasta siete días antes de cosecha, una humedad edáfica mínima (umbral de riego) correspondiente al 50 % del agua disponible. Este tratamiento se caracterizó por un total de 18 riegos y una incorporación de agua de 6120 m3 ha-1. iii) Los rendimientos totales de materia seca fueron afectados detrimentalmente por los otros regímenes de riego de cortes más anticipados iv) Se constató una relación lineal positiva altamente ignificativa entre el rendimiento y la lámina total de agua aplicada al cultivo.

Ajo nieve INTA : densidad de plantación y fertirrigación nitrogenada

Se estudió el efecto de tres densidades de plantación (20 (D20), 30 (D30) y 40 (D40) plantas m-2) y cinco dosis de fertilización nitrogenada (0 (N0), 75 (N75), 150 (N150), 225 (N225) y 300 (N300) kg de N ha-1), sobre el rendimiento y la calidad de ajo (Allium sativum L.) de la cultivar Nieve INTA (tipo blanco), bajo riego por goteo. Se realizó un ensayo en el INTA La Consulta, Mendoza, Argentina, en un suelo Torrifluvente típico franco arenoso profundo (Soil Taxonomy). Se utilizaron cintas de riego por goteo T-Tape 508-30, colocadas en el medio de la cama de plantación con un caudal de 2.7 L m-1 h-1. El máximo rendimiento (13 t ha-1) de ajo seco y limpio se logró con una densidad de plantación de 40 plantas m-2 y con dosis de 225 kg N ha-1. Las relaciones halladas entre los rendimientos de bulbos y las dosis de nitrógeno de 0, 75, 150, 225 y 300 kg N ha-1 fueron de tipo cuadrático (P < 0.001), con r2= 0.89; 0.91 y 0.84 para D 20, D30 y D40, respectivamente. Se encontró diferencias significativas (P < 0.05), con respecto a rendimiento, entre líneas externas e internas de la cama de plantación en la densidad de 40 000 plantas ha-1. La línea externa rindió más que la interna. Los porcentajes en peso de bulbos comerciales (C5+C6+C7) sobre el total de bulbos cosechados para las densidades D20, D30 y D40 fueron de 80.1 %; 66.7 % y 56.1 %, respectivamente.

Influencia de la materia orgánica en la superficie específica de un Argiudol típico

El contenido de materia orgánica (MO) del suelo se relaciona positivamente, en algunos casos, con la superficie específica (SE) del mismo, pero grandes cantidades de MO pueden resultar en una SE menor, cuando se la determina a través de la adsorción de nitrógeno a bajas temperaturas. Tradicionalmente se asocia a la MO una elevada SE, del orden de los 500 a 800 m2 g-1. Estos valores, obtenidos mediante técnicas que emplean solventes polares, por ejemplo, etilenglicol, hicieron suponer que la misma contribuye en gran medida a la SE del suelo. No obstante, hay referencias que señalan una sobrestimación de los resultados obtenidos, atribuida a la utilización de estos solventes. Mediciones que emplean el método con adsorción de N2 a 77 K, cuya interpretación se basa en el modelo de Brunauer, Emmett y Teller (BET), considerado internacionalmente como método patrón, arrojan valores de SE para la MO que son menores que los primeros, en dos órdenes de magnitud. Con el objetivo de aportar conocimiento que contribuyera a una mejor comprensión del papel de la MO en procesos edáficos, se realizaron determinaciones de SE en muestras de un Argiudol típico, con diferentes contenidos de MO y contenido de arcilla constante (20%). Las medidas se llevaron a cabo interpretando las isotermas de adsorción de N2 a 77 K, mediante el modelo BET. Los resultados obtenidos mostraron una relación no lineal negativa entre la SE y el contenido de MO. La eliminación de la MO mediante H2O2 incrementó la SE de las muestras en todos los casos. La variación de SE por unidad de MO eliminada sugiere que la misma no se adsorbe de manera uniforme y continua sobre la superficie de la fase mineral.

Characteristics of soils from the Quartermain Mountain area, Antarctica

Soil-forming processes and soil development rates are compared and contrasted on glacial deposits in two adjacent and coeval valleys of the Quartermain Mountains, which are important because they display Miocene glacial stratigraphy and some of the oldest landforms in the McMurdo Dry Valleys. More than 100 soil profiles were examined on seven drift sheets ranging from 115 000 to greater than 11.3 million years in age in Beacon Valley and Arena Valley. Although the two valleys contain drifts of similar age, they differ markedly in ice content of the substrate. Whereas Arena Valley generally has 'dry-frozen' permafrost in the upper 1 m and minimal patterned ground, Beacon Valley contains massive ice buried by glacial drift and ice-cored rock glaciers and has ice-cemented permafrost in the upper 1 m and considerable associated patterned ground. Arena Valley soils have twice the rate of profile salt accumulation than Beacon Valley soils, because of lower available soil water and minimal cryoturbation. The following soil properties increase with age in both valleys: weathering stage, morphogenetic salt stage, thickness of the salt pan, the quantity of profile salts, electrical conductivity of the horizon of maximum salt enrichment, and depth of staining. Whereas soils less than 200 000 years and older soils derived from sandstone-rich ground moraine are Typic Anhyorthels and Anhyturbels, soils of early Quaternary and older age, particularly on dolerite-rich drifts, are Petronitric Anhyorthels. Arena Valley has the highest pedodiversity recorded in the McMurdo Dry Valleys. The soils of the Quartermain Mountains are the only soils in the McMurdo Dry Valleys known to contain abundant nitrates.

Spatial variability patterns of some Vertisol properties at a field scale using standardized data

Spatial variability of Vertisol properties is relevant for identifying those zones with physical degradation. In this sense, one has to face the problem of identifying the origin and distribution of spatial variability patterns. The objectives of the present work were (i) to quantify the spatial structure of different physical properties collected from a Vertisol, (ii) to search for potential correlations between different spatial patterns and (iii) to identify relevant components through multivariate spatial analysis. The study was conducted on a Vertisol (Typic Hapludert) dedicated to sugarcane (Saccharum officinarum L.) production during the last sixty years. We used six soil properties collected from a squared grid (225 points) (penetrometer resistance (PR), total porosity, fragmentation dimension (Df), vertical electrical conductivity (ECv), horizontal electrical conductivity (ECh) and soil water content (WC)). All the original data sets were z-transformed before geostatistical analysis. Three different types of semivariogram models were necessary for fitting individual experimental semivariograms. This suggests the different natures of spatial variability patterns. Soil water content rendered the largest nugget effect (C0 = 0.933) while soil total porosity showed the largest range of spatial correlation (A = 43.92 m). The bivariate geostatistical analysis also rendered significant cross-semivariance between different paired soil properties. However, four different semivariogram models were required in that case. This indicates an underlying co-regionalization between different soil properties, which is of interest for delineating management zones within sugarcane fields. Cross-semivariograms showed larger correlation ranges than individual, univariate, semivariograms (A ≥ 29 m). All the findings were supported by multivariate spatial analysis, which showed the influence of soil tillage operations, harvesting machinery and irrigation water distribution on the status of the investigated area.

Calidad poscosecha del tomate (Solanum lycopersicum L.) cultivado en sistemas ecológicos de fertilización

Se condujeron cuatro experimentos unifactoriales en condiciones de campo en áreas agrícolas de la Universidad de Granma, en el período comprendido de septiembre/2007 a enero/2010 para determinar el efecto de la aplicación de micorrizas arbusculares, Azotobacter chroococcum y ácidos húmicos sobre la productividad y la calidad poscosecha del tomate (Solanum lycopersicum L.) cv. “Vyta”, sobre un suelo de tipo Fluvisol. La aplicación simple y combinada de las micorrizas arbusculares, el Azotobacter chroococcum y los ácidos húmicos mostró un efecto positivo sobre la productividad de la variedad de tomate estudiada, al obtenerse incrementos significativos de este indicador en comparación con el control (sin aplicación), lográndose los mejores resultados con la combinación Glomus fasciculatum (0,3 kg m-2) + Azotobacter chroococcum (30 L ha-1) + ácidos húmicos (500 mg L-1) con valores de 54,57 t ha-1. Se comprobó además, que los tratamientos con estos bioproductos presentaron contenidos de sólidos solubles totales (SST), carbohidratos solubles totales (CST), vitamina C, porcentaje de materia seca (PMS), firmeza, longitud y anchura de los frutos superiores al control (sin aplicación). Las plantas controles (sin aplicación) significativamente incrementaron la acidez titulable (contenido de ácido cítrico) y la pérdida de peso y redujeron el pH de los frutos del tomate. Los análisis de correlación realizados revelan que existieron correlaciones positivas y significativas entre el contenido de vitamina C, materia seca, sólidos solubles totales, carbohidratos solubles totales, y el pH de los frutos, mientras que la acidez titulable presentó correlaciones negativas y significativas con todas las variables mencionadas anteriormente. Se encontró a su vez un efecto sinérgico en las plantas con la aplicación combinada de estos productos con respecto al control (sin aplicación), expresado en los mayores valores de los parámetros micorrízicos estudiados. ABSTRACT Four unifactorial experiments under field conditions in an agricultural area belonging to the University of Granma from September/2007 to January/2010 aiming to evaluate the effect of arbuscular mycorrhizas, Azotobacter and humic acids on tomato (Solanum lycopersicum L) cv. “Vyta” crop yield and postharvest quality in a Typic Fluvent soil were conducted. The simple and mixed application of arbuscular mycorrhizas, Azotobacter chroococcum and humic acids showed a positive effect on yield and internal postharvest parameters evaluated for the studied tomato variety, achieving significant increases with respect to the control treatment ones. The best results related to crop yield were achieved by combining Glomus fasciculatum (0.3 kg m-2) + Azotobacter chroococcum (30 L ha-1) + humic acids (500 mg L-1) that lead to 54.57 t ha-1. In addition, it was also demonstrated that the treatments under effect of biofertilizers and biostimulants resulted in higher total soluble solids (TSS), total soluble carbohydrates (TSC), vitamin C, dry matter contents (DMC), firmness, length and width of the fruits than the control treatment. The control plants showed significantly increased titrable acidity (citric acid content) and weight loss and reduced pH on the tomato fruits. The conducted correlation analyses revealed that there were significant and positive correlations between vitamin C content, dry matter, total soluble solids, total soluble carbohydrates, and pH of the fruit, while titratable acidity showed significant negative correlations with all variables mentioned above. At the same time, a synergic effect by mixed utilization of these biological products on tomato plants, with respect to control treatment (non-treated), was found regarding the increase of studied mycorrhizal parameters.

Aplicación de distintas metodologías a la monitorización de la humedad del suelo y al cálculo del balance hídrico diario

Dada la importancia de conocer la humedad del suelo de forma precisa y en tiempo real, se ha realizado este trabajo de investigación cuyo objetivo principal ha sido seleccionar un Balance Hídrico del Suelo (BHS) diario y validar sus estimaciones de humedad del suelo frente a medidas obtenidas “in situ”, aplicándolo a tres emplazamientos seleccionados en la zona centro con características edáficas y climáticas diferentes, y de este modo estimar con cierta precisión la humedad del suelo como Agua Disponible (AD) para las plantas y a su vez permitir la realización de estudios climáticos. Los observatorios meteorológicos seleccionados fueron: Guadalajara/El Serranillo en la zona aluvial del río Henares; Colmenar Viejo/Base Famet en la rampa sur del Guadarrama sobre rocas metamórficas; y Radiosondeo/Madrid(Barajas) en arenas arcósicas de grano grueso. Se realizó una caracterización morfológica y un estudio de las propiedades físicas, químicas e hidrofísicas de los suelos en cada emplazamiento. El suelo de Guadalajara, Xerorthent Típico presenta una secuencia genética de horizontes (Ap-AC-C1-C2) siendo su clase textural entre franco-arenosa a franca, con menos del 2% de elementos gruesos, presencia de caliza a lo largo de todo el perfil, destacando la homogeneidad en vertical y horizontal de sus propiedades. El suelo de Colmenar, Xerorthent Dystrico, presenta una secuencia genética de horizontes (A-C-C/R) apareciendo el horizonte C/R entre 20-30 cm; y la roca aproximadamente a unos 30 cm; destacando en este perfil su acidez y el alto contenido de elementos gruesos. El suelo de Radiosondeo, Haploxeralf Típico, presenta la secuencia normal de horizontes de los alfisoles (A-Bt1-Bt2-C/Bt); destacando su heterogeneidad principalmente en el plano horizontal, con presencia del Bt a diferentes profundidades en un corto espacio longitudinal. En una primera fase de experimentación (2007-2008) se seleccionaron BHS diarios que sólo utilizaban como datos de entrada la información de variables meteorológicas y el valor del Agua Disponible Total (ADT) para cada tipo de suelo y profundidad. Se probaron BHS diarios con agotamiento exponencial y directo de la reserva, utilizando la evapotranspiración de referencia de Penman-Monteith recomendada por FAO. Al mismo tiempo que se disponía de los datos estimados de humedad de suelo mediante diferentes BHS diarios en los tres emplazamientos, también se realizó una monitorización de la humedad del suelo “in situ” mediante el método gravimétrico, con adaptación de dicha metodología a la problemática de cada suelo, para determinar en cada fecha tanto la humedad del suelo como su contenido de AD para una profundidad de 0 a 30 cm. Se tomaron en cada fecha de muestreo 5 muestras para la profundidad 0- 10 cm, otras cinco para 10-20 cm y otras cinco para 20-30 cm, realizándose el correspondiente tratamiento estadístico de los datos. El ADT se calculó a partir de los datos de capacidad de campo y punto de marchitez obtenidos en laboratorio con membrana de Richards. Los resultados de esta primera fase permitieron conocer que el BHS exponencial diario era el que mejor estimaba el AD en Guadalajara considerando la capacidad de campo a una presión de 33 kPa, mientras que en Colmenar se debían considerar para un mejor ajuste, 10 kPa en lugar de 33 kPa. En el observatorio de Radiosondeo debido a que en cada fecha de muestreo la profundidad en la que aparecía el horizonte Bt era diferente, no se pudo demostrar si el BHS exponencial diario tenía un buen comportamiento. En una segunda fase de experimentación (2009-2012) y con el objeto de aminorar los problemas encontrados en Radiosondeo para la medida de humedad del suelo por el método gravimétrico, se procedió a la instalación y utilización de diferentes sensores de medida de humedad de suelo en el mismo observatorio: TDR (time domain reflectometry - TRIME T3 de IMKO); FDR capacitivo (frecuency domain reflectometry - ECH2O EC-20 de DECAGON) y otros. Esta segunda fase de experimentación tuvo una duración de 4 años y se compararon las medidas de humedad de suelo obtenidas a partir de los sensores con las estimadas del BHS exponencial hasta una profundidad de 0 a 85 cm. En laboratorio se realizaron calibraciones específicas de los sensores TDR y FDR para cada uno de los horizontes más diferenciados del Haploxeralf Típico, utilizando diferentes tipos de regresión. Los valores de humedad de suelo con el equipo TDR, corregidos mediante la calibración específica de laboratorio, fueron los que más se ajustaron a las medidas realizadas por método gravimétrico “in situ”, por lo que se utilizó el TDR para las comparaciones con los valores obtenidos del BHS exponencial diario durante los cuatro años de esta segunda fase experimental. Se realizaron diferentes estimaciones del ADT, partiendo de datos de laboratorio y/o de datos procedentes de humedad de los sensores en campo. Los resultados mostraron de nuevo la conveniencia de utilizar el BHS exponencial diario, pero en este caso, con la estimación del ADT realizada a partir de las gráficas de los sensores. Mediante la utilización de los datos de humedad del BHS exponencial diario se han realizado comparaciones con el mismo tipo de balance pero utilizando un periodo semanal o mensual en lugar de diario, para conocer las diferencias. Los valores obtenidos con periodicidad mensual han dado valores de AD inferiores a los balances calculados semanalmente o diariamente. Por último se ha comprobado que los resultados de un BHS exponencial diario pueden complementar la información que se obtiene del Índice de Precipitación Estandarizado (SPI) y pueden mejorar el estudio de la sequía agrícola. ABSTRACT Due to the importance of a better knowledge of soil water at real time and in a more precisely way, this research work has being carried out with the main objective of selecting a daily Soil Water Balance (SWB) to estimate soil water content, and validate it in comparison to “in situ” measurements. Three locations, differing in soil and climate characteristics, were selected in central Spain in order to estimate with certain acuity soil water as plant-Available Water (AW) and to serve as a tool for the climatic studies. The selected places near meteorology stations were: Guadalajara/El Serranillo an alluvium of the Henares watershed; Colmenar Viejo/Base Famet, in the south raised area of the Guadarrama river basin, over metamorphic rocks; and Radiosondeo/Madrid (Barajas) in coarse arkosic sandstone. Morphology characterization, physical, chemical and hydrologic soil properties were studied in each area. In Guadalajara the soil is a Typic Xerorthent with a (Ap-AC-C1- C2) genetic horizon sequence, loam-sandy to loam textural class, less than 2% of rock fragments, presence of equivalent CaCO3 through the whole profile, outstanding the vertical and horizontal homogeneity of the properties. In Colmenar the soil is represented by a Dystric Xerorthent with a (A-C-C/R) genetic horizon sequence, the C/R is 20-30 cm deep where rock outcrops are approximately at 30 cm; a characteristic feature of this profile is its high acidity and high rock fragments content. In Radiosondeo the soil is represented by a Typic Haploxeralf, with the usual alfisol genetic horizon sequence (A-Bt1-Bt2-C/Bt); outstanding its horizontal heterogeneity, “the variability of the Bt (clay enriched horizon) depth in short distances”. In a first experimental stage (2007-2008), the daily SWB chosen was that which only uses as input data the information from the meteorology variables and plant-Total Available Water (TAW) for each soil type and depth. Different daily SWB (with exponential or direct plant-Available Water depletion) were applied, using the Penman- Monteith reference evapotranspiration (ETo) recommended by FAO. At the same time as soil water content was estimated from the different daily SWB at the three locations, also soil water content was being monitored by “in situ” gravimetric methodology, adapting it to each soil characteristic, to determine every time soil water content and AW to a depth of 0 to 30 cm. In each sampling date, 5 samples for each depth were taken: 0-10 cm; 10-20 cm and 20-30 cm and the data were submitted to the corresponding statistical analysis. The TAW was calculated based on field capacity (FC) and permanent wilting point (PWP) data obtained from laboratory by the Richards pressure plate. Results from this first experimental stage show that the daily exponential SWB was the one which better estimated the AW in Guadalajara considering field capacity at -33 kPa, though in Colmenar, field capacity at -10 kPa must be considered instead of -33 kPa for a better estimation. In Radiosondeo due to the fact that the Bt horizon depth varied in different sampling dates, it could not be established if the daily exponential SWB had a good performance. In a second experimental stage (20019-2012) and with the objective of minimizing the problems encountered in Radiosondeo for measuring “in situ” soil water content by the gravimetric method, the installation of different sensors for measuring soil water content were established and used in the same field location: TDR (time domain reflectometry - TRIME T3 from IMKO), capacitance FDR (frecuency domain reflectometry - ECH2O EC-20 from DECAGON) and others. This second experimental stage lasted 4 years in order to compare the soil water measures from the sensors with the estimations by the exponential SWB form 0 to 85 cm soil depths. At laboratory, specific calibrations for TDR and FDR sensors of the Typic Haploxeralf more differentiated horizons were done using different types of regressions. The results showed that soil water data obtained by the TDR equipment, corrected by the specific laboratory calibration, best fitted to “in situ” gravimetric soil water measures. In this way TDR was used for comparing to the daily exponential SWB during the four years of this second experimentation stage. Various estimations for obtaining TAW were tested; based on laboratory data – and/or on the data obtained of the soil water content field sensors. Results confirmed again, the convenience of using the daily exponential SWB, though in this case, with the TAW obtained from the field sensors graphics. Soil water estimated by exponential SWB on daily basis was compared to weekly and monthly periods, in order to know their reliability. The results obtained for a monthly period gave less AW than the ones obtained in a weekly or daily period. Finally it has been proved that the results obtained from the exponential SWB in a daily bases can be used as a useful tool in order to give complementary information to the SPI (Precipitation Standardized Index) and to help in agricultural drought studies.

Caracterização macro e micromorfológica do solo para compreensão de processos erosivos lineares, topossequência Manacá, São Carlos - SP

A presente pesquisa tem como objetivo compreender a dinâmica de comportamento do solo sob escala macro e micromorfológica visualizados em topossequência, no que concerne aos agentes morfológicos que condicionam e contribuem para deflagração de processos erosivos. A área de estudo está inserida na sub-bacia hidrográfica do Laranja Azeda localizada na região centro-leste do estado de São Paulo, no município de São Carlos/SP, e têm fundamental importância por pertencer à bacia hidrográfica do Ribeirão Feijão, importante manancial urbano para a cidade. O planejamento de uso e ocupação adequados aos fatores físicos que compõe a dinâmica desta paisagem são essenciais visando a conservação e preservação dos recursos hídricos ali existentes, onde a expressiva ocorrência de processos erosivos são objetos de preocupação, já que estes podem causar assoreamento de rios e reservatórios. Utilizando uma metodologia multiescalar para seleção da área de pesquisa em detalhe e compreensão da organização e dinâmica da cobertura pedológica, foram utilizados os procedimentos propostos pela Análise Estrutural da Cobertura Pedológica e conceitos e técnicas da micromorfologia de solos. Verifica-se que a distribuição dos solos na Topossequência Manacá está estritamente correlacionada à transformação vertical do materialde origem em solo, em cuja vertente existe uma diferenciação litológica que condiciona a morfologia diferenciada, tanto em escala macromorfológica quanto micromorfológica. O terço superior e médio da vertente está associado à depósitos colúvio-eluvionaresda Formação Itaqueri, onde desenvolve-se um Latossolo Vermelho Amarelo. Já o terço inferior da vertente corresponde a um solo formado a partir dos arenitos da Formação Botucatu, sendo enquadrado enquanto Neossolo Quartzarênico. Com o auxílio técnicas de análise bidimensional de imagens retiradas das lâminas delgadas de solo, foi possível visualizar e quantificar a macroposidade ao longo da vertente, importante atributo morfológico que controla os fluxos de água e são agentes condicionantes para o desenvolvimento de processos erosivos. Conclui-se que a ocorrência de voçorocas no terço médio inferior da vertente é a materialização em forma de processos erosivos deste comportamento diferencial da massa do solo, onde portanto, na Topossequência Manacá a busca de equilíbrio dinâmico na vertente é induzida pela dinâmica genética evolutiva das formações geológicas que sustentam a paisagem, desencadeada em processos erosivos que tendem a progredir em desequilíbrio, a depender do manejo estabelecido para o local.