Structure and vascular tissue expression of duplicated TERMINAL EAR1-like paralogues in poplar

TERMINAL EAR1-like (TEL) genes encode putative RNA-binding proteins only found in land plants. Previous studies suggested that they may regulate tissue and organ initiation in Poaceae. Two TEL genes were identified in both Populus trichocarpa and the hybrid aspen Populus tremula × P. alba, named, respectively, PoptrTEL1-2 and PtaTEL1-2. The analysis of the organisation around the PoptrTEL genes in the P. trichocarpa genome and the estimation of the synonymous substitution rate for PtaTEL1-2 genes indicate that the paralogous link between these two Populus TEL genes probably results from the Salicoid large-scale gene-duplication event. Phylogenetic analyses confirmed their orthology link with the other TEL genes. The expression pattern of both PtaTEL genes appeared to be restricted to the mother cells of the plant body: leaf founder cells, leaf primordia, axillary buds and root differentiating tissues, as well as to mother cells of vascular tissues. Most interestingly, PtaTEL1-2 transcripts were found in differentiating cells of secondary xylem and phloem, but probably not in the cambium itself. Taken together, these results indicate specific expression of the TEL genes in differentiating cells controlling tissue and organ development in Populus (and other Angiosperm species).

Host-delivered RNAi: An effective strategy to silence genes in plant parasitic nematodes

Root-knot nematodes (Meloidogyne spp.) are obligate, sedentary endoparasites that infect many plant species causing large economic losses worldwide. Available nematicides are being banned due to their toxicity or ozone-depleting properties and alternative control strategies are urgently required. We have produced transgenic tobacco (Nicotiana tabacum) plants expressing different dsRNA hairpin structures targeting a root-knot nematode (Meloidogyne javanica) putative transcription factor, MjTis11. We provide evidence that MjTis11 was consistently silenced in nematodes feeding on the roots of transgenic plants. The observed silencing was specific for MjTis11, with other sequence-unrelated genes being unaffected in the nematodes. Those transgenic plants able to induce silencing of MjTis11, also showed the presence of small interfering RNAs. Even though down-regulation of MjTis11 did not result in a lethal phenotype, this study demonstrates the feasibility of silencing root-knot nematode genes by expressing dsRNA in the host plant. Host-delivered RNA interference-triggered (HD-RNAi) silencing of parasite genes provides a novel disease resistance strategy with wide biotechnological applications. The potential of HD-RNAi is not restricted to parasitic nematodes but could be adapted to control other plant-feeding pests.

Pathogenic variation of Alternaria species associated with leaf blotch and fruit spot of apple in Australia

Four Alternaria species groups (A. longipes, A. arborescens, A. alternata/A. tenuissima and A. tenuissima/A. mali) are associated with leaf blotch and fruit spot of apple in Australia. There is no information on the variability of pathogenicity among the species and isolates within each species causing leaf blotch or fruit spot. We used a detached leaf assay and an in planta fruit inoculation assay to determine the pathogenicity and virulence of the four Alternaria species. Our results showed that isolates within the same species were not specific to either leaf or fruit tissue and showed great variability in pathogenicity and virulence, indicating cross-pathogenicity, which may be isolate dependent rather than species dependent. Generally, virulence of A. tenuissima and A. alternata isolates on leaf and fruit was higher than other species. Isolates of all species groups were pathogenic on leaves of different cultivars, but pathogenicity on fruit of different cultivars varied among isolates and species. Implications of our findings on prevalence of the diseases in different apple-producing regions in Australia and the development of targeted disease management of the diseases are discussed

Timing of Infection and Development of Alternaria Diseases in the Canopy of Apple Trees

Alternaria leaf blotch and fruit spot of apple caused by Alternaria spp. cause annual losses to the Australian apple industry. Erratic control using protectant fungicides is often experienced and may be due to the lack of understanding of the timing of infection and epidemiology of the diseases. We found that Alternaria leaf blotch infection began about 20 days after bloom (DAB) and the highest disease incidence occurred from 70 to 110 DAB. Alternaria fruit spot infection occurred about 100 DAB in the orchard. Fruit inoculations in planta showed that there was no specific susceptible stage of fruit. Leaves and fruit in the lower canopy of trees showed higher levels of leaf blotch and fruit spot incidence than those in the upper canopy and the incidence of leaf blotch in shoot leaves was higher than in spur leaves. Temperature, relative humidity, and rainfall affected leaf blotch and fruit spot incidence. The gained knowledge on the timing of infection and development of disease may aid in the development of more effective disease management strategies.

Quorum sensing in the plant pathogen Erwinia carotovora subsp. carotovora

Erwinia carotovora subsp. carotovora (Ecc) is a Gram-negative enterobacterium that causes soft-rot in potato and other crops. The main virulence determinants, the extracellular plant cell wall -degrading enzymes (PCWDEs), lead to plant tissue maceration. In order to establish a successful infection the production of PCWDEs are controlled by a complex regulatory network, including both specific and global activators and repressors. One of the most important virulence regulation systems in Ecc is mediated by quorum sensing (QS), which is a population density -dependent cell-to-cell communication mechanism used by many Gram-negative bacteria. In these bacteria N-acylhomoserine lactones (AHSL), act as diffusible signaling molecules enabling communication between bacterial cells. The AHSLs are structurally diverse and differ in their acyl chain length. This gives the bacteria signaling specificity and enables the recognition and communication within its own species. In order to detect and respond to the AHSLs the bacteria use QS regulators, LuxR-type proteins. The aim of this study was to get a deeper understanding of the Ecc QS system. In the first part of the study we showed that even different strains of Ecc use different dialects and of physiological concentrations, only the cognate AHSL with the correct acyl chain is recognized as a signal that can switch on virulence genes. The molecular basis of the substrate specificity of the AHSL synthase ExpI was investigated in order to recognize the acyl chain length specificity determinants of distinct AHSL synthases. Several critical residues that define the size of the substrate-binding pocket were identified. We demonstrated that in the ExpISCC1 mutations M127T and F69L are sufficient to change the N-3-oxohexanoyl-L-homoserine lactone producing ExpISCC1 to an N-3-oxooctanoyl-L-homoserine lactone (3-oxo-C8-HSL) producing enzyme. In the second study the means of sensing specificity and response to the AHSL signaling molecule were investigated. We demonstrated that the AHSL receptor ExpR1 of Ecc strain SCC3193 has strict specificity for the cognate AHSL 3-oxo-C8-HSL. In addition we identified a second AHSL receptor ExpR2 with a novel property to sense AHSLs with different acyl chain lengths. In the absence of AHSLs ExpR1 and ExpR2 were found to act synergistically to repress the virulence gene expression. This repression was shown to be released by addition of AHSLs and appears to be largely mediated by the global negative regulator RsmA. In the third study random transposon mutagenesis was used to widen the knowledge of the Ecc QS regulon. Two new QS-controlled target genes, encoding a DNA-binding regulator Hor and a plant ferredoxin-like protein FerE, were identified. The QS control of the identified genes was executed by the QS regulators ExpR1 and ExpR2 and as expression of PCWDE genes mediated by the RsmA repressor. Hor was shown to contribute to bacterial virulence at least partly through its control of PCWDE production, while FerE was shown to contribute to oxidative stress tolerance and in planta fitness of the bacteria. In addition our results suggest that QS is central to the control of oxidative stress tolerance in Ecc. In conclusion, these results indicate that Ecc strain SCC3193 is able to react and respond both to the cognate AHSL signal and the signals produced by other bacterial species, in order to control a wide variety of functions in the plant pathogen Ecc.

Features of a unique intronless cluster of class I small heat shock protein genes in tandem with box C/D snoRNA genes on chromosome 6 in tomato (Solanum lycopersicum)

Physical clustering of genes has been shown in plants; however, little is known about gene clusters that have different functions, particularly those expressed in the tomato fruit. A class I 17.6 small heat shock protein (Sl17.6 shsp) gene was cloned and used as a probe to screen a tomato (Solanum lycopersicum) genomic library. An 8.3-kb genomic fragment was isolated and its DNA sequence determined. Analysis of the genomic fragment identified intronless open reading frames of three class I shsp genes (Sl17.6, Sl20.0, and Sl20.1), the Sl17.6 gene flanked by Sl20.1 and Sl20.0, with complete 5' and 3' UTRs. Upstream of the Sl20.0 shsp, and within the shsp gene cluster, resides a box C/D snoRNA cluster made of SlsnoR12.1 and SlU24a. Characteristic C and D, and C' and D', boxes are conserved in SlsnoR12.1 and SlU24a while the upstream flanking region of SlsnoR12.1 carries TATA box 1, homol-E and homol-D box-like cis sequences, TM6 promoter, and an uncharacterized tomato EST. Molecular phylogenetic analysis revealed that this particular arrangement of shsps is conserved in tomato genome but is distinct from other species. The intronless genomic sequence is decorated with cis elements previously shown to be responsive to cues from plant hormones, dehydration, cold, heat, and MYC/MYB and WRKY71 transcription factors. Chromosomal mapping localized the tomato genomic sequence on the short arm of chromosome 6 in the introgression line (IL) 6-3. Quantitative polymerase chain reaction analysis of gene cluster members revealed differential expression during ripening of tomato fruit, and relatively different abundances in other plant parts.

Evaluation of the Genotoxic and Antigenotoxic Potential of the Alkaloid Punarnavine from Boerhaavia diffusa

Boerhaavia diffusa is a traditional herbal medicine extensively used in the Ayurveda and Unani forms of medicine in India and many parts of the world. Different parts of the plant are used as an appetizer, alexiteric, eye tonic, for flushing out the renal system, and to treat blood pressure. This study was conducted to evaluate the in vivo genotoxic and/or antigenotoxic potential of punarnavine, a separated alkaloid from the root of B. diffusa using toxicity studies (OECD guideline 474, 1997). The genotoxic and antigenotoxic potential of punarnavine was assayed using the comet assay on lymphocytes, liver, spleen, brain, and bone marrow as well as using the micronucleus test in bone marrow cells including the in vitro chromosomal aberration test. The results demonstrated that none of the tested doses of punarnavine showed genotoxic effects by the comet assay, or clastogenic effects in the micronucleus test. On the other hand, for all cells evaluated, the three tested doses of punarnavine promoted inhibition of DNA damage induced by cyclophosphamide. Based on these results, we concluded that punarnavine, an alkaloid from the Boerhaavia diffusa root, has no genotoxic or clastogenic effects in our experimental conditions. However, it caused a significant decrease in DNA damage induced by cyclophosphamide. It is suggested that the antigenotoxic properties of this alkaloid may be of great pharmacological importance and beneficial for cancer prevention.

Groundnut Bud Necrosis Virus Encoded NSm Associates with Membranes via Its C-Terminal Domain

Groundnut Bud Necrosis Virus (GBNV) is a tripartite ambisense RNA plant virus that belongs to serogroup IV of Tospovirus genus. Non-Structural protein-m (NSm), which functions as movement protein in tospoviruses, is encoded by the M RNA. In this communication, we demonstrate that despite the absence of any putative transmembrane domain, GBNV NSm associates with membranes when expressed in E. coli as well as in N. benthamiana. Incubation of refolded NSm with liposomes ranging in size from 200-250 nm resulted in changes in the secondary and tertiary structure of NSm. A similar behaviour was observed in the presence of anionic and zwitterionic detergents. Furthermore, the morphology of the liposomes was found to be modified in the presence of NSm. Deletion of coiled coil domain resulted in the inability of in planta expressed NSm to interact with membranes. Further, when the C-terminal coiled coil domain alone was expressed, it was found to be associated with membrane. These results demonstrate that NSm associates with membranes via the C-terminal coiled coil domain and such an association may be important for movement of viral RNA from cell to cell.

GBNV encoded movement protein (NSm) remodels ER network via C-terminal coiled coil domain

Plant viruses exploit the host machinery for targeting the viral genome-movement protein complex to plasmodesmata (PD). The mechanism by which the non-structural protein m (NSm) of Groundnut bud necrosis virus (GBNV) is targeted to PD was investigated using Agrobacterium mediated transient expression of NSm and its fusion proteins in Nicotiana benthamiana. GFP:NSm formed punctuate structures that colocalized with mCherry:plasmodesmata localized protein la (PDLP la) confirming that GBNV NSm localizes to PD. Unlike in other movement proteins, the C-terminal coiled coil domain of GBNV NSm was shown to be involved in the localization of NSm to PD, as deletion of this domain resulted in the cytoplasmic localization of NSm. Treatment with Brefeldin A demonstrated the role of ER in targeting GFP NSm to PD. Furthermore, mCherry:NSm co-localized with ER-GFP (endoplasmic reticulum targeting peptide (HDEL peptide fused with GFP). Co-expression of NSm with ER-GFP showed that the ER-network was transformed into vesicles indicating that NSm interacts with ER and remodels it. Mutations in the conserved hydrophobic region of NSm (residues 130-138) did not abolish the formation of vesicles. Additionally, the conserved prolines at positions 140 and 142 were found to be essential for targeting the vesicles to the cell membrane. Further, systematic deletion of amino acid residues from N- and C-terminus demonstrated that N-terminal 203 amino acids are dispensable for the vesicle formation. On the other hand, the C-terminal coiled coil domain when expressed alone could also form vesicles. These results suggest that GBNV NSm remodels the ER network by forming vesicles via its interaction through the C-terminal coiled coil domain. Interestingly, NSm interacts with NP in vitro and coexpression of these two proteins in planta resulted in the relocalization of NP to PD and this relocalization was abolished when the N-terminal unfolded region of NSm was deleted. Thus, the NSm interacts with NP via its N-terminal unfolded region and the NSm-NP complex could in turn interact with the ER membrane via the C-terminal coiled coil domain of NSm to form vesicles that are targeted to PD and there by assist the cell to cell movement of the viral genome complex. (C) 2015 Elsevier Inc. All rights reserved.

Evaluación del establecimiento de tres especies forestales en la unidad experimental finca El Plantel, Nindirí, Masaya

El estudio se realizó en la Finca El Plantel, propiedad de la Universidad Nacional Agraria, para evaluar el establecimiento de Hymenaea courbaril, Tabebuia ochracea y Caesalpinia violacea con el propósito de conocer su comportamiento en sobrevivencia, diámetro y altura. La plantación se estableció en parcelas con dimensiones de 15 x 15m , teniendo un distanciamiento de 3 x 3m entre cada planta. Considerando el efecto de borde la cantidad de plantas evaluadas por especie es de cuarenta y ocho, para un total de 144 individuos. Efectuándose dos mediciones con respecto a variable sobrevivencia, diámetro y altura; donde la primera se realizó en octubre 2009 y la segunda en octubre de 2010. Al final del periodo de la evaluación se realizó un monitoreo de los daños observados en la plantación (octubre del 2010). La plantación obtuvo una sobrevivencia global de 63%, siendo C. violacea la especie que obtuvo mayor porcentaje 69%, H. courbaril con 63% y Tabebuia ochracea (57.6%) la que obtuvo el menor porcentaje. Caesalpinia violacea obtuvo un notorio incremento en altura con 123.3 cm superando a T. ochracea (37 cm) y H. courbaril (15.1 cm). En cuanto al incremento en diámetro Hymenaea courbaril (4.43 mm) obtuvo casi el doble del incremento que las otras dos especies, C. violacea (2.29 mm) y T.ochracea (1.79 mm). Haciendo una valoración general de los principales daños registrados en la plantación corresponden a la categoría defoliación 64.9%. Las especies T. ochracea y C. violacea reportaron mayor del 80% de las plantas afectadas por defoliación, causada por zompopos del género Attacephalotus, sin embargo; Hymenaea courbaril se encontraba sin ningún tipo de daños.

Evaluación de la influencia de cuatro niveles de fertilización completa (12-30-10) en la producción de semillas de Canavalia ensiformis L.

El trabajo se desarrolló de octubre a marzo (1997-1998) en la hacienda Santa Rosa propiedad de la Universidad Nacional Agraria (UNA) en el departamento de Managua. Se evaluó el efecto de cuatro niveles de fertilización completa (12-30-10) y el testigo (sin fertilización) sobre la producción de semillas de Canavalia ensiformis L. Para esto se utilizó un diseño experimental de bloque completo al azar (BCA) y se estudió el efecto de un sólo factor (niveles de fertilización): Con tres repeticiones, formándose un total de 15 parcelas. El ensayo se realizó en un área total de 229.5 m2. Para evaluar las variables: rendimiento de semillas. cantidad promedio de semillas por vainas, largo promedio de vainas, número promedio de vainas por planta y altura de plantas (cm). Teniendo como parcela útil 3 m2. El estudio estadístico contempló el uso de análisis de varianza: El resultado del análisis no mostró diferencia significativa entre bloques ni tratamientos, sin descartar la existencia de diferencias reales. Al realizar el análisis de presupuestos parciales determinamos que el tratamiento de mayor utilidad con respecto al testigo es T2 (24.00 kg/ha) de fertilización 12-30-10. Debemos señalar que este incremento no justifica la aplicación de fertilizante en las condiciones en que se realizó el ensayo ya que la diferencia que se presenta es mínima. La no significancia entre tratamiento se atribuye probablemente al momento de aplicación del fertilizante (al momento de la siembra), que nos hace suponer no fue utilizado por las plantas para la producción de semillas, si no para otras actividades fisiológicas de las mismas.

Efecto de diferentes distancias de siembra sobre la producción de biomasa del frijol terciopelo, (Stizolobium deeringianum) en el departamento de Masaya

El presente trabajo tuvo como objetivo, evaluar en términos biológicos y económicos el efecto de diferentes distancias de siembra sobre la producción de biomasa en base verde y seca del frijol terciopelo (Stizolobium deeringianum) El estudio se llevó a cabo en el Departamento de Masaya, en la finca "La Antena" ubicada al oeste de la ciudad de Masaya, para el estudio se utilizó un diseño de bloques completos al azar (BCA). Los resultados evidencian que las diferentes distancias de siembra, tuvieron efecto estadísticamente significativo sobre la producción de biomasa de frijol terciopelo en base verde y seca. Los mayores valores en cuanto a producción de biomasa corresponden a aquellos tratamientos cuya distancias entre planta son iguales a 0.25 m y 0.50 m, obteniendose 15.3 ton/ha y 12.3 ton/ha en base verde respectivamente y 2.43 ton/ha y 2.025 ton/ha en base seca respectivamente. En lo que respecta a la capacidad de rebrote se demostró que a una altura de corte inferior a 10 cm el frijol terciopelo no es eficiente, ya que en ninguno de los diferentes tratamientos una vez realizado el primer corte se encontraron plantas en estado de rebrote. De todos los tratamientos evaluados, el que resulta más económico en cuanto a costos de producción es el tratamiento cuya distancia entre planta es igual a 1.0 m, ya que en este se utiliza menos semilla en la siembra; pero aplicando el metodo de presupuestos parciales en base a la producción de biomasa obtenida y los posibles beneficios que se pueden obtener resultó que los tratamientos más rentables económicamente son aquellos en los cuales las distancias entre planta oscilan entre 0.25 m y 0.50 m. ya que con estos se obtiene un mayor beneficio económico.

Evaluación de la producción de granos del gandul (Cajanus cajan) L. Millsp en suelos francos, en la zona del Pacífico de Managua

El presente trabajo se realizó en la Universidad Nacional Agraria (UNA), ubicada en el municipio de Managua, durante el período de agosto a marzo (1999-2000). Se evaluó el efecto de tres densidades de siembra del gandul (Cajanus cajan) (L). (Millsp) sobre la producción de granos. Para esto se utilizó un diseño en bloques completos al azar , con tres bloques y tres tratamientos . Las variables estudiadas fueron: Altura promedio de la planta (cm), Diámetro del tallo (cm), Número de vainas por planta, Número de granos por vainas, y Producción de granos en kg/ha. El análisis estadístico consistió, en análisis de varianza y separación de medias usando Duncan. En el cual se determinó que hubo efecto significativo al (P< 0.001) entre tratamiento para las variables Altura de la planta y Número de vainas por plantas y producción de granos, y significativo al (P< 0.05) entre bloques. La mayor producción de granos se obtuvo del (T3) con 3183.8 kg/ha, el que también resulto el de mejor rentabilidad económica.

Producción de biomasa de Moringa oleifera sometida a diferentes densidades de siembra y frecuencias de corte, en el trópico seco de Managua, Nicaragua

Este experimento se llevó a cabo en la hacienda Santa Rosa localizada geográficamente a 12,08,15 de latitud Norte y 86,09,36 longitud Este en la comunidad de sabana grande municipio de Managua, entre el periodo de octubre 2002 a octubre 2003.Tuvo como objetivo evaluar el efecto de diferentes densidades de siembra y frecuencias de corte en la producción de biomasa de Moringa oleifera Lam bajo condiciones de trópico seco. Se utilizó el diseño de bloques completo al azar (BCA) con cuatro repeticiones en un arreglo de parcelas divididas donde las densidades de siembra (250, 500 y 750 mil plantas /ha) eran para las parcelas principales y las frecuencias de corte (45, 60 y 75 días) para las subparcelas. Las variables evaluadas fueron: Rendimiento de materia fresca total (RMFT), Rendimiento de materia fresca fracción fina (RMFFF), Rendimiento de materia fresca fracción gruesa (RMFFG), Rendimiento de materia seca total (RMST), Tasa de crecimiento (TC), Altura promedio de la planta (APP), Porcentaje de materia seca (% MS), Porcentaje de cenizas (% C). Se realizó análisis de varianza y comparación de medias por la prueba simultanea de Tukey utilizando el paquete estadístico MINITAB versión 13. para PC 2000. Los resultados en el análisis de varianza mostraron que las densidades de siembra no presentaron efectos significativos importantes (p<0.05) en las variables evaluadas en Moringa oleifera, la frecuencia de corte que presento efectos significativos a un (p<0.05) para la mayoría de las variables fué la frecuencia de corte a los 75 días que mostró los mejores resultados para las variables: RMFT (41.18 ton/ha/año), RMFFG (20.11ton/ha/año), RMST (7.34ton/ha/año), APP(109.02cms), TC (19.61Kgs MS/ha/dia), %C (9.84%), excepto para el RMSFF (4.51ton/ha/año), cuyos mejores resultados fueron encontrados en la frecuencia de corte a los 60 días.

Disponibilidad y composición botánica de dos cultivares (La Libertad y Mulato) de pasto Brachiaria brizantha, Hacienda Las Mercedes, UNA, Managua, Nicaragua

Con el objeto de determinar la producción de biomasa forrajera, la composición botánica, su calidad nutritiva (proteína) y analizar el uso y la proyección de uso de dos cultivares del pasto de Brachiaria hrízantha, durante el periodo lluvioso del año 2005. Se llevo a acabo el presente estudio en la finca las Mercedes propiedad de la Universidad Nacional Agraria, la cual se ubica en el Km 1O de la carretera norte. Una de las actividades productivas de la finca es la explotación lechera con un área aproximada de 30 manzanas de pasto. Se utilizó las aras de pasto Brachiaria con dos cultivares (la Libertad y Multo),donde se realizaron cortes cada 15 días, se determinó la producción de biomasa total fresca y seca, así como la producción de la fracción de la planta hoja y tallo, así mismo se determinó la relación entre estos para cada uno de los cultivares evaluados, así como entre ellos, además se realizó análisis de calidad (nitrógeno - proteína), en el laboratorio de suelo de la UNA Para la determinación de la biomas se utilizó parte del programa Rotanal, en la toma de datos de campo se empleó el método de doble muestreo, al igual que para la determinación de la composición botánica. Finalmente se realizó un análisis sobre el uso de las pastura de Brachiaria en estudio y la proyección de futuro de su uso, Se encontró que la producción de biomasa fresca y seca del Cv mulato supero a la Libertad, la producción de hojas también fue mayor en el Cv mulato y la relación hoja tallo, los contenidos de nitrógeno también resultaron ser superiores en el Cv mulato. La composición botánica fue dominada en rangos mayores de 95% por la especies de pasto en estudio, el restante por algunas especies de leguminosas como Mimosa púdica (dormilona) y de malezas como Sida Spp (escoba lisa). El análisis de uso permitió determinar que las pasto Brachiaria brizantha Cvs la Libertad y mulato han sido subutilizado, manteniéndose cargas que pueden ser duplicadas con el rendimiento que este pasto presenta en ambos cultivares, además de que la producción de estos cultivares podrían mejorar si se les proporciona un mejor manejo de fertilización.