Fast screening and confirmation of doping agents by UHPLC-QTOF-MS/MS

Introduction: The general strategy to perform anti-doping analysis starts with a screening followed by a confirmatory step when a sample is suspected to be positive. The screening step should be fast, generic and able to highlight any sample that may contain a prohibited substance by avoiding false negative and reducing false positive results. The confirmatory step is a dedicated procedure comprising a selective sample preparation and detection mode. Aim: The purpose of the study is to develop rapid screening and selective confirmatory strategies to detect and identify 103 doping agents in urine. Methods: For the screening, urine samples were simply diluted by a factor 2 with ultra-pure water and directly injected ("dilute and shoot") in the ultrahigh- pressure liquid chromatography (UHPLC). The UHPLC separation was performed in two gradients (ESI positive and negative) from 5/95 to 95/5% of MeCN/Water containing 0.1% formic acid. The gradient analysis time is 9 min including 3 min reequilibration. Analytes detection was performed in full scan mode on a quadrupole time-of-flight (QTOF) mass spectrometer by acquiring the exact mass of the protonated (ESI positive) or deprotonated (ESI negative) molecular ion. For the confirmatory analysis, urine samples were extracted on SPE 96-well plate with mixed-mode cation (MCX) for basic and neutral compounds or anion exchange (MAX) sorbents for acidic molecules. The analytes were eluted in 3 min (including 1.5 min reequilibration) with a S1-25 Ann Toxicol Anal. 2009; 21(S1) Abstracts gradient from 5/95 to 95/5% of MeCN/Water containing 0.1% formic acid. Analytes confirmation was performed in MS and MS/MS mode on a QTOF mass spectrometer. Results: In the screening and confirmatory analysis, basic and neutral analytes were analysed in the positive ESI mode, whereas acidic compounds were analysed in the negative mode. The analyte identification was based on retention time (tR) and exact mass measurement. "Dilute and shoot" was used as a generic sample treatment in the screening procedure, but matrix effect (e.g., ion suppression) cannot be avoided. However, the sensitivity was sufficient for all analytes to reach the minimal required performance limit (MRPL) required by the World Anti Doping Agency (WADA). To avoid time-consuming confirmatory analysis of false positive samples, a pre-confirmatory step was added. It consists of the sample re-injection, the acquisition of MS/MS spectra and the comparison to reference material. For the confirmatory analysis, urine samples were extracted by SPE allowing a pre-concentration of the analyte. A fast chromatographic separation was developed as a single analyte has to be confirmed. A dedicated QTOF-MS and MS/MS acquisition was performed to acquire within the same run a parallel scanning of two functions. Low collision energy was applied in the first channel to obtain the protonated molecular ion (QTOF-MS), while dedicated collision energy was set in the second channel to obtain fragmented ions (QTOF-MS/MS). Enough identification points were obtained to compare the spectra with reference material and negative urine sample. Finally, the entire process was validated and matrix effects quantified. Conclusion: Thanks to the coupling of UHPLC with the QTOF mass spectrometer, high tR repeatability, sensitivity, mass accuracy and mass resolution over a broad mass range were obtained. The method was sensitive, robust and reliable enough to detect and identify doping agents in urine. Keywords: screening, confirmatory analysis, UHPLC, QTOF, doping agents

Response of drug resistant isolates of Schistosoma mansoni to antischistosomal agents

The susceptibility of four isolates of Schistosoma mansoni (BH, MAP, MPR-1 and K) to four multiple doses of anti-schistosomal agents (hycanthone, niridazole, oxamniquire, and praziquantel) were evaluated in infected female Swiss albino mice. These schistosomal isolates had been maintained in the laboratory without further drug pressure for 20 to 30 generations. Multiple dosage regimens were used for each drug against each isolate of S. mansoni to generate ED50 (effective dose 50%) values. Results demonstrated that the K isolate is resistant to niridazole, the MPR-1 isolate to oxamniquine, and the MAP isolate to both hycanthone and oxamniquine. The BH isolate was susceptible to all drugs and was used as the reference isolate. All isolates were susceptible to praziquantel. The significance of the difference in response of the MPR-1 and MAP isolates is discussed. These results confirm the resistance of these isolates of S. mansoni of three schistosomicides and demonstrate that the resistance of these isolates are stable over long periods of time without exposure to drugs.

Gold nanoparticles functionalized with gadolinium chelates as high-relaxivity MRI contrast agents

Water-dispersible gold nanoparticles functionalized with paramagnetic gadolinium have been fully characterized, and the NMRD profiles show very high relaxivities up to 1.5 T. Characterization using TEM images and dynamic light scattering indicate a particle size distribution from 2 to 15 nm. The gold cores of the nanoparticles do not contribute significantly to the overall magnetic moment.

Análisis multi-región input-output (MRIO) de emisiones de gases efecto invernadero (GEI) incorporado en el comercio. Un modelo birregional aplicado a Cataluña y el resto de España

El siguiente trabajo realiza un análisis regional y sectorial para el estudio de la emisiones de gases efecto invernadero (GEI) incorporadas en el comercio entre las regiones de Cataluña y el resto de España para el año 2001, estimando así el Balance Neto en GEI incorporado. El objetivo es el desarrollo de un metodología que nos permita realizar esta estimación de forma rigurosa, con la intención de efectuar un análisis comparativo de ambas estructuras productivas territoriales, en cuanto a la intensidad de emisión y el impacto de la demanda final de las regiones consideradas. Para este propósito se utiliza el marco metodológico del análisis input-output, en particular se aplica dos tipologías de modelos: el modelo básico o single-región y el multi-región, lo que nos permite la comparabilidad entre ambos, demostrando como el modelo MRIO (multi-región input-output) es el método más apropiado para dicho propósito, permitiendo, entre otras ventajas, analizar los vínculos interregionales e intersectoriales de las regiones consideradas. La incorporación de la técnica de la integración vertical o subsistemas, nos permite un enfoque alternativo para el Balance Neto resultante, no tenemos constancia de que este enfoque haya sido utilizado con anterioridad en los análisis MRIO aplicados al estudio de los impactos medioambientales incorporados en el comercio. Tampoco la tenemos sobre la aplicación de los MRIO de forma general para estos impactos a nivel interregional de la economía española. El principal resultado obtenido nos indica que aún teniendo Cataluña un importante superávit comercial con el resto de España, hemos comprobado la existencia de un importante déficit para la primera en cuanto a la polución incorporada en este comercio.

Less frequent dosing of erythropoiesis stimulating agents in patients undergoing dialysis: a European multicentre cost study.

OBJECTIVE: To calculate the variable costs involved with the process of delivering erythropoiesis stimulating agents (ESA) in European dialysis practices. METHODS: A conceptual model was developed to classify the processes and sub-processes followed in the pharmacy (ordering from supplier, receiving/storing/delivering ESA to the dialysis unit), dialysis unit (dose determination, ordering, receipt, registration, storage, administration, registration) and waste disposal unit. Time and material costs were recorded. Labour costs were derived from actual local wages while material costs came from the facilities' accounting records. Activities associated with ESA administration were listed and each activity evaluated to determine if dosing frequency affected the amount of resources required. RESULTS: A total of 21 centres in 8 European countries supplied data for 142 patients (mean) per hospital (range 42-648). Patients received various ESA regimens (thrice-weekly, twice-weekly, once-weekly, once every 2 weeks and once-monthly). Administering ESA every 2 weeks, the mean costs per patient per year for each process and the estimates of the percentage reduction in costs obtainable, respectively, were: pharmacy labour (10.1 euro, 39%); dialysis unit labour (66.0 euro, 65%); dialysis unit materials (4.11 euro, 61%) and waste unit materials (0.43 euro, 49%). LIMITATION: Impact on financial costs was not measured. CONCLUSION: ESA administration has quantifiable labour and material costs which are affected by dosing frequency.

On the use of reporter bacteria for measuring availability of organic contaminants

Natural environments are constantly challenged by the release of hydrophobic organic contaminants, which represent a threat for both the ecosystem and human health. Despite a substantial degradation by naturally occurring micro-organisms, a non negligible fraction of these pollutants tend to persist in soil and sediments due to their reduced accessibility to microbial degraders. This lack of 'bioavailability' is acknowledged as a key parameter for the natural and stimulated clean-up (bioremediation) of contaminated sites. We developed a bacterial bioreporter that responds to the presence of polyaromatic hydrocarbons (PAHs) by the production of the green fluorescent protein (GFP), based on the PAH-degrading bacterium Burkholderia sartisoli. We showed in this study that the bacterial biosensor B. sartisoli strain RP037 was faithfully reporting the degradation of naphthalene and phenanthrene (two PAHs of low molecular weight) via the production of GFP. What is more, the magnitude of GFP induction was influenced by change in the PAH flux triggered by a variety of physico-chemical parameters, such as the contact surface between the pollutant and the aqueous suspension. Further experiments permitted to test the influence of dissolved organic matter, which is an important component of natural habitats and can interact with organic pollutants. In addition, we tested the influence of two types of biosurfactants (tensio-active agents produced by living organisms) on phenanthrene's degradation by RP037. Interestingly, the surfactant's effects on the biodegradation rate appeared to depend on the type of biosurfactant and probably on the type of bacterial strain. Finally, we tagged B. sartisoli strain RP037 with a constitutively expressed mCherry fluorescent protein. The presence of mCherry allowed us to visualize the bacteria in complex samples even when GFP production was not induced. The new strain RP037-mChe embedded in a gel patch was used to detect PAH fluxes from a point source, such as a non-aqueous liquid or particles of contaminated soil. In parallel, we also developed and tested a so-called multiwell bacterial biosensor platform, which permitted the simultaneous use of four different reporter strains for the detection of major crude oil components (e.g., saturated hydrocarbons, mono- and polyaromatics) in aqueous samples. We specifically constructed the strain B. sartisoli RP007 (pPROBE-phn-luxAB) for the detection of naphthalene and phenanthrene. It was equipped with a reporter plasmid similar to the one in strain RP037, except that the gfp gene was replaced by the genes luxAB, which encoded the bacterial luciferase. The strain was implemented in the biosensor platform and detected an equivalent naphthalene concentration in oil spilled-sea water. We also cloned the gene for the transcriptional activator AlkS and the operator/promoter region of the operon alkSB1GHJ from the alkane-degrader bacterium Alcanivorax borkumensis strain SK2 in order to construct a new bacterial biosensor with higher sensitivity towards long-chain alkanes. However, the resulting strain showed no increased light emission in presence of tetradecane (C14), while it still efficiently reported low concentrations of octane (C8). RÉSUMÉ : Les écosystèmes naturels sont constamment exposés à nombre de contaminants organiques hydrophobes (COHs) d'origine industrielle, agricole ou même naturelle. Les COHs menacent à la fois l'environnement, le bien-être des espèces animales et végétales et la santé humaine, mais ils peuvent être dégradés par des micro-organismes tels que les bactéries et les champignons, qui peuvent être capables des les transformer en produits inoffensifs comme le gaz carbonique et l'eau. La biodégradation des COHs est cependant fréquemment limitée par leur pauvre disponibilité envers les organismes qui les dégradent. Ainsi, bien que la biodégradation opère partiellement, les COHs persistent dans l'environnement à de faibles concentrations qui potentiellement peuvent encore causer des effets toxiques chroniques. Puisque la plupart des COHs peuvent être métabolisés par l'activité microbienne, leur persistance a généralement pour origine des contraintes physico-chimiques plutôt que biologiques. Par exemple, leur solubilité dans l'eau très limitée réduit leur prise par des consommateurs potentiels. De plus, l'adsorption à la matière organique et la séquestration dans les micropores du sol participent à réduire leur disponibilité envers les microbes. Les processus de biodisponibilité, c'est-à-dire les processus qui gouvernent la dissolution et la prise de polluants par les organismes vivants, sont généralement perçus comme des paramètres clés pour la dépollution (bioremédiation) naturelle et stimulée des sites contaminés. Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAPs) sont un modèle de COH produits par les activités aussi bien humaines que naturelles, et listés comme des contaminants chroniques de l'air, des sols et des sédiments. Ils peuvent être dégradés par un vaste nombre d'espèces bactériennes mais leur taux de biodégradation est souvent limité par les contraintes mentionnées ci-dessus. Afin de comprendre les processus de biodisponibilité pour les cellules bactériennes, nous avons décidé d'utiliser les bactéries elles-mêmes pour détecter et rapporter les flux de COH. Ceci a été réalisé par l'application d'une stratégie de conception visant à produire des bactéries `biocapteurs-rapporteurs', qui littéralement s'allument lorsqu'elles détectent un composé cible pour lequel elles ont été conçues. En premier lieu, nous nous sommes concentrés sur Burkholderia sartisoli (souche RP007), une bactérie isolée du sol et consommatrice de HAP .Cette souche a servi de base à la construction d'un circuit génétique permettant la formation de la protéine autofluorescente GFP dès que les cellules détectent le naphtalène ou le phénanthrène, deux HAP de faible masse moléculaire. En effet, nous avons pu montrer que la bactérie obtenue, la souche RP037 de B. sartisoli, produit une fluorescence GFP grandissante lors d'une exposition en culture liquide à du phénanthrène sous forme cristalline (0.5 mg par ml de milieu de culture). Nous avons découvert que pour une induction optimale il était nécessaire de fournir aux cellules une source additionnelle de carbone sous la forme d'acétate, ou sinon seul un nombre limité de cellules deviennent induites. Malgré cela, le phénanthrène a induit une réponse très hétérogène au sein de la population de cellules, avec quelques cellules pauvrement induites tandis que d'autres l'étaient très fortement. La raison de cette hétérogénéité extrême, même dans des cultures liquides mélangées, reste pour le moment incertaine. Plus important, nous avons pu montrer que l'amplitude de l'induction de GFP dépendait de paramètres physiques affectant le flux de phénanthrène aux cellules, tels que : la surface de contact entre le phénanthrène solide et la phase aqueuse ; l'ajout de surfactant ; le scellement de phénanthrène à l'intérieur de billes de polymères (Model Polymer Release System) ; la dissolution du phénanthrène dans un fluide gras immiscible à l'eau. Nous en avons conclu que la souche RP037 détecte convenablement des flux de phénantrène et nous avons proposé une relation entre le transfert de masse de phénanthrène et la production de GFP. Nous avons par la suite utilisé la souche afin d'examiner l'effet de plusieurs paramètres chimiques connus dans la littérature pour influencer la biodisponibilité des HAP. Premièrement, les acides humiques. Quelques rapports font état que la disponibilité des HAP pourrait être augmentée par la présence de matière organique dissoute. Nous avons mesuré l'induction de GFP comme fonction de l'exposition des cellules RP037 au phénanthrène ou au naphtalène en présence ou absence d'acides humiques dans la culture. Nous avons testé des concentrations d'acides humiques de 0.1 et 10 mg/L, tandis que le phénanthrène était ajouté via l'heptamethylnonane (HMN), un liquide non aqueux, ce qui au préalable avait produit le plus haut flux constant de phénanthrène aux cellules. De plus, nous avons utilisé des tests en phase gazeuse avec des concentrations d'acides humiques de 0.1, 10 et 1000 mg/L mais avec du naphtalène. Contrairement à ce que décrit la littérature, nos résultats ont indiqué que dans ces conditions l'expression de GFP en fonction de l'exposition au phénanthrène dans des cultures en croissance de la souche RP037 n'était pas modifiée par la présence d'acides humiques. D'un autre côté, le test en phase gazeuse avec du naphtalène a montré que 1000 mg/L d'acides humiques abaissent légèrement mais significativement la production de GFP dans les cellules de RP037. Nous avons conclu qu'il n'y a pas d'effet général des acides humiques sur la disponibilité des HAP pour les bactéries. Par la suite, nous nous sommes demandé si des biosurfactants modifieraient la disponibilité du phénanthrène pour les bactéries. Les surfactants sont souvent décrits dans la littérature comme des moyens d'accroître la biodisponibilité des COHs. Les surfactants sont des agents tensio-actifs qui augmentent la solubilité apparente de COH en les dissolvant à l'intérieur de micelles. Nous avons ainsi testé si des biosurfactants (des surfactants produits par des organismes vivants) peuvent être utilisé pour augmenter la biodisponibilité du phénanthrène pour la souche B. sartisoli RP037. Premièrement, nous avons tenté d'obtenir des biosurfactants produits par une autre bactérie vivant en co-culture avec les biocapteurs bactériens. Deuxièmement, nous avons utilisé des biosurfactants purifiés. La co-cultivation en présence de la bactérie productrice de lipopeptide Pseudomonas putida souche PCL1445 a augmenté l'expression de GFP induite par le phénanthrène chez B. sartisoli en comparaison des cultures simples, mais cet effet n'était pas significativement différent lorsque la souche RP037 était co-cultivée avec un mutant de P. putida ne produisant pas de lipopeptides. L'ajout de lipopeptides partiellement purifiés dans la culture de RP037 a résulté en une réduction de la tension de surface, mais n'a pas provoqué de changement dans l'expression de GFP. D'un autre côté, l'ajout d'une solution commerciale de rhamnolipides (un autre type de biosurfactants produits par Pseudomonas spp.) a facilité la dégradation du phénanthrène par la souche RP037 et induit une expression de GFP élevée dans une plus grande proportion de cellules. Nous avons ainsi conclu que les effets des biosurfactants sont mesurables à l'aide de la souche biocapteur, mais que ceux-ci sont dépendants du type de surfactant utilisé conjointement avec le phénanthrène. La question suivante que nous avons abordée était si les tests utilisant des biocapteurs peuvent être améliorés de manière à ce que les flux de HAP provenant de matériel contaminé soient détectés. Les tests en milieu liquide avec des échantillons de sol ne fournissant pas de mesures, et sachant que les concentrations de HAP dans l'eau sont en général extrêmement basses, nous avons conçu des tests de diffusion dans lesquels nous pouvons étudier l'induction par les HAPs en fonction de la distance aux cellules. Le biocapteur bactérien B. sartisoli souche RP037 a été marqué avec une seconde protéine fluorescente (mCherry), qui est constitutivement exprimée dans les cellules et leur confère une fluorescence rouge/rose. La souche résultante RP037-mChe témoigne d'une fluorescence rouge constitutive mais n'induit la fluorescence verte qu'en présence de naphtalène ou de phénanthrène. La présence d'un marqueur fluorescent constitutif nous permet de visualiser les biocapteurs bactériens plus facilement parmi des particules de sol. Un test de diffusion a été conçu en préparant un gel fait d'une suspension de cellules mélangées à 0.5 % d'agarose. Des bandes de gel de dimensions 0.5 x 2 cm x 1 mm ont été montées dans des chambres d'incubation et exposées à des sources de HAP (soit dissouts dans du HMN ou en tant que matériel solide, puis appliqués à une extrémité de la bande). En utilisant ce montage expérimental, le naphtalène ou le phénanthrène (dissouts dans du HMN à une concentration de 2.5 µg/µl) ont induit un gradient d'intensité de fluorescence GFP après 24 heures d'incubation, tandis que la fluorescence mCherry demeurait comparable. Un sol contaminé par des HAPs (provenant d'un ancien site de production de gaz) a induit la production de GFP à un niveau comparable à celui du naphtalène. Des biocapteurs bactériens individuels ont également détecté un flux de phénanthrène dans un gel contenant des particules de sol amendées avec 1 et 10 mg/g de phénanthrène. Ceci a montré que le test de diffusion peut être utilisé pour mesurer des flux de HAP provenant de matériel contaminé. D'un autre côté, la sensibilité est encore très basse pour plusieurs sols contaminés, et l'autofluorescence de certains échantillons rend difficile l'identification de la réponse de la GFP chez les cellules. Pour terminer, un des points majeurs de ce travail a été la production et la validation d'une plateforme multi-puits de biocapteurs bactériens, qui a permis l'emploi simultané de plusieurs souches différentes de biocapteurs pour la détection des constituants principaux du pétrole. Pour cela nous avons choisi les alcanes linéaires, les composés mono-aromatiques, les biphényls et les composés poly-aromatiques. De plus, nous avons utilisé un capteur pour la génotoxicité afin de détecter la `toxicité globale' dans des échantillons aqueux. Plusieurs efforts d'ingénierie ont été investis de manière à compléter ce set. En premier lieu, chaque souche a été équipée avec soit gfp, soit luxAB en tant que signal rapporteur. Deuxièmement, puisqu'aucune souche de biocapteur n'était disponible pour les HAP ou pour les alcanes à longues chaînes, nous avons spécifiquement construit deux nouveaux biocapteurs. L'un d'eux est également basé sur B. sartisoli RP007, que nous avons équipé avec le plasmide pPROBE-phn-luxAB pour la détection du naphtalène et du phénanthrène mais avec production de luciférase bactérienne. Un autre est un nouveau biocapteur bactérien pour les alcanes. Bien que nous possédions une souche Escherichia coli DHS α (pGEc74, pJAMA7) détectant les alcanes courts de manière satisfaisante, la présence des alcanes à longues chaînes n'était pas rapportée efficacement. Nous avons cloné le gène de l'activateur transcriptionnel A1kS ainsi que la région opérateur/promoteur de l'opéron alkSB1GHJ chez la bactérie dégradant les alcanes Alcanivorax borkumensis souche SK2, afin de construire un nouveau biocapteur bactérien bénéficiant d'une sensibilité accrue envers les alcanes à longues chaînes. Cependant, la souche résultante E. coli DHSα (pAlk3} n'a pas montré d'émission de lumière augmentée en présence de tétradécane (C14), tandis qu'elle rapportait toujours efficacement de basses concentrations d'octane (C8). De manière surprenante, l'utilisation de A. borkumensis en tant que souche hôte pour le nouveau plasmide rapporteur basé sur la GFP a totalement supprimé la sensibilité pour l'octane, tandis que la détection de tétradécane n'était pas accrue. Cet aspect devra être résolu dans de futurs travaux. Pour calibrer la plateforme de biocapteurs, nous avons simulé une fuite de pétrole en mer dans une bouteille en verre ouverte de 5L contenant 2L d'eau de mer contaminée avec 20 ml (1%) de pétrole brut. La phase aqueuse a été échantillonée à intervalles réguliers après la fuite durant une période allant jusqu'à une semaine tandis que les principaux contaminants pétroliers étaient mesurés via les biocapteurs. L'émission de bioluminescence a été mesurée de manière à déterminer la réponse des biocapteurs et une calibration intégrée faite avec des inducteurs types a servi à calculer des concentrations d'équivalents inducteurs dans l'échantillon. E. coli a été utilisée en tant que souche hôte pour la plupart des spécificités des biocapteurs, à l'exception de la détection du naphtalène et du phénanthrène pour lesquels nous avons utilisé B. sartisoli. Cette souche, cependant, peut être employée plus ou moins selon la même procédure. Il est intéressant de noter que le pétrole répandu a produit une apparition séquentielle de composés dissouts dans la phase aqueuse, ceux-ci .étant détectables par les biocapteurs. Ce profil contenait d'abord les alcanes à courtes chaînes et les BTEX (c'est-à dire benzène, toluène, éthylbenzène et xylènes), apparaissant entre des minutes et des heures après que le pétrole a été versé. Leurs concentrations aqueuses ont par la suite fortement décru dans l'eau échantillonnée après 24 heures, à cause de la volatilisation ou de la biodégradation. Après quelques jours d'incubation, ces composés sont devenus indétectables. Les HAPs, en revanche, sont apparus plus tard que les alcanes et les BTEX, et leur concentration a augmenté de pair avec un temps d'incubation prolongé. Aucun signal significatif n'a été mis en évidence avec le biocapteur pour le biphényl ou pour la génotoxicité. Ceci démontre l'utilité de ces biocapteurs, spécifiquement pour la détection des composés pétroliers, comprenant les alcanes à courtes chaînes, les BTEX et les HAPs légers.

Large multi-gene phylogenetic trees of the grasses (Poaceae): progress towards complete tribal and generic level sampling.

In this paper we included a very broad representation of grass family diversity (84% of tribes and 42% of genera). Phylogenetic inference was based on three plastid DNA regions rbcL, matK and trnL-F, using maximum parsimony and Bayesian methods. Our results resolved most of the subfamily relationships within the major clades (BEP and PACCMAD), which had previously been unclear, such as, among others the: (i) BEP and PACCMAD sister relationship, (ii) composition of clades and the sister-relationship of Ehrhartoideae and Bambusoideae + Pooideae, (iii) paraphyly of tribe Bambuseae, (iv) position of Gynerium as sister to Panicoideae, (v) phylogenetic position of Micrairoideae. With the presence of a relatively large amount of missing data, we were able to increase taxon sampling substantially in our analyses from 107 to 295 taxa. However, bootstrap support and to a lesser extent Bayesian inference posterior probabilities were generally lower in analyses involving missing data than those not including them. We produced a fully resolved phylogenetic summary tree for the grass family at subfamily level and indicated the most likely relationships of all included tribes in our analysis.

Tritordeum, wheat and triticale yield components under multi-local mediterranean drought conditions

The species x location interaction was of great importance in explaining the behaviour of genetic material. The study presented here shows, for the first time, the performance, under field conditions of the new tritordeum species, compared to wheat and triticale in a wide range of Mediterranean countries (Spain, Lebanon and Tunisia). The results obtained revealed that despite the diversity of environmental conditions, the main differences in yield were due to genotypes, especially to differences between species. The multi-local study with different growth conditions revealed important information about the water availability effect on yield. In the lowest yielding environments (Tunisia rainfed), Tritordeum and triticale yields were equivalent. However under better growth conditions (Spain), tritordeum yield was shown to be lower than wheat and triticale. Interestingly, when water limitation was extended during the pre-anthesis period, differences in tritordeum versus wheat-triticale yield rate were larger than when water stress occurred during anthesis. These variations were explained by the fact that kernel weight has been found as the limiting factor for yield determination in tritordeum, and a delay in the anthesis date may have been the cause for the low kernel weight and low yield under Mediterranean drought conditions. Such differences in yield between tritordeum and wheat or triticale could be explained by the fact that tritordeum is a relatively new species and far fewer resources have been devoted to its improvement when compared to wheat and triticale. Our results suggest that breeding efforts should be directed to an earlier anthesis date and a longer grain filling period. tritordeum proved to have possibilities to be grown under drought environments as a new crop, since its performance was quite close to wheat and triticale. Besides, it has qualitative added values that may improve farmers' income per unit land.