Growth at moderately elevated temperature alters the physiological response of the photosynthetic apparatus to heat stress in pea (Pisum sativum L.) leaves

The impact of heat stress on the functioning of the photosynthetic apparatus was examined in pea (Pisum sativum L.) plants grown at control (25 °C; 25 °C-plants) or moderately elevated temperature (35 °C; 35 °C-plants). In both types of plants net photosynthesis (Pn) decreased with increasing leaf temperature (LT) and was more than 80% reduced at 45 °C as compared to 25 °C. In the 25 °C-plants, LTs higher than 40 °C could result in a complete suppression of Pn. Short-term acclimation to heat stress did not alter the temperature response of Pn. Chlorophyll a fluorescence measurements revealed that photosynthetic electron transport (PET) started to decrease when LT increased above 35 °C and that growth at 35 °C improved the thermal stability of the thylakoid membranes. In the 25 °C-plants, but not in the 35 °C-plants, the maximum quantum yield of the photosystem II primary photochemistry, as judged by measuring the Fv/Fm ratio, decreased significantly at LTs higher than 38 °C. A post-illumination heat-induced reduction of the plastoquinone pool was observed in the 25 °C-plants, but not in the 35 °C-plants. Inhibition of Pn by heat stress correlated with a reduction of the activation state of ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase (Rubisco). Western-blot analysis of Rubisco activase showed that heat stress resulted in a redistribution of activase polypeptides from the soluble to the insoluble fraction of extracts. Heat-dependent inhibition of Pn and PET could be reduced by increasing the intercellular CO2 concentration, but much more effectively so in the 35 °C-plants than in the 25 °C-plants. The 35 °C-plants recovered more efficiently from heat-dependent inhibition of Pn than the 25 °C-plants. The results show that growth at moderately high temperature hardly diminished inhibition of Pn by heat stress that originated from a reversible heat-dependent reduction of the Rubisco activation state. However, by improving the thermal stability of the thylakoid membranes it allowed the photosynthetic apparatus to preserve its functional potential at high LTs, thus minimizing the after-effects of heat stress.

Light-independent degradation of stromal proteins in intact chloroplasts isolated from Pisum sativum L. leaves: requirement for divalent cations

Intact chloroplasts were isolated from mature pea (Pisum sativum L.) leaves in order to study the degradation of several stromal proteins in organello. Changes in the abundances of ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase (EC 4.1.1.39), phosphoribulokinase (EC 2.7.1.19), glutamine synthetase (EC 6.3.1.2) and ferredoxin-dependent glutamine:α-ketoglutarate aminotransferase (glutamate synthase; EC 1.4.7.1) were detected by sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis followed by Coomassie-staining of the gels or immunoblotting using specific antibodies for the different enzymes. Degradation of several stromal proteins was strongly stimulated when intact chloroplasts were incubated in the light in the presence of dithiothreitol. Since free radicals may artificially accumulate in the chloroplast under such conditions and interfere with the stability of stromal proteins, the general relevance of these processes remains questionable. In the absence of light, proteolysis proceeded slowly in isolated chloroplasts and was not stimulated by dithiothreitol. Inhibition by ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), 1,10-phenanthroline or excess zinc ions as well as the requirement for divalent cations suggested that a zinc-containing metalloprotease participated in this process. Furthermore, light-independent degradation of ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase and phosphoribulokinase was enhanced in chloroplasts isolated from leaves in which senescence was accelerated by nitrogen starvation. Our results indicate that light-independent stromal protein degradation in intact chloroplasts may be analogous to proteolysis that occurs in intact leaves during senescence.

Factores que afectan la emisión de escapo floral y producción de bulbillos aéreos en ajo (Allium sativum L.)

El ajo constituye el principal producto agrícola no transformado destinado a la exportación en Mendoza. En la Argentina, la ausencia de cultivares específicas de ajo y producción de semilla fiscalizada han sido unas de las principales debilidades del sistema exportador. Para que los materiales provenientes de los planes de mejoramiento y saneados lleguen rápidamente al productor es necesario acelerar la tasa de multiplicación de los mismos. Con esta finalidad, los bulbillos aéreos que se forman en el extremo del escapo de ajo tipo “colorado" (Grupo IV, Argentina) libre de virus, pueden ser utilizados como propágulos en la producción de ajo “semilla". El objetivo general del presente trabajo fue establecer la influencia del: genotipo, liberación de virus (OYDV y LYSV), tamaño de “diente" empleado como propágulo, fertilización nitrogenada y conservación de los escapos luego de la cosecha, en la producción de bulbillos aéreos. En Mendoza, Argentina, se evaluaron durante el ciclo 1994, 32 introducciones de ajo tipo “colorado" de distinto origen, por su hábito de floración y producción de bulbillos aéreos. Se llevaron a cabo durante los años 1995 y 1996 dos ciclos de ensayos, en los que se evaluó en una población clonal de ajo “colorado criollo" (AR-I-051) y una de ajo “ruso" (AR-I-033) el efecto del saneamiento viral sobre la floración y producción de bulbillos aéreos, trabajando con material crónicamente enfermo y libre de OYDV y LYSV. En AR-I-051 además se estudió el efecto del tamaño de “diente" (2; 3,5 y 5 g ó 1,2; 3,2 y 5,2 g) e influencia de la fertilización nitrogenada (0, 50 y 100 kg.ha-1 de N como SO4(NH4)2). Entre 1995 y 1998, se compararon diversas métodos de “curado" de los escapos luego de la cosecha de las plantas (en planta entera, cortados de distintas longitudes, mantenidos en seco o con inmersión de sus bases en agua o en solución nutritiva con o sin el regulador del crecimiento CCC). Se concluye que la producción de bulbillos aéreos depende del genotipo considerado. En ajo “colorado" se distinguen 5 grupos por su modalidad de floración y potencialidad de producción de bulbillos. La producción de bulbillos aéreos útiles (>2,4 mm de diámetro) depende del tiempo transcurrido entre floración y cosecha y no entre plantación y floración. Se puede predecir la cantidad de bulbillos aéreos útiles (Numa) sobre la base del diámetro de espata (espa) y la longitud de escapo (long) al momento de cosecha, según la ecuación: Numa = - 81,62 + 4,79 espa + 1,05 long (r2 = 0,88). v La capacidad de cada genotipo de emitir escapos, disminuye con la liberación de OYDV y LYSV, por lo que la producción por hectárea de bulbillos aéreos útiles es menor en el material saneado. El empleo de material saneado, “dientes" grandes, como la fertilización con N producen plantas de mayor tamaño y con mayor área foliar, lo que se traduce en un mayor rendimiento en la producción de bulbos. Sin embargo, la producción de bulbillos aéreos por hectárea disminuye, debido al menor porcentaje de plantas que emiten escapos y no a la disminución del número de bulbillos por planta. En cambio, todas aquellas condiciones que favorecen menor expresión vegetativa de las plantas aumentan la emisión de escapos. El “curado" de los escapos separados de la planta madre se puede llevar a cabo sin necesidad de realizar la inmersión de la base de los mismos en agua o en solución nutritiva con o sin CCC. La longitud a la cual se deben cortar los escapos, de manera de no afectar la producción de bulbillos, depende del grado de crecimiento de los bulbillos en el campo. La longitud de corte del escapo en ajo “criollo", con escaso crecimiento de los bulbillos aéreos en el campo, no debe ser inferior a 50 cm. En ajo “ruso", que presenta al momento de cosecha de las plantas un desarrollo avanzado de los bulbillos aéreos, los escapos pueden cortarse de menor longitud, sin afectar la producción de bulbillos aéreos. La longitud del escapo, en planta o separado de ella, afecta la producción de bulbillos aéreos en forma directamente proporcional.

Cultivares de Pisum Sativum L. : caracterización e identificación por electroforesis de proteínas seminales totales

Se realizó el estudio electroforético de proteínas seminales totales de 13 cultivares de arveja (Pisum sativum L.) en geles de poliacrilamida con Sodio Dodecil Sulfato. Se logró fraccionar 53 bandas proteicas, de las cuales 36 mostraron diferencias en sus movilidades. De esta manera se obtuvieron modelos electroforéticos diferentes para cada cultivar y mediante análisis de conglomerados (método UPGMA) se obtuvo un dendrograma que mostró la distinción entre cultivares en dicho carácter, permitiendo expresar las diferencias entre ellos.

Efecto de la interacción genotipo-ambiente sobre la expresión del contenido de allicina y ácido pirúvico en ajo (Allium sativum L.)

La expresión de la intensidad del flavor en los bulbos de ajo (Allium sativum L.), depende tanto de factores genéticos como ambientales. Las características organolépticas se manifiestan por la presencia de compuestos organoazufrados, específicamente tiosulfinatos, siendo el representante mayoritario la allicina (diallil tiosulfinato). El ácido pirúvico constituye un producto secundario de la reacción enzimática generadora del flavor, por lo que su medición se asocia a la intensidad de pungencia en ajo. El objetivo del presente trabajo fue estudiar si la variabilidad en el contenido de allicina y pirúvico está más asociada a las características genéticas o a la influencia de las regiones de cultivo. Se seleccionaron cuatro cultivares (Castaño INTA, Sureño INTA, Lican INTA y Unión) pertenecientes al banco de germoplasma del Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA) La Consulta, Mendoza, Argentina, cultivados en diferentes zonas geográficas: La Consulta (Dpto. San Carlos, Mendoza), Esquel (Chubut) y Ushuaia (Tierra del Fuego). Se cuantificó la allicina mediante Cromatografía Líquida de Alta Resolución (HPLC) y pungencia mediante espectrofotometría. A partir del análisis estadístico de los valores obtenidos se puede inferir que existen diferencias significativas en el contenido de allicina y pirúvico entre distintas cultivares de una misma zona y en el contenido de allicina y pirúvico para la misma cultivar en distintas zonas.

Estudio sobre la influencia de la inoculación de las rizobacterias Azospirillum brasilense y Pseudomonas fluorescens sobre el desarrollo morfológico y el contenido de aceites esenciales en las especies aromáticas Ocimum basilicum var. genovesse, Ocimum basilicum var. minimum, Petroselinum sativum var. lisa y Salvia officinalis.

En el presente estudio se analiza la influencia de la inoculación con Azospirillum brasilense, con Pseudomonas fluorescens y la inoculación conjunta con ambas rizobacterias en las especies de plantas aromáticas Ocimum basilicum var. genovesse, Ocimum basilicum var. minimum, Petroselinum sativum var. lisa y Salvia officinalis. Se evaluará su desarrollo morfológico, atendiendo a tres parámetros: la longitud del tallo, el peso fresco y la superficie foliar. Así como el posible incremento en el contenido de aceite esencial que pueda tener la planta tratada. El cultivo se llevó a cabo en alveolos de ForestPot® 300, sobre mezcla de turba y vermiculita 3:1, con riego diario y sin adición de fertilizantes. Los resultados indican que en todas las especies y en todos los apartados estudiados, la inoculación de las rizobacterias produjo un incremento del desarrollo y del contenido de aceite esencial en comparación con el tratamiento Control, excepto en el caso de la longitud de las dos variedades de O. basilicum al inocularlas con P. fluorescens, en las que produjo una ligera disminución respecto al Control. En el caso de P. sativum var. lisa, solo las plantas que fueron inoculadas sobrevivieron. A partir de estos resultados, puede decirse que la inoculación con estas rizobacteras promotoras del crecimiento puede tener una gran importancia como sustitución de fertilizantes minerales, obteniéndose de este modo una producción más ecológica y respetuosa con el medio.

Efecto sobre el rendimiento productivo y calidad de la canal de la inclusión de guisantes (Pisum sativum) y alberjón (Vicia narbonensis) en el pienso de lechones y cerdos de cebo

Las leguminosas grano presentan un perfil nutricional de gran interés para alimentación de ganado porcino, debido principalmente a su elevado contenido proteico. Sin embargo, la presencia de factores antinutritivos (FAN), que según el género difieren en calidad y cantidad, condiciona la absorción de la proteína, el nutriente más valorado. El objetivo de esta Tesis Doctoral ha sido el estudio del efecto de los principales FAN de guisante y alberjón sobre el rendimiento productivo, de canal y de piezas nobles, cuando sustituyen a la soja, parcial o totalmente, durante la fase estárter y el periodo de engorde de cerdos grasos. Con este motivo se llevaron a cabo 4 ensayos con machos castrados y la misma línea genética: híbrido Duroc x (Landrace x Large white). En el ensayo 1, se estudió la influencia de distintos niveles de inhibidores de proteasas (IP) en el pienso sobre la productividad de lechones durante la fase estárter (40 a 61 días de edad). Para ello, se utilizaron tres variedades de guisantes de invierno que contenían diferentes cantidades de IP, tanto de tripsina (IT) como de quimotripsina (IQ) [unidades de tripsina inhibida/mg (UTI), unidades de quimotripsina inhibida/mg (UQI): 9,87- 10,16, 5,75-8,62 y 12,55-15,75, para guisantes Cartouche, Iceberg y Luna, respectivamente] más elevadas que en la harina de soja 47 (HnaS) y en la soja extrusionada (SE) (UTI/mg - UQI/mg: 0,61-3,56 y 2,36-4,65, para HnaS y SE, respectivamente). El diseño experimental fue al azar, con cuatro tratamientos dietéticos que diferían en las fuentes proteicas y en la cantidad de IP, enfrentando un pienso control de soja a otros tres piensos con guisantes de invierno de las variedades indicadas, que sustituían parcialmente a la soja. Cada tratamiento se replicó cuatro veces, siendo la celda con 6 lechones la unidad experimental. Los animales que consumieron el pienso con guisante Cartouche tuvieron más ganancia media diaria (GMD) que el resto (P < 0,001) con el mismo consumo medio diario (CMD) e índice de conversión (IC). No hubo diferencias significativas entre los animales del pienso control y los que consumieron piensos con guisantes Iceberg y Luna. En el ensayo 2 la leguminosa objeto de estudio fue el alberjón y su FAN el dipéptido _Glutamyl-S-Ethenyl-Cysteine (GEC). El diseño y el periodo experimental fueron los mismos que en el ensayo 1, con cuatro dietas que variaban en el porcentaje de alberjones: 0%, 5%, 15% y 25%, y de GEC (1,54% del grano). Los lechones que consumieron el pienso con 5% tuvieron un CMD y GMD más elevado (P < 0,001), con el mismo IC que los animales pertenecientes al tratamiento 0%. Los índices productivos empeoraron significativamente y de manera progresiva al aumentar el porcentaje de alberjones (15 y 25%). Se obtuvieron ecuaciones de regresión con estructura polinomial que fueron significativas tanto para el nivel de alberjón como para la cantidad de GEC presente en el pienso. El ensayo 3 se efectuó durante el periodo de engorde, sustituyendo por completo la soja a partir de los 84 días de edad con las tres variedades de guisantes de invierno, observando el efecto sobre el rendimiento productivo, de canal y piezas nobles. El diseño, en bloques completos al azar, tuvo cuatro tratamientos según el guisante presente en el pienso y, por lo tanto, los niveles de IP: Control-soja, Cartouche, Iceberg y Luna, con 12 réplicas de 4 cerdos por tratamiento. De 84 a 108 días de edad los animales que consumieron los piensos Control-soja e Iceberg, tuvieron el mismo CMD y GMD, empeorando en los cerdos alimentados con Luna y Cartouche (P < 0,05). El IC fue igual en los tratamientos Control-soja e Iceberg, ocupando una posición intermedia en Cartouche y peor en los cerdos del pienso Luna (P < 0,001). De 109 a 127 días de edad la GMD y el IC fueron iguales, con un CMD más elevado en Control-soja e Iceberg que en los cerdos que consumieron Cartouche y Luna (P < 0,05). No hubo diferencias significativas durante el acabado (128 a 167 días de edad). Globalmente el CMD y GMD fueron más elevados en los cerdos que comieron los piensos Iceberg y Control-soja, empeorando por igual en los que comieron Cartouche y Luna (P < 0,05); el IC fue el mismo en todos los tratamientos. No se observaron diferencias en los datos relacionados con peso y rendimiento de canal y piezas nobles (jamón, paleta y chuletero), ni del contenido de grasa intramuscular en el lomo y proporción de ácidos grasos principales (C16:0, C18:0, C18:1n-9) en la grasa subcutánea. En el ensayo 4, realizado durante el periodo de engorde (60 a 171 días de edad), se valoró el efecto de dietas con distintos niveles de alberjones, y en consecuencia de su factor antinutritivo el dipéptido GEC, sobre el rendimiento productivo y la calidad de la canal y piezas nobles. El diseño fue en cuatro bloques completos al azar, con cuatro tratamientos según el porcentaje de inclusión de alberjón en el pienso: 0%, 5%, 15% y 25%, con 12 réplicas por tratamiento y cuatro cerdos en cada una de ellas. El tratamiento con 5% mejoró la GMD al final de la fase de cebo (152 días de vida) y, junto con el 0%, presentaron los resultados más favorables de peso e IC al final del ensayo (171 días de vida). Del mismo modo, el peso y rendimiento de canal fueron más elevados en los cerdos alimentados con los tratamientos 0% y 5% (P < 0,001). Piensos con el 15 y 25% de alberjones empeoraron los resultados productivos, así como el rendimiento y peso de canal. Sucedió lo mismo con el peso de las piezas nobles (jamón, paleta y chuletero), significativamente superior en 0% y 5% frente a 15% y 25%, siendo los cerdos que consumieron este último pienso los peores. Por el contrario el rendimiento de jamón y chuletero fue más elevado en los cerdos de los tratamientos 25% y 15% que en los que consumieron los piensos con 5% y 0% (P < 0,001); en el rendimiento de paletas se invirtieron los resultados, siendo mayores en los animales de los tratamientos 0% y 5% (P < 0,001). Se obtuvieron ecuaciones de regresión polinomial, para estimar las cantidades de inclusión de alberjones y de GEC más favorables desde el punto de vista productivo, así como los contrastes ortogonales entre los distintos tratamientos. ABSTRACT The grain legumes have a nutritional profile of great interest to feed pigs, mainly due to high protein content. However, the presence of antinutritional factors (ANF), which differ in quality and quantity according to gender, hinder the absorption of the protein, the most valuable nutrient. The aim of this thesis was to study the effect of the main ANF of pea and narbon vetch (NV) on productive performance, of the carcass and main lean cuts, when replacing soybean, partially or totally, during the starter phase and the fattening period of heavy pigs. For this reason were carried four trials with barrows and the same genetic line: Duroc hybrid x (Landrace x Large white). In trial 1, was studied the influence of different levels of protease inhibitors (PI) in the diet over productivity of piglets during the starter phase (40-61 days of age). For this, were used three varieties of winter peas containing different amounts of PI, both trypsin (TI) and chymotrypsin (CI) [inhibited units/mg trypsin (TIU), inhibited units/mg chymotrypsin (CIU): 9.87 - 10.16, 5.75 - 8.62 and 12.55 - 15.75, for peas Cartouche, Iceberg and Luna, respectively] higher than in soybean meal 47 (SBM) and soybeans extruded (SBE) (TIU/mg - CIU/mg: 0.61 - 3.56 and 2.36 - 4.65 for SBM and SBE, respectively). The design was randomized with four dietary treatments differing in protein sources and the amount of PI, with a control diet of soybean and three with different varieties of winter peas: Cartouche, Iceberg and Luna, which partially replace soybean. Each treatment was replicated four times, being the pen with 6 piglets the experimental unit. Pigs that ate the feed with pea Cartouche had better growth (ADG) than the rest (P < 0.001), with the same average daily feed intake (ADFI) and feed conversion ratio (FCR). There were no significant differences between piglets fed with control diet and those fed Iceberg and Luna diets. In trial 2 the legume under study was the NV and your ANF the dipeptide _Glutamyl FAN-S-Ethenyl-Cysteine (GEC). The experimental period and the design were the same as in trial 1, with four diets with different percentage of NV: 0%, 5%, 15% and 25%, and from GEC (1.52% of the grain). The piglets that consumed the feed containing 5% had higher ADG and ADFI (P < 0.05), with the same FCR that pigs belonging to the 0% treatment. Production rates worsened progressively with increasing percentage of NV (15 and 25%). Were obtained regression equations with polynomial structure that were significant for NV percentage and amount of GEC present in the feed. The test 3 was carried out during the fattening period, completely replace soy from 84 days of age with three varieties of winter peas, observing the effect on the yield, carcass and main lean cuts. The design, randomized complete blocks, had four treatments with different levels of PI: Control-soy, Cartouche, Iceberg and Luna, with 12 replicates of 4 pigs per treatment. From 84 to 108 days of age the pigs fed with Control-soy and Iceberg feed, had the same ADFI and ADG, worsening in pigs fed with Luna and Cartouche (P < 0.05). The FCR was similar in diets Control-soy and Iceberg, occupying an intermediate position in Cartouche and worse in pigs fed with Luna (P < 0.001). From 109-127 days of age the ADG and FCR were equal, with higher ADFI in pigs fed with Control-soy and Iceberg, regarding pigs fed with Cartouche and Luna (P < 0.05). There was no difference in the finishing phase (128-167 days of age). In global period, the ADFI and ADG were higher in pigs that ate Control-soy and Iceberg, and worse in those who ate Cartouche and Luna. The FCR was the same in all treatments. No significant differences were observed in the data related to weight and carcass yield, main lean cuts (ham, shoulder and loin chop) and intramuscular fat loin content and major fatty acids proportion (C16:0, C18:0, C18:1n-9) of subcutaneous fat. In experiment 4, made during the fattening period (60-171 days of age), was assessed the effect of diets with different levels of NV, and consequently of GEC, in the performance and quality of carcass and main lean cuts. There was a completely randomized design with four dietary treatments differing in percentage of NV: 0%, 5%, 15% and 25%, with 12 replicates per treatment and four pigs each. Treatment with 5% improved the ADG at the end of the fattening phase (152 days of age) and, together with 0%, showed the most favorable body weight and FCR at the end of the trial (171 days of age). Similarly, the weight and performance of carcass were higher for pigs fed with diets 0% and 5% (P < 0.05). Diets with 15 and 25% worsened the productive and carcass results. The weight of the main lean cuts (ham, shoulder and loin chop) was significantly higher in 0% and 5% vs 15% and 25%.The diet 25% was the worst of all. By contrast the performance of ham and loin chop was higher in pigs fed with diets 25% and 15%, that those who ate diets with 5% and 0% (P < 0.001); the results of shoulder performance were reversed, being greater in pigs feed with diets 0% and 5% (P < 0.001). Polynomial regression equations were obtained to estimate the percentage of NV and GEC more favorable from the point of view of production, and orthogonal contrasts between treatments.

Biological response of broiler chickens fed peas (Pisum sativum L.) expressing the bean (Phaseolus vulgaris L.) alpha-amylase inhibitor transgene

The nutritive value of transgenic peas expressing an a-amylase inhibitor (alpha-Ail) was evaluated with broiler chickens. The effects of feeding transgenic peas on the development of visceral organs associated with digestion and nutrient absorption were also examined. The chemical composition of the conventional and the transgenic peas used in this study were similar. In the two feeding trials, that were conducted normal and transgenic peas were incorporated into a maize-soybean diet at concentrations up to 500 g kg(-1). The diets were balanced to contain similar levels of apparent metabolisable energy (AME) and amino acids. In the first trial, the birds were fed the diets from 3 to 17days post-hatching and with levels of transgenic peas at 250 g kg(-1) or greater there was a significant reduction in body weight but an increase in feed intake resulting in deceased feed conversion efficiency. In the second trial, in which the birds were fed diets containing 300 g kg(-1) transgenic peas until 40 days of age, growth performance was significantly reduced. It was also demonstrated that the ileal starch digestibility coefficient (0.80 vs 0.42) was significantly reduced in the birds fed transgenic peas. Determination of AME and ileal digestibility of amino acids in 5-week-old broilers demonstrated a significant reduction in AME (12.12 vs 5.08 MJ kg(-1) DM) in the birds fed the transgenic peas. The AME value recorded for transgenic peas reflected the lower starch digestibility of this line. Real digestion of protein and amino acids was unaffected by treatment. Expression of a-Ail in peas did not appear to affect bird health or the utilisation of dietary protein. However, the significant reduction in ileal digestion of starch in transgenic peas does reduce the utility of this feedstuff in monogastric diets where efficient energy utilisation is required. (c) 2006 Society of Chemical Industry.