The plant ovule omics : an integrative approach for pollen−pistil interactions and pollen tube guidance studies in solanaceous species

Chez les plantes à fleurs, l’ovaire est l’organe reproducteur femelle et il interagit de façon importante avec les gamètes mâles durant la croissance, le guidage, la réception et la rupture du tube pollinique ainsi que la fusion des gamètes. Le processus débute lorsque de nombreux gènes de l’ovule sont activés à longue distance lors de la réception du pollen sur le stigmate. Afin d’explorer les signaux provenant de l’ovule ayant un impact important sur les interactions pollen–pistil, particulièrement les molécules sécrétées impliquées dans la signalisation espècespécifique, l’expression génique des ovules sous forme d’ARNm ainsi et la sécrétion protéique ont été étudiées chez Solanum chacoense, une espèce diploïde de pomme de terre sauvage. S. chacoense a subi beaucoup d’hybridation interspécifique avec d’autres espèces sympathiques de solanacées, facilitant ainsi grandement l’étude des interactions pollen–ovule de façon espècespécifique ainsi que leur évolution. Dans ce projet, des ovules provenant de trois conditions différentes ont été comparés: des ovules matures de type sauvage, des ovules légèrement immatures, récoltés deux jours avant l’anthèse et des ovules provenant du mutant frk1 pour lesquels le sac embryonnaire est absent. Un séquençage d’ARN à haut débit a d’abord été effectué sur les ovules de type sauvage de S. chacoense afin de générer un assemblage de référence comprenant 33852 séquences codantes. D’autres séquençages ont été effectués sur les trois conditions d’ovules et sur les feuilles afin de faire une analyse d’expression différentielle des gènes. En comparaison avec les ovules de type sauvage, 818 gènes sont réprimés dans les ovules du mutant frk1. Un sous-groupe de 284 gènes, étaient également sous-exprimés dans les ovules légèrement immatures, suggérant un rôle spécifique dans les stades tardifs de la maturation du sac embryonnaire (stade de développent FG6 à FG7) ainsi que du guidage du tube pollinique, puisque ni les ovules du mutant frk1 ni ceux légèrement immatures ne sont capables d’attirer les tubes polliniques lors d’essais de croissance semi in vivo. De plus, 21% de ces gènes sont des peptides riches en cystéines (CRPs). En utilisant un transcriptome assemblé de novo provenant de deux proches parents de S. chacoense, S. gandarillasii et S. tarijense, une analyse d’orthologie a été effectuée sur ces CRPs, révélant une grande variabilité et une évolution rapide chez les solanacées. De nouveaux motifs de cystéine uniques à cette famille ont également été découverts. En comparant avec des études similaires chez Arabidopsis, le sac embryonnaire de S. chacoense montre un transcriptome fortement divergent, particulièrement en en ce qui a trait à la catégorisation fonctionnelle des gènes et de la similarité entre les gènes orthologues. De plus,même si la glycosylation n’est pas requise lors du guidage mycropylaire du tube pollinique chez Arabidopsis, Torenia ou le maïs, des extraits d’ovules glycosylés de S. chacoense sont capables d’augmenter la capacité de guidage de 18%. Cette étude est donc la première à montrer une corrélation entre glycosylation et le guidage du tube pollinique par l’ovule. En complément à l’approche transcriptomique, une approche protéomique portant sur les protéine sécrétées par l’ovule (le secrétome) a été utilisée afin d’identifier des protéines impliquées dans l’interaction entre ovule et tube pollinique. Des exsudats d’ovules matures (capables d’attirer le tube pollinique) et d’ovules immatures (incapables d’attirer le tube pollinique) ont été récoltés en utilisant une nouvelle méthode d’extraction par gravité permettant de réduire efficacement les contaminants cytosoliques à moins de 1% de l’échantillon. Un total de 305 protéines sécrétées par les ovules (OSPs) ont été identifiées par spectrométrie de masse, parmi lesquelles 58% étaient spécifiques aux ovules lorsque comparées avec des données de protéines sécrétées par des tissus végétatifs. De plus, la sécrétion de 128 OSPs est augmentée dans les ovules matures par rapport aux ovules immatures. Ces 128 protéines sont donc considérées en tant que candidates potentiellement impliquées dans la maturation tardive de l’ovule et dans le guidage du tube pollinique. Cette étude a également montré que la maturation du sac embryonnaire du stade FG6 au stade FG7 influence le niveau de sécrétion de 44% du sécrétome total de l’ovule. De façon surprenante, la grande majorité (83%) de ces protéines n’est pas régulée au niveau de l’ARN, soulignant ainsi l’importance de cette approche dans l’étude du guidage du tube pollinique comme complément essentiel aux études transcriptomiques. Parmi tous les signaux sécrétés par l’ovule et reliés au guidage, obtenus à partir des approches transcriptomiques et protéomiques décrites ci-haut, nous avons spécifiquement évalué l’implication des CRPs dans le guidage du tube pollinique par l’ovule chez S. chacoense, vu l’implication de ce type de protéine dans les interactions pollen-pistil et le guidage du tube pollinique chez d’autres espèces. Au total, 28 CRPs étaient présentes dans les ovules capables d’attirer le tube pollinique tout en étant absentes dans les ovules incapables de l’attirer, et ce, soit au niveau de l’ARNm et/ou au niveau du sécrétome. De celles-ci, 17 CRPs ont été exprimées dans un système bactérien et purifiées en quantité suffisante pour tester le guidage. Alors que des exsudats d’ovules ont été utilisés avec succès pour attirer par chimiotactisme le tube pollinique, les candidats exprimés dans les bactéries n’ont quant à eux pas été capables d’attirer les tubes polliniques. Comme l’utilisation de systèmes d’expression hétérologue eucaryote peut permettre un meilleur repliement et une plus grande activité des protéines, les candidats restants seront de nouveau exprimés, cette fois dans un système de levure ainsi que dans un système végétal pour produire les peptides sécrétés. Ceux-ci seront ensuite utilisés lors d’essais fonctionnels pour évaluer leur capacité à guider les tubes polliniques et ainsi isoler les attractants chimiques responsable du guidage du tube pollinique chez les solanacées comme S. chacoense.

Organic potatoes for processing

Drei Feldversuche auf zwei Standorten (DFH: 51°4, 9°4’, BEL: 52°2’, 8°08’) wurden in den Jahren 2002 bis 2004 durchgeführt, um den Einfluss der Vorfrucht, des Vorkeimens, der N- und K-Düngung und der Sorte auf Nährstoffverfügbarkeit, Gesamt- und sortierte Knollenerträge sowie die Qualität von Kartoffeln und deren Eignung für die industrielle Verarbeitung zu Pommes frites und Chips zu untersuchen. Bestimmt wurden die N- und K-Verfügbarkeit im Boden, die N- und K-Aufnahme von Kraut und Knollen, gesamte Frisch- und Trockenmasseerträge, sortierte Frischmasseerträge für die Verarbeitung, sowie die Gehalte der Knollen an Trockensubstanz und reduzierenden Zuckern. In einer sensorischen Prüfung wurden Qualitätsparameter von Pommes frites (Aussehen/Farbe, Textur und Geschmack/Geruch) bewertet, die gewichtet in einen Qualitätsindex eingingen. Die Qualität der Chips wurde maschinell durch den L-Wert (Helligkeit) des Produktes quantifiziert. Der Gehalt des Bodens an mineralisiertem Nitrat-Stickstoff hing von der Vorfrucht und dem Jahr ab. Nach Erbsen wurden zum Auflaufen der Kartoffeln in den Versuchsjahren 2003 und 2004 (187 und 132 kg NO3-N ha-1) die höchsten NO3-N-Werte in 0-60 cm Boden gemessen verglichen mit Kleegras (169 bzw. 108 kg NO3-N ha-1 oder Getreide (112 kg bzw. 97 kg NO3-N ha-1), obgleich die Differenz nicht in allen Fällen signifikant war. Entsprechend wurden nach Erbsen die höchsten Knollen-Frischmasseerträge (414 und 308 dt ha-1) geerntet. Dasselbe galt für die Trockenmasserträge, was belegt, dass der Trockensubstanzgehalt der Knollen bei verbesserter N-Versorgung nicht im selben Maße sinkt, wie der Frischmasseertrag steigt. Das Vorkeimen der Pflanzknollen führte zu einer rascheren phänologischen Entwicklung im Jugendstadium der Pflanze, beschleunigter Trockenmassebildung des Krautes und einer früheren Einlagerung von Assimilaten vom Kraut in die Knollen. Obwohl die positive Wirkung des Vorkeimens auf den Gesamtertrag bis Ende Juli (+ 26 in 2003 bzw. 34 dt ha-1 in 2004) im Jahr ohne Krautfäuleepidemie von den nicht vorgekeimten Varianten bis zur Endernte im September kompensiert wurde, konnte in diesem Jahr durch Vorkeimen dennoch ein erhöhter Ertragsanteil (+ 12%) der besonders nachgefragten Übergrößen (>50 mm für Pommes frites) erzielt werden. Die durchschnittliche Knollenmasse reagierte positiv auf Vorkeimen (+ 5,4 g), Sortenwahl (Sorte Agria) und ein erhöhtes N-Angebot (Leguminosenvorfrucht). Generell wurde deutlich, dass die Knollengesamterträge unter den Bedingungen des Ökologischen Landbaus (geringe bis mittlere Nährstoffversorgung, verkürzte Vegetationsdauer) sehr stark vom Anbaujahr abhängen. Die Ergebnisse belegen jedoch, dass organisch-mineralische N-K-Düngung den sortierten Ertrag an Knollen für die Verarbeitung signifikant erhöht: Höchste Gesamt- und sortierte Knollenfrischmasseerträge wurden nach kombinierter N (Horngrieß) und mineralischer K- (Kaliumsulfat) Gabe erzielt (348 dt ha-1 im Durchschnitt von 2002-2004). Im Gegensatz dazu kann eine Wirkung von Stallmist auf den Ertrag im Jahr der Ausbringung nicht unbedingt erwartet werden. Steigende Erträge nach Stallmistdüngung wurden lediglich in einem von drei Versuchsjahren (+58 dt ha-1) festgestellt und ließen sich eher auf eine K- als eine N-Wirkung zurückführen. Die Ergebnisse belegen, dass die Sortenwahl eine entscheidende Rolle spielt, wenn die Kartoffeln für die industrielle Verarbeitung zu den oben genannten Produkten angebaut werden. Insgesamt kann festgestellt werden, dass Kartoffelknollen aus ökologischen Anbauverfahren ausreichend hohe Trockensubstanzgehalte aufweisen, um für die Verarbeitung zu Pommes frites (>19%) geeignet zu sein und ohne dass dadurch die Konsistenz des Endproduktes gefährdet würde. Der Trockensubstanzgehalt der Referenzsorte für Chips, „Marlen“, unterschritt das in der Literatur geforderte Minimum für Chips von 23% lediglich, wenn die kombinierte Horngrieß-Kaliumsulfatdüngung zur Anwendung kam. Die Trockensubstanzgehalte der Knollen konnten durch Vorkeimen signifikant gesteigert werden und der Effekt war besonders groß (+1.2% absolut) in dem Jahr mit frühem Auftreten der Krautfäule (Phytophthora infestans), d.h. verkürzter Vegetationszeit. Die Knollen-Trockensubstanzgehalte waren in zwei von drei Experimenten nach Lagerung höher (+0.4 und 0.5% absolut) als noch zur Ernte. Sorten der sehr frühen und frühen Reifegruppe wiesen den größten relativen Anstieg der Gehalte an reduzierenden Zuckern (Glukose und Fruktose) während der Lagerung auf. Den mittelfrühen Sorten „Agria“ und „Marena“ hingegen kann aufgrund des von ihnen erreichten höchsten Qualitätsstandards (Pommes frites) zur Ernte eine sehr gute Eignung für die Bedingungen des Ökologischen Landbaus unterstellt werden. Die durchgehend beste Chipseignung wies die mittelfrühe Referenzsorte „Marlen“ auf. Insgesamt konnte nachgewiesen werden, dass durch gezielte Sortenwahl der Trockensubstanzgehalt und die Konzentration reduzierender Zucker, sowie die Qualität der Endprodukte (Pommes frites und Chips) gezielt beeinflusst werden kann. Im Gegensatz dazu haben acker- und pflanzenbauliche Maßnahmen wie Düngung, Wahl der Vorfrucht und Vorkeimen der Pflanzknollen einen eher geringen Einfluss. Dementsprechend sollte der Landwirt versuchen, durch die Wahl der Sorte den hohen Anforderungen der Industrie an die Rohware gerecht zu werden.

Spezifität der quantitativen Resistenz von Blättern und Früchten der Tomate (Lycopersicon ssp. L.) gegenüber Phytophthora infestans (Mont.) de Bary.

Ziel der vorliegenden Arbeit war es, einen Beitrag zur Resistenzforschung bei Tomaten gegenüber P. infestans zu leisten, um erste Grundlagen für eine mögliche Züchtungsstrategie auf Basis unterschiedlicher quantitativer Resistenzen zu erarbeiten. Hierzu wurde untersucht, inwieweit unterschiedliche qualitative und quantitative Resistenzen bei Tomatenblättern und -früchten vorliegen, und ob hierfür verantwortliche Mechanismen identifiziert werden können. Zudem wurde untersucht, ob isolatspezifische quantitative Resistenzen identifiziert werden können. Zu diesem Zweck wurde mit einer erweiterten Clusteranalyse, basierend auf einer modifizierten Sanghvi-T2 Distanz, ein statistisches Verfahren entwickelt, welches die Identifikation von quantitativen, isolatspezifischen Resistenzen unter der Berücksichtigung der Variabilität ermöglicht. Des weiteren wurde geprüft, inwieweit zwischen den Resistenzausprägungen auf dem Blatt und den Resistenzausprägungen auf der Frucht ein Zusammenhang besteht und inwieweit die im Labor beobachteten Resistenzen unter Freilandbedingungen eine Rolle spielen. Im Labortest wurde die qualitative und quantitative Blattresistenz von 109 Akzessionen aus elf Lycopersicon und Solanum Arten gegenüber zwölf unterschiedlich aggressiven und teilweise auch unterschiedlich virulenten P. infestans Isolaten untersucht (Kap. 3). Die Früchte von 38 Tomatensorten wurden auf ihre Resistenz gegenüber drei P. infestans Isolaten geprüft. Zusätzlich wurde der Einfluss der Fruchtnachreife auf die Resistenzeigenschaften der Tomatenfrüchte gegenüber P. infestans analysiert (Kap. 4). Insgesamt 40 Sorten wurden auch unter Feldbedingungen auf Blatt- und Fruchtbefall untersucht (Kap. 5). Die frühen Stadien der Infektion von Tomatenblättern mit P. infestans Sporangien wurden mikroskopisch bei acht Tomatensorten mit unterschiedlichen quantitativen Reaktionsprofilen und drei Isolaten untersucht (Kap. 6). Hierzu wurden die Entwicklungsstadien von P. infestans Sporangien nach 24h, 48h und 60h nach der Inokulation auf und im Blatt mit der Calcofluor und der KOH - Anilin Blau Färbung sichtbar gemacht. Das Auftreten und die Lokalisation von H2O2 im Blatt nach 48h und 60h nach der Inokulation in Reaktion auf die Infektion wurde mithilfe einer DAB (3,3′ - Diaminobenzidine) Färbung untersucht. Es wurden einige, z.T. auch wahrscheinlich neue, qualitative Blattresistenzen gegenüber P. infestans gefunden, jedoch war keine der 109 Akzessionen vollständig resistent gegenüber allen Isolaten. Für die quantitative Resistenz von Blättern lagen in vielen Fällen isolatspezifische Unterschiede vor. Die Sorte x Isolat Interaktionen konnten mit Hilfe der erweiterten Clusteranalyse erfolgreich analysiert werden und die Akzessionen in Gruppen mit unterschiedlichen quantitativen Resistenzprofilen bzgl. der Interaktion mit den Isolaten und des Resistenzniveaus eingeteilt werden. Für die Fruchtresistenz konnten keine qualitativen Resistenzen gegenüber den drei getesteten Isolaten gefunden werden. Im Gegensatz dazu unterschieden sich die Tomatensorten in ihrer quantitativen Resistenz und Sorten und Isolate interagierten signifikant. Auch für die Fruchtresistenz konnten Gruppen mit unterschiedlichen quantitativen Reaktionsprofilen gebildet werden. Insgesamt nimmt die Anfälligkeit von Tomatenfrüchten mit zunehmender Reife kontinuierlich und signifikant ab. Unter Laborbedingungen korrelierten nur die Sporulationskapazität der Früchte und der prozentuale Blattbefall. Im Feldversuch über zwei Jahre und mit bis zu 40 Tomatensorten war der Zusammenhang hoch signifikant, jedoch asymptotisch, d.h. bereits bei sehr geringem Blattbefall war der Fruchtbefall sehr hoch. Bei den Tomatenherkünften, die sowohl im Labor als auch im Feld auf ihre Anfälligkeit getestet wurden, erschienen die Blattanfälligkeiten ähnlich, während kein klarer Zusammenhang zwischen der Fruchtanfälligkeit im Feld und im Labor bestand. Die Entwicklung von P. infestans auf der Blattoberfläche war unabhängig von der Sorte. Sowohl beim Eindringen und der Etablierung von P. infestans ins Blatt als auch bei der damit verbunden H2O2 Aktivität im Wirt wurden deutliche isolat- und sortenspezifische Effekte gefunden, die aber nur zum Teil mit den quantitativen Unterschieden der Blattresistenz korrespondierten. Sorten, die bei hoher Resistenz unterschiedliche Reaktionsprofile aufweisen, sind grundsätzlich interessante Kreuzungspartner, um die quantitative Resistenz gegenüber P. infestans zu verbessern. Hier sind vor allem Sorten, die sich auch in ihrer H2O2 Aktivität unterscheiden von Interesse.

Survey of Agricultural Practices and Alternatives to Pesticide Use to Conserve Water Resources in the Mojanda Watershed, Ecuador

Agriculture in the Mojanda Watershed is facing rainfall reductions caused by climate change. Reductions of water availability in the Watershed are also due to constant extension of the agricultural activities into the páramo ecosystem above 3000m a.s.l., with this ecosystem having immanently important functions in the local water balance. The application of pesticides threatens the quality of water and with less precipitation contaminations will further concentrate in the outflow. To analyze problems associated with agricultural practices in the area a questionnaire about agricultural practices (28) was conducted and fields (20) were surveyed for pests and diseases with a focus on potatoes (Solanum tuberosum L.), tree tomatoes (Solanum betaceum Cav.) and peas (Pisum sativum L.). Potatoes were infected to a low degree with Phytophthora infestans and according to the farmers the Andean potato weevil (Premnotrypes spec.) caused biggest losses. To combat the weevil the soils are disinfected with toxic Carbofuran (WHO Class 1B). Tree tomatoes showed symptoms of various fungal diseases. Most important was Fusarium solani causing the branches to rot and Anthracnosis (Colletotrichum gloeosporioides) causing the fruits to rot. Fungicide applications were correspondingly high. Peas were only minorly affected by Ascochyta blight (Mycosphaerella pinodes) and a root rot. Overall 19 active ingredients were applied of which fungicide Mancozeb (WHO class table 5) and insecticide Carbofuran (WHO Class 1B) were applied the most. Approved IPM methods are advised to reduce pesticide use. For tree tomatoes regular cutting of branches infected with F. solani and regular collection and disposal of infected fruits with Anthracnosis are advised. For potatoes plastic barriers around the fields prevent the Andean potato weevil from laying eggs thus reducing infestation with the larvae in the tubers. Local bioinsecticide “Biol” seems effective and without harm to the environment, although not used by many farmers. Organic fertilization promises to restore decreasing soil fertility, water holding capacity and reduce erosion. The here presented alternatives and strategies to reduce pesticide use pose an opportunity to preserve the water resources of the region.

Effects of shoot pruning and inflorescence thinning on plant growth, yield and fruit quality of greenhouse tomatoes in a tropical climate

The combined effects of shoot pruning (one or two stems) and inflorescence thinning (five or ten flowers per inflorescence) on greenhouse tomato yield and fruit quality were studied during the dry season (DS) and rainy season (RS) in Central Thailand. Poor fruit set, development of undersized (mostly parthenocarpic) fruits, as well as the physiological disorders blossom-end rot (BER) and fruit cracking (FC) turned out to be the prevailing causes deteriorating fruit yield and quality. The proportion of marketable fruits was less than 10% in the RS and around 65% in the DS. In both seasons, total yield was significantly increased when plants were cultivated with two stems, resulting in higher marketable yields only in the DS. While the fraction of undersized fruits was increased in both seasons when plants were grown with a secondary stem, the proportions of BER and FC were significantly reduced. Restricting the number of flowers per inflorescence invariably resulted in reduced total yield. However, in neither season did fruit load considerably affect quantity or proportion of the marketable yield fraction. Inflorescence thinning tended to promote BER and FC, an effect which was only significant for BER in the RS. In conclusion, for greenhouse tomato production under climate conditions as they are prevalent in Central Thailand, the cultivation with two stems appears to be highly recommendable whereas the measures to control fruit load tested in this study did not proof to be advisable.

Farmers’ knowledge and perceptions of potato pests and their management in Uganda

As we initiate entomological research on potato (Solanum tuberosum L.) in Uganda, there is need to understand farmers’ knowledge of existing insect pest problems and their management practices. Such information is important for designing a suitable intervention and successful integrated pest management (IPM) strategy. A farm household survey using a structured questionnaire was conducted among 204 potato farmers in six districts of Uganda (i.e., Kabale, Kisoro, Mbale, Kapchorwa, Mubende, and Kyegegwa) during August and September 2013. Diseases, insect pests, price fluctuations, and low market prices were the four highest ranked constraints in potato production, in order of decreasing importance. Cutworms (Agrotis spp.), aphids (Myzus persicae (Sulzer)), and potato tuber moth (Phthorimaea operculella (Zeller)) were the three most severe insect pests. Ants (Dorylis orantalis Westwood), whiteflies (Bemisia tabaci (Gennadius)), and leafminer flies (Liriomyza huidobrensis (Blanchard)) were pests of moderate importance. Major yield losses are predominantly due to late blight (Phytophthora infestans (Mont.) de Bary) and reached 100% without chemical control in the districts of Kabale, Kisoro, Mbale, and Kapchorwa. On average, farmers had little to moderate knowledge about pest characteristics. The predominant control methods were use of fungicides (72% of respondents) and insecticides (62% of respondents). On average, only 5% of the 204 farmers knew about insect pests and their natural enemies. This lack of knowledge calls for training of both farmers and extension workers in insect pest identification, their biology, and control. Empowering farmers with knowledge about insect pests is essential for the reduction of pesticide misuse and uptake of more environmentally friendly approaches like IPM. Field surveys would need follow-up in order to assess the actual field infestation rates and intensities of each insect pest and compare the results with the responses received from farmers.

Modelo de desarrollo productivo para los pequeños y medianos productores de papa del municipio de Sesquilé en la vereda Rancherías

Este es un proyecto que se viene desarrollando hace unos años conjuntamente entre la Universidad del Rosario y la Gobernación de Cundinamarca, en donde se busca principalmente la mejora en la productividad de los campesinos de la región, específicamente el municipio de Sesquilé, vereda Ranchería, de manera que puedan mejorar su calidad de vida.

Tratamiento de hipertrigliceridemia con terapia botánica y fibratos

Debido al aumento que ha venido presentado la práctica de la medicina tradicional en los últimos años, la OMS presenta en el 2003 la estrategia sobre la práctica de la medicina tradicional a los países en los cuales este tipo de medicina es más frecuente año tras año. Las plantas se han ido clasificando y han recibido denominación botánica, también han sido químicamente analizadas para poder distinguir sus componentes y diferenciar sus principios activos. Los Fibratos son fármacos utilizados ampliamente en la práctica clínica para la regulación de los lípidos y reducción del riesgo cardiovascular. A ellos se les atribuye una disminución promedio en los niveles de triglicéridos del 36%.

Molecular genetics of cork formation

La peridermis és una estructura complexa que protegeix els òrgans vegetals madurs (secundaris) i les zones que han sofert ferides de la pèrdua d'aigua i dels patògens. Aquesta funció barrera és deguda al fel·lema o súber, un teixit format per cèl·lules suberificades. Tant el fel·lema com la suberina són crucials per la vida de les plantes terrestres, però pràcticament no es coneix res dels processos moleculars que regulen la seva formació, probablement degut a la manca de models adequats. En aquesta tesi s'han identificat i caracteritzat gens induïts al fel·lema mitjançant la combinació de dues plantes models. L'escorça d'alzina surera (Quercus suber) s'ha utilitzat per aïllar gens candidats de la formació del fel·lema i per investigar el comportament d'alguns d'aquests gens durant l'estació de creixement, mentre que la pela de la patata (Solanum tuberosum) s'ha utilitzat en estudis de genètica reversa per demostrar la funció d'alguns gens reguladors al fel·lema.

Quantitative response of the longevity of seed of twelve crops to temperature and moisture in hermetic storage

Seeds of 39 seed lots of a total of twelve different crops were stored hermetically in a wide range of air-dry environments (2-25% moisture content at 0-50 degrees C), viability assessed periodically, and the seed viability equation constants estimated. Within a species, estimates of the constants which quantify absolute longevity (K-E) and the relative effects on longevity of moisture content (C-W) and temperature (C-H and C-Q) did not differ (P >0.05 to P >0.25) among lots. Comparison among the 12 crops provided variant estimates of K-E and C-W (P< 0.01), but common values of C-H and C-Q (0.0322 and 0.000454, respectively, P >0.25). Maize (Zea mays) provided the greatest estimate of K-E (9.993, s.e.= 0.456), followed by sorghum (Sorghum bicolor) (9.381, s.e. 0.428), pearl millet (Pennisetum typhoides) (9.336, s.e.= 0.408), sugar beet (Beta vulgaris) (8.988, s.e.= 0.387), African rice (Oryza glaberrima) (8.786, s.e.= 0.484), wheat (Triticum aestivum) (8.498, s.e.= 0.431), foxtail millet (Setaria italica) (8.478, s.e.= 0.396), sugarcane (Saccharum sp.) (8.454, s.e.= 0.545), finger millet (Eleusine coracana) (8.288, s.e.= 0.392), kodo millet (Paspalum scrobiculatum) (8.138, s.e.= 0.418), rice (Oryza sativa) (8.096, s.e.= 0.416) and potato (Solanum tuberosum) (8.037, s.e.= 0.397). Similarly, estimates of C-W were ranked maize (5.993, s.e.= 0.392), pearl millet (5.540, s.e.= 0.348), sorghum (5.379, s.e.=0.365), potato (5.152, s.e.= 0.347), sugar beet (4.969, s.e.= 0.328), sugar cane (4.964, s.e.= 0.518), foxtail millet (4.829, s.e.= 0.339), wheat (4.836, s.e.= 0.366), African rice (4.727, s.e.= 0.416), kodo millet (4.435, s.e.= 0.360), finger millet (4.345, s.e.= 0.336) and rice (4.246, s.e.= 0.355). The application of these constants to long-term seed storage is discussed.

Unilateral incompatibility in Capsicum (Solanaceae): Occurrence and taxonomic distribution

Background and aims Unilateral incompatibility (UI) occurs when pollinations between species are successful in one direction but not in the other. Self-incompatible (SI) species frequently show UI with genetically related, self-compatible (SC) species, as pollen of SI species is compatible on the SC pistil, but not vice versa. Many examples of unilateral incompatibility, and all those which have been studied most intensively, are found in the Solanaceae, particularly Lycopersicon, Solanum, Nicotiana and Petunia. The genus Capsicum is evolutionarily somewhat distant from Lycopersicon and Solanum and even further removed from Nicotiana and Petunia. Unilateral incompatibility has also been reported in Capsicum; however, this is the first comprehensive study of crosses between all readily available species in the genus. Methods All readily available (wild and domesticated) species in the genus are used as plant material, including the three genera from the Capsicum pubescens complex plus eight other species. Pollinations were made on pot-grown plants in a glasshouse. The number of pistils pollinated per cross varied (from five to 40 pistils per plant), depending on the numbers of flowers available. Pistils were collected 24 h after pollination and fixed for 3-24 h. After staining, pistils were mounted in a drop of stain, squashed gently under a cover slip and examined microscopically under ultra-violet light for pollen tube growth. Key results Unilateral incompatibility is confirmed in the C. pubescens complex. Its direction conforms to that predominant in the Solanaceae and other families, i.e. pistils of self-incompatible species, or self-compatible taxa closely related to self-incompatible species, inhibit pollen tubes of self-compatible species. Conclusions Unilateral incompatibility in Capsicum does not seem to have arisen to prevent introgression of self-compatibility into self-incompatible taxa, but as a by-product of divergence of the C. pubescens complex from the remainder of the genus. (C) 2004 Annals of Botany Company.

Vertical distribution, size and composition of the weed seedbank under various tillage and herbicide treatments in a sequence of industrial crops

Investigations were conducted during the 2003, 2004 and 2005 growing seasons in northern Greece to evaluate effects of tillage regime (mouldboard plough, chisel plough and rotary tiller), cropping sequence (continuous cotton, cotton-sugar beet rotation and continuous tobacco) and herbicide treatment on weed seedbank dynamics. Amaranthus spp. and Portulaca oleracea were the most abundant species, ranging from 76% to 89% of total weed seeds found in 0-15 and 15-30 cm soil depths during the 3 years. With the mouldboard plough, 48% and 52% of the weed seedbank was found in the 0-15 and 15-30 cm soil horizons, while approximately 60% was concentrated in the upper 15 cm soil horizon for chisel plough and rotary tillage. Mouldboard ploughing significantly buried more Echinochloa crus-galli seeds in the 15-30 cm soil horizon compared with the other tillage regimes. Total seedbank (0-30 cm) of P. oleracea was significantly reduced in cotton-sugar beet rotation compared with cotton and tobacco monocultures, while the opposite occurred for E. crus-galli. Total seed densities of most annual broad-leaved weed species (Amaranthus spp., P. oleracea, Solanum nigrum) and E. crus-galli were lower in herbicide treated than in untreated plots. The results suggest that in light textured soils, conventional tillage with herbicide use gradually reduces seed density of small seeded weed species in the top 15 cm over several years. In contrast, crop rotation with the early established sugar beet favours spring-germinating grass weed species, but also prevents establishment of summer-germinating weed species by the early developing crop canopy.

Tillage and herbicide treatments with inter-row cultivation influence weed densities and yield of three industrial crops

Field experiments were conducted in northern Greece in 2003 and 2004 to evaluate effects of tillage regimes (moldboard plowing, chisel plowing, and rotary tilling), cropping sequences(continuous cotton, cotton-sugar beet rotation,and continuous tobacco) and herbicide treatments with inter-row hand hoeing on weed population densities. Total weed densities were not affected by tillage treatment except that of barnyardgrass (Echinochloa crus-galli), which increased only in moldboard plowing treated plots during 2003. Redroot pigweed (Amaranthus retroflexus)and black nightshade (Solanum nigrum) densities were reduced in continuous cotton, while purple nutsedge (Cyperus rotundus), E. crus-galli, S. nigrum, and johnsongras(Sorghum halepense) densities were reduced in tobacco. A. retroflexus and S. nigrum were effectively controlled by all herbicide treatments with inter-row hand hoeing,whereas E. crus-galli was effectively reduced by herbicides applied to cotton and tobacco. S. halepense density reduction was a result of herbicide applied to tobacco with inter-row hand hoeing. Yield of all crops was higher under moldboard plowing and herbicide treatments. Pre-sowing and pre-emergence herbicide treatments in cotton and pre-transplant in tobacco integrated with inter-row cultivation resulted in efficient control of annual weed species and good crop yields. These observations are of practical relevance to crop selection by farmers in order to maintain weed populations at economically acceptable densities through the integration of various planting dates, sustainable herbicide use and inter-row cultivation; tools of great importance in integrated weed management systems. Keywords: cropping sequence, herbicide, integrated weed management, inter-row cultivation,tillage.

Measuring variation in potato roots in both field and glasshouse: the search for useful yield predictors and a simple screen for root traits

Aims Potatoes have an inadequate rooting system for efficient acquisition of water and minerals and use disproportionate amounts of irrigation and fertilizer. This research determines whether significant variation in rooting characteristics of potato exists, which characters correlate with final yield and whether a simple screen for rooting traits could be developed. Methods Twenty-eight genotypes of Solanum tuberosum groups Tuberosum and Phureja were grown in the field; eight replicate blocks to final harvest, while entire root systems were excavated from four blocks. Root classes were categorised and measured. The same measurements were made on these genotypes in the glasshouse, 2 weeks post emergence. Results In the field, total root length varied from 40 m to 112 m per plant. Final yield was correlated negatively with basal root specific root length and weakly but positively with total root weight. Solanum tuberosum group Phureja genotypes had more numerous roots and proportionally more basal than stolon roots compared with Solanum tuberosum, group Tuberosum genotypes. There were significant correlations between glasshouse and field measurements. Conclusions Our data demonstrate that variability in rooting traits amongst commercially available potato genotypes exists and a robust glasshouse screen has been developed. By measuring potato roots as described in this study, it is now possible to assess rooting traits of large populations of potato genotypes.

Effects of nitrogen and sulfur fertilization on free amino acids, sugars, and acrylamide-forming potential in potato

Nitrogen (N) fertilizer is used routinely in potato (Solanum tuberosum) cultivation to maximize yield. However, it also affects sugar and free amino acid concentrations in potato tubers, and this has potential implications for food quality and safety because free amino acids and reducing sugars participate in the Maillard reaction during high-temperature cooking and processing. This results in the formation of color, aroma, and flavor compounds, but also some undesirable contaminants, including acrylamide, which forms when the amino acid that participates in the final stages of the reaction is asparagine. Another mineral, sulfur (S), also has profound effects on tuber composition. In this study, 13 varieties of potato were grown in a field trial in 2010 and treated with different combinations of N and S. Potatoes were analyzed immediately after harvest to show the effect of N and S fertilization on concentrations of free asparagine, other free amino acids, sugars, and acrylamide-forming potential. The study showed that N application can affect acrylamide-forming potential in potatoes but that the effect is type- (French fry, chipping, and boiling) and variety-dependent, with most varieties showing an increase in acrylamide formation in response to increased N but two showing a decrease. S application reduced glucose concentrations and mitigated the effect of high N application on the acrylamide-forming potential of some of the French fry-type potatoes.