Inoculation with Metal-Mobilizing Plant-GrowthPromoting Rhizobacterium Bacillus sp. SC2b and Its Role in Rhizoremediation

A plant growth-promoting bacterial (PGPB) strain SC2b was isolated from the rhizosphere of Sedum plumbizincicola grown in lead (Pb)/zinc (Zn) mine soils and characterized as Bacillus sp. based on (1) morphological and biochemical characteristics and (2) partial 16S ribosomal DNA sequencing analysis. Strain SC2b exhibited high levels of resistance to cadmium (Cd) (300 mg/L), Zn (730 mg/L), and Pb (1400 mg/L). This strain also showed various plant growth-promoting (PGP) features such as utilization of 1-aminocyclopropane-1-carboxylate, solubilization of phosphate, and production of indole-3-acetic acid and siderophore. The strain mobilized high concentration of heavy metals from soils and exhibited different biosorption capacity toward the tested metal ions. Strain SC2b was further assessed for PGP activity by phytagar assay with a model plant Brassica napus. Inoculation of SC2b increased the biomass and vigor index of B. napus. Considering such potential, a pot experiment was conducted to assess the effects of inoculating the metal-resistant PGPB SC2b on growth and uptake of Cd, Zn and Pb by S. plumbizincicola in metal-contaminated agricultural soils. Inoculation with SC2b elevated the shoot and root biomass and leaf chlorophyll content of S. plumbizincicola. Similarly, plants inoculated with SC2b demonstrated markedly higher Cd and Zn accumulation in the root and shoot system, indicating that SC2b enhanced Cd and Zn uptake by S. plumbizincicola through metal mobilization or plant-microbial mediated changes in chemical or biological soil properties. Data demonstrated that the PGPB Bacillus sp. SC2b might serve as a future biofertilizer and an effective metal mobilizing bioinoculant for rhizoremediation of metal polluted soils.

The placebo effect: international patent law and the protection of traditional plant medicine

Une préoccupation essentielle traverse cette thèse: l'indifférence systémique de la Loi internationale sur la propriété intellectuelle a l'égard des savoirs traditionnels autochtones. De manière générale, un écart semble d'ailleurs croissant entre l'importance des accords internationaux sur les questions d'intérêt commercial et ceux de nature sociale. Les savoirs traditionnels autochtones sur les plantes médicinales sont particulièrement désavantagés dans ce système dichotomique puisqu'ils sont non seulement à l'origine d'énormes profits commerciaux mais se trouvent aussi au cœur de multiples croyances propres à ces sociétés. L'Accord sur les aspects des droits de propriété intellectuelle qui touchent au commerce (ADPIC) de l'Organisation mondiale du commerce (OMC) a cristallisé le souci de la législation internationale à l'égard d'une protection efficace des intérêts commerciaux. Deux années auparavant, la Convention sur la diversité biologique (CDB) était signée, traduisant une préoccupation à l'égard du développement durable, et elle devenait le premier accord international à tenir compte des savoirs traditionnels autochtones. On considère souvent que ces deux accords permettent l'équilibre du développement commercial et durable, requis par l'économie internationale. Après plus ample examen, on a plutôt l'impression que l'idée d'une CDB défendant, avec succès et efficacité, la nécessité du développement durable et des savoirs traditionnels autochtones contre les pressions opposées de l'ADPIC et de l'OMC est, au mieux, simpliste. La thèse explore également la fonction de la Loi sur les brevets dans la création d’industries, notamment pharmaceutique, et la manière dont ces industries influencent la législation nationale et en particulier internationale. De même, elle traite du rôle que jouent les brevets dans l'affaiblissement et la dépossession des peuples autochtones dotés de savoirs traditionnels sur les plantes médicinales, conduisant à une situation ou ces savoirs sont marginalisés ainsi que leurs détenteurs. La thèse aborde les failles institutionnelles du système juridique international qui permet une telle situation et indique l'urgente nécessité d'examiner attentivement les inégalités économiques et sociales au Nord comme au Sud, et non seulement entre eux. Finalement, la thèse suggère que la législation internationale gagnerait à s'inspirer des diverses traditions juridiques présentes à travers le monde et, dans ce cas particulier, peut être les détenteurs des connaissances traditionnelles concernant les plantes médicinales seront mieux servi par le droit des obligations.

Molecular interactions of arbuscular mycorrhizal fungi with mycotoxin-producing fungi and their role in plant defense responses

Les trichothécènes de Fusarium appartiennent au groupe des sesquiterpènes qui sont des inhibiteurs la synthèse des protéines des eucaryotes. Les trichothécènes causent d’une part de sérieux problèmes de santé aux humains et aux animaux qui ont consommé des aliments infectés par le champignon et de l’autre part, elles sont des facteurs importants de la virulence chez plantes. Dans cette étude, nous avons isolé et caractérisé seize isolats de Fusarium de la pomme de terre infectée naturellement dans un champs. Les tests de pathogénicité ont été réalisés pour évaluer la virulence des isolats sur la pomme de terre ainsi que leur capacité à produire des trichothécènes. Nous avons choisi F. sambucinum souche T5 comme un modèle pour cette étude parce qu’il était le plus agressif sur la pomme de terre en serre en induisant un flétrissement rapide, un jaunissement suivi de la mort des plantes. Cette souche produit le 4,15-diacétoxyscirpénol (4,15-DAS) lorsqu’elle est cultivée en milieu liquide. Nous avons amplifié et caractérisé cinq gènes de biosynthèse trichothécènes (TRI5, TRI4, TRI3, TRI11, et TRI101) impliqués dans la production du 4,15-DAS. La comparaison des séquences avec les bases de données a montré 98% et 97% d'identité de séquence avec les gènes de la biosynthèse des trichothécènes chez F. sporotrichioides et Gibberella zeae, respectivement. Nous avons confrenté F. sambucinum avec le champignon mycorhizien à arbuscule Glomus irregulare en culture in vitro. Les racines de carotte et F. sambucinum seul, ont été utilisés comme témoins. Nous avons observé que la croissance de F. sambucinum a été significativement réduite avec la présence de G. irregulare par rapport aux témoins. Nous avons remarqué que l'inhibition de la croissance F. sambucinum a été associée avec des changements morphologiques, qui ont été observés lorsque les hyphes de G. irregulare ont atteint le mycélium de F. sambucinum. Ceci suggère que G. irregulare pourrait produire des composés qui inhibent la croissance de F. sambucinum. Nous avons étudié les patrons d’expression des gènes de biosynthèse de trichothécènes de F. sambucinum en présence ou non de G. irregulare, en utilisant le PCR en temps-réel. Nous avons observé que TRI5 et TRI6 étaient sur-exprimés, tandis que TRI4, TRI13 et TRI101 étaient en sous-exprimés en présence de G. irregulare. Des analyses par chromatographie en phase-gazeuse (GC-MS) montrent clairement que la présence de G. irregulare réduit significativement la production des trichothécènes par F. sambucinum. Le dosage du 4,15-DAS a été réduit à 39 μg/ml milieu GYEP par G. irregulare, comparativement à 144 μg/ml milieu GYEP quand F. sambucinum est cultivé sans G. irregulare. Nous avons testé la capacité de G. irregulare à induire la défense des plants de pomme de terre contre l'infection de F. sambucinum. Des essais en chambre de croissance montrent que G. irregulare réduit significativement l’incidence de la maladie causée par F. sambucinum. Nous avons aussi observé que G. irregulare augmente la biomasse des racines, des feuilles et des tubercules. En utilisant le PCR en temps-réel, nous avons étudié les niveaux d’expression des gènes impliqué dans la défense des plants de pommes de terre tels que : chitinase class II (ChtA3), 1,3-β-glucanase (Glub), peroxidase (CEVI16), osmotin-like protéin (OSM-8e) et pathogenèses-related protein (PR-1). Nous avons observé que G. irregulare a induit une sur-expression de tous ces gènes dans les racines après 72 heures de l'infection avec F. sambucinum. Nous avons également trové que la baisse provoquée par F. sambucinum des gènes Glub et CEVI16 dans les feuilles pourrait etre bloquée par le traitement AMF. Ceci montre que l’inoculation avec G. irregulare constitut un bio-inducteur systémique même dans les parties non infectées par F. sambucinum. En conclusion, cette étude apporte de nouvelles connaissances importantes sur les interactions entre les plants et les microbes, d’une part sur les effets directs des champignons mycorhiziens sur l’inhibition de la croissance et la diminution de la production des mycotoxines chez Fusarium et d’autre part, l’atténuation de la sévérité de la maladie dans des plantes par stimulation leur défense. Les données présentées ouvrent de nouvelles perspectives de bio-contrôle contre les pathogènes mycotoxinogènes des plantes.

The predictive role of parenting practices and family functioning on the core symptoms of ADHD

Cette étude vise à examiner la relation entre les pratiques parentales utilisées durant la période de l'enfance et les dimensions principales du du trouble déficitaire de l'attention avec hyperactivité (TDAH) à l'adolescence, soit l’inattention, l’hyperactivité et l’impulsivité. Les pratiques spécifiques parentales (engagement, pratiques parentales appropriée, supervision, punitions corporelles, discipline appropriée, discipline sévère et incohérente, discipline verbale positive, félicitations et récompenses, et les attentes claires) et les aspects du fonctionnement familial (communication, résolution de problèmes, rôles dans la famille, sensibilité affective, engagement affectif, contrôle comportemental) ont été examinés par rapport à l'inattention et d'hyperactivité. Trente-six enfants de 6 à 9 ans et leurs parents ont participé à une étude longitudinale de 5 ans. Il y a un manque d'études longitudinales dans ce domaine et cette étude vise à combler cette lacune. Les résultats ne montrent pas de résultats significatifs dans la relation entre les pratiques parentales utilisées dans l'enfance et les symptômes principaux de l'hyperactivité et l'inattention à l'adolescence. Les études futures devraient se concentrer sur la relation entre la psychopathologie parentale et les principaux symptômes du TDAH de l'enfance à l'adolescence, ainsi que l'impact des pratiques parentales sur ces principaux symptômes.

The role of soil microbes in the global carbon cycle: tracking the below-ground microbial processing of plant-derived carbon for manipulating carbon dynamics in agricultural systems.

It is well known that atmospheric concentrations of carbon dioxide (CO2) (and other greenhouse gases) have increased markedly as a result of human activity since the industrial revolution. It is perhaps less appreciated that natural and managed soils are an important source and sink for atmospheric CO2 and that, primarily as a result of the activities of soil microorganisms, there is a soil-derived respiratory flux of CO2 to the atmosphere that overshadows by tenfold the annual CO2 flux from fossil fuel emissions. Therefore small changes in the soil carbon cycle could have large impacts on atmospheric CO2 concentrations. Here we discuss the role of soil microbes in the global carbon cycle and review the main methods that have been used to identify the microorganisms responsible for the processing of plant photosynthetic carbon inputs to soil. We discuss whether application of these techniques can provide the information required to underpin the management of agro-ecosystems for carbon sequestration and increased agricultural sustainability. We conclude that, although crucial in enabling the identification of plant-derived carbon-utilising microbes, current technologies lack the high-throughput ability to quantitatively apportion carbon use by phylogentic groups and its use efficiency and destination within the microbial metabolome. It is this information that is required to inform rational manipulation of the plant–soil system to favour organisms or physiologies most important for promoting soil carbon storage in agricultural soil.

ANTI-HERBIVORE PROTECTION BY MUTUALISTIC SPIDERS and THE ROLE of PLANT GLANDULAR TRICHOMES

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

The role of multiple partners in a digestive mutualism with a protocarnivorous plant

Background and aimsThe protocarnivorous plant Paepalanthus bromelioides (Eriocaulaceae) is similar to bromeliads in that this plant has a rosette-like structure that allows rainwater to accumulate in leaf axils (i.e. phytotelmata). Although the rosettes of P. bromelioides are commonly inhabited by predators (e.g. spiders), their roots are wrapped by a cylindrical termite mound that grows beneath the rosette. In this study it is predicted that these plants can derive nutrients from recycling processes carried out by termites and from predation events that take place inside the rosette. It is also predicted that bacteria living in phytotelmata can accelerate nutrient cycling derived from predators.MethodsThe predictions were tested by surveying plants and animals, and also by performing field experiments in rocky fields from Serra do Cipó, Brazil, using natural abundance and enriched isotopes of 15N. Laboratory bioassays were also conducted to test proteolytic activities of bacteria from P. bromelioides rosettes.Key ResultsAnalyses of 15N in natural nitrogen abundances showed that the isotopic signature of P. bromelioides is similar to that of carnivorous plants and higher than that of non-carnivorous plants in the study area. Linear mixing models showed that predatory activities on the rosettes (i.e. spider faeces and prey carcass) resulted in overall nitrogen contributions of 26·5 % (a top-down flux). Although nitrogen flux was not detected from termites to plants via decomposition of labelled cardboard, the data on 15N in natural nitrogen abundance indicated that 67 % of nitrogen from P. bromelioides is derived from termites (a bottom-up flux). Bacteria did not affect nutrient cycling or nitrogen uptake from prey carcasses and spider faeces.ConclusionsThe results suggest that P. bromelioides derive nitrogen from associated predators and termites, despite differences in nitrogen cycling velocities, which seem to have been higher in nitrogen derived from predators (leaves) than from termites (roots). This is the first study that demonstrates partitioning effects from multiple partners in a digestion-based mutualism. Despite most of the nitrogen being absorbed through their roots (via termites), P. bromelioides has all the attributes necessary to be considered as a carnivorous plant in the context of digestive mutualism. © 2012 The Author. Published by Oxford University Press on behalf of the Annals of Botany Company. All rights reserved.

The role of prophage in plant-pathogenic bacteria

A diverse set of phage lineages is associated with the bacterial plant-pathogen genomes sequenced to date. Analysis of 37 genomes revealed 5,169 potential genes (approximately 4.3 Mbp) of phage origin, and at least 50 had no function assigned or are nonessential to phage biology. Some phytopathogens have transcriptionally active prophage genes under conditions that mimic plant infection, suggesting an association between plant disease and prophage transcriptional modulation. The role of prophages within genomes for cell biology varies. For pathogens such as Pectobacterium, Pseudomonas, Ralstonia, and Streptomyces, involvement of prophage in disease symptoms has been demonstrated. In Xylella and Xanthomonas, prophage activity is associated with genome rearrangements and strain differentiation. For other pathogens, prophage roles are yet to be established. This review integrates available information in a unique interface (http://propnav.esalq.usp.br) that may be assessed to improve research in prophage biology and its association with genome evolution and pathogenicity. © Copyright ©2013 by Annual Reviews. All rights reserved.

Cerrado vegetation and global change: the role of functional types, resource availability and disturbance in regulating plant community responses to rising CO2 levels and climate warming

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Abiotic factors shape temporal variation in the structure of an ant-plant network

Despite recognition of key biotic processes in shaping the structure of biological communities, few empirical studies have explored the influences of abiotic factors on the structural properties of mutualistic networks. We tested whether temperature and precipitation contribute to temporal variation in the nestedness of mutualistic ant-plant networks. While maintaining their nested structure, nestedness increased with mean monthly precipitation and, particularly, with monthly temperature. Moreover, some species changed their role in network structure, shifting from peripheral to core species within the nested network. We could summarize that abiotic factors affect plant species in the vegetation (e.g., phenology), meaning presence/absence of food sources, consequently an increase/decrease of associations with ants, and finally, these variations to fluctuations in nestedness. While biotic factors are certainly important, greater attention needs to be given to abiotic factors as underlying determinants of the structures of ecological networks.

Cannabidiol, a non-psychotropic plant-derived cannabinoid, decreases inflammation in a murine model of acute lung injury: Role for the adenosine A(2A) receptor

Acute lung injury is an inflammatory condition for which treatment is mainly supportive because effective therapies have not been developed. Cannabidiol, a non-psychotropic cannabinoid component of marijuana (Cannabis sativa), has potent immunosuppressive and anti-inflammatory properties. Therefore, we investigated the possible anti-inflammatory effect of cannabidiol in a murine model of acute lung injury. Analysis of total inflammatory cells and differential in bronchoalveolar lavage fluid was used to characterize leukocyte migration into the lungs; myeloperoxidase activity of lung tissue and albumin concentration in the bronchoalveolar lavage fluid were analyzed by colorimetric assays; cytokine/chemokine production in the bronchoalveolar lavage fluid was also analyzed by Cytometric Bead Arrays and Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA). A single dose of cannabidiol (20 mg/kg) administered prior to the induction of LPS (lipopolysaccharide)-induced acute lung injury decreases leukocyte (specifically neutrophil) migration into the lungs, albumin concentration in the bronchoalveolar lavage fluid, myeloperoxidase activity in the lung tissue, and production of pro-inflammatory cytokines (TNF and IL-6) and chemokines (MCP-1 and MIP-2) 1, 2, and 4 days after the induction of LPS-induced acute lung injury. Additionally, adenosine A(2A) receptor is involved in the anti-inflammatory effects of cannabidiol on LPS-induced acute lung injury because ZM241385 (4-(2[7-Amino-2-(2-furyl)[1,2,4] triazolo[2,3-a][1,3,5]triazin-5-ylamino]ethyl) phenol) (a highly selective antagonist of adenosine A(2A) receptor) abrogated all of the anti-inflammatory effects of cannabidiol previously described. Thus, we show that cannabidiol has anti-inflammatory effects in a murine model of acute lung injury and that this effect is most likely associated with an increase in the extracellular adenosine offer and signaling through adenosine A(2A) receptor. (C) 2012 Elsevier B. V. All rights reserved.

From core rigidities to dynamic capabilities: the role of external knowledge. A multiple case study

This study focuses on the processes of change that firms undertake to overcome conditions of organizational rigidity and develop new dynamic capabilities, thanks to the contribution of external knowledge. When external contingencies highlight firms’ core rigidities, external actors can intervene in change projects, providing new competences to firms’ managers. Knowledge transfer and organizational learning processes can lead to the development of new dynamic capabilities. Existing literature does not completely explain how these processes develop and how external knowledge providers, as management consultants, influence them. Dynamic capabilities literature has become very rich in the last years; however, the models that explain how dynamic capabilities evolve are not particularly investigated. Adopting a qualitative approach, this research proposes four relevant case studies in which external actors introduce new knowledge within organizations, activating processes of change. Each case study consists of a management consulting project. Data are collected through in-depth interviews with consultants and managers. A large amount of documents supports evidences from interviews. A narrative approach is adopted to account for change processes and a synthetic approach is proposed to compare case studies along relevant dimensions. This study presents a model of capabilities evolution, supported by empirical evidence, to explain how external knowledge intervenes in capabilities evolution processes: first, external actors solve gaps between environmental demands and firms’ capabilities, changing organizational structures and routines; second, a knowledge transfer between consultants and managers leads to the creation of new ordinary capabilities; third, managers can develop new dynamic capabilities through a deliberate learning process that internalizes new tacit knowledge from consultants. After the end of the consulting project, two elements can influence the deliberate learning process: new external contingencies and changes in the perceptions about external actors.