Supplementation with sunflower seed increases circulating cholesterol concentrations and potentially impacts on the pregnancy rates in Bos indicus beef cattle

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

Correlation and path analysis as an indirect selection criterion for sunflower achene productivity

The study was conducted in two different locations in South Brazil, in tillage in the 2009/2010 season on eight sunflower hybrids, aiming to determine the path correlations and coefficients between primary and secondary characters on the main variable of achene productivity. The correlations were similar between environments. The characters of the head diameter and mass of a thousand achenes had a significant influence on sunflower productivity. Based on the magnitude of the direct and indirect effects, we highlighted all primary components on the main variable, beside the good determination coefficient and low residual effect. The secondary component, the number of achenes, despite the significant direct effect on productivity, was indirectly influenced by the primary components, making it an undesirable character for selection.

Availability of nutrients, productive properties, and quality of sunflower ( L.) seeds in acid soils amended with different molar ratios between Ca and Mg

Liming is indispensable in acid soils for amending acidity; however, the technique may alter the cation balance in soil and, consequently, may limit the availability and uptake of nutrients. We aimed to evaluate different molar ratios between calcium (Ca) and magnesium (Mg) on the availability of soil nutrients and their influence on the productive properties of sunflower and seed quality. The experiment was carried out in a greenhouse under two types of contrasting soils and six molar combinations of CaCO3and MgCO3 in amendment of soil acidity to raise base saturation to 70%. After incubation, soil analysis was undertaken to verify the ratios obtained and nutrient availability. Morphological and production variables were analyzed at the end of the experiment, as well as accumulation of nutrients in the achenes and their physiological quality. In spite of equal base saturation between the types of soil, there were differences in the available contents of these cations. The increase in the Ca contents limited the Mg contents to the critical level of the sunflower. This result had a negative influence on the production properties of sunflower and physiological quality. In contrast, there was a compensation of the crop with greater accumulation of nutrients in the achenes under lower yield.

Sunflower Oil Supplementation Has Proinflammatory Effects and Does Not Reverse Insulin Resistance in Obesity Induced by High-Fat Diet in C57BL/6Mice

High consumption of polyunsaturated fatty acids, such as sunflower oil has been associated to beneficial effects in plasma lipid profile, but its role on inflammation and insulin resistance is not fully elucidated yet. We evaluated the effect of sunflower oil supplementation on inflammatory state and insulin resistance condition in HFD-induced obese mice. C57BL/ 6 male mice (8 weeks) were divided in four groups: (a) control diet (CD), (b) HFD, (c) CD supplemented with n-6 (CD + n-6), and (d) HFD supplemented with n-6 (HFD + n-6). CD + n-6 and HFD + n-6 were supplemented with sunflower oil by oral gavage at 2 g/ Kg of body weight, three times per week. CD and HFD were supplemented with water instead at the same dose. HFD induced whole andmuscle-specific insulin resistance associated with increased inflammatory markers in insulin-sensitive tissues andmacrophage cells. Sunflower oil supplementation was not efficient in preventing or reducing these parameters. In addition, the supplementation increased pro-inflammatory cytokine production by macrophages and tissues. Lipid profile, on the other hand, was improved with the sunflower oil supplementation in animals fed HFD. In conclusion, sunflower oil supplementation improves lipid profile, but it does not prevent or attenuate insulin resistance and inflammation induced by HFD in C57BL/ 6 mice.

Intake, nutrient apparent digestibility and ruminal constituents of sheep fed diets with canola, sunflower or castor oils

The objective in this experiment was to determine the effects of feeding diets with canola, sunflower or castor oils on intake, nutrient apparent digestibility and ruminal constituents of crossbred Dorper x Santa Ines sheep. Four rumen-cannulated animals of 90.2 +/- 11.4 kg average body weight were assigned to a 4 x 4 latin square. Animals remained individually in cages for the metabolism assay and were fed diets containing roughage at 500 g/kg and concentrate based on ground corn and soybean meal also at 500 g/kg. No oil was added to the control diet, whereas the others had canola, sunflower or castor oils at 30 g/kg (DM basis). There was no difference for the intake of DM and nutrients, except for ether extract, which was greater when animals received oil. The digestibility coefficients of dry matter, organic matter, crude protein, non-fiber carbohydrates and neutral detergent fiber were not changed; however, the addition of oil increased the ether extract digestibility. The values of total digestible nutrients (TDN, g/kg of DM), digestible energy (DE, Mcal/kg of DM), TDN intake and DE intake also did not change with the addition of lipids. Concerning the ruminal constituents, the addition of vegetable oils reduced the concentrations of acetate, butyrate and total short-chain fatty acids. Adding canola, sunflower or castor oils at 30 g/kg in diets with 500 g roughage/kg and 500 g concentrate/kg does not impair the intake or digestibility of nutrients in sheep, although it reduces the concentration of short-chain fatty acids in the rumen.

Mejora del valor proteico para rumiantes de la harina de girasol mediante tratamientos combinados con ácidos (málico y fosfórico) y calor = Improvement of the protein value for ruminants of sunflower meal by combined treatments with acids (malic and orthophosphoric) and heat

El objetivo principal de esta tesis fue incrementar el valor proteico para rumiantes de la harina de girasol mediante tratamientos combinados con ácidos y calor para proteger sus proteínas frente a la degradación ruminal. Estos estudios comprenden dos experimentos realizados sobre ovinos mediante tecnologías in vitro (experimento 1) o in situ e in vivo (experimento 2), empleando siempre dos ácidos: málico u ortofosfórico. Aprovechando este último experimento, también se consideraron otros objetivos de carácter metodológico con el fin de mejorar la precisión de las estimas de i) la degradabilidad ruminal y la digestibilidad intestinal de la proteína y los aminoácidos (AAs) de los alimentos y ii) la síntesis microbiana ruminal y su contribución al flujo post-ruminal de nutrientes al animal. En el experimento 1 (capítulo 2) se efectuaron cuatro ensayos in vitro para estudiar la influencia de distintos factores que puedan afectar la eficacia de estos tratamientos. En cada ensayo se utilizó una réplica por tratamiento (dos para el tratamiento control) y dos bolsas vacías (empleadas para corregir la contaminación microbiana) en cada una de las cuatro botellas del incubador (ANKOM Daisy II). Cada botella contenía 2 l de medio de incubación, saturado con CO2 para asegurar la anaerobiosis. Este medio consistió en una mezcla de solución McDougall y liquido ruminal filtrado en relación 4:1. El liquido ruminal fue obtenido de 2 corderos canulados en rumen, utilizándose bien solo o mezclado con el del otro cordero en una relación 3:1. Así, cada botella de incubación contenía un inoculo ruminal diferente. Las incubaciones se realizaron a 39 ºC durante 20 h, siendo las bolsas lavadas con agua corriente y almacenadas a -20 ºC. Tras ser descongeladas, se lavaron 3 veces durante 5 min en una mini-lavadora de turbina, se desecaron a 80 ºC durante 48 h y se destinaron íntegras al análisis de N-Kjeldahl. En el ensayo 1 se estudió el efecto del volumen de disolución de dos dosis de ácido ortofosfórico (0,4 y 1,2 equivalentes gramo (eq)/kg de harina de girasol), testando cinco volúmenes de disolución (80, 160, 240, 320 and 400 ml/kg de harina) para cada dosis, desecándose las harinas a 60 ºC hasta sequedad al tacto. La proteína bruta (PB) indegradada se incremento con la dosis de ácido empleada y también (como tendencia, P < 0,1) con el volumen de dilución. En base a ello en los siguientes ensayos se utilizo el volumen de dilución mayor (400 ml/kg). En el ensayo 2 se estudió el efecto de la dosis y del tipo de ácido a cuatro dosis (1,2; 2,4; 3,6 y 4,8 eq/kg), secándose igualmente las muestras tratadas a 60 ºC. La PB indegradada aumentó con la dosis de ácido, siendo también mayor para el ácido málico, tanto en este ensayo como en los posteriores. En el ensayo 3 se estudiaron los efectos de los dos ácidos, cuatro concentraciones (0,6; 1,2; 1,8 y 2,4 eq/kg) y tres tratamientos térmicos para el secado de las muestras (100, 150 and 200 ºC durante 60, 30 y 20 minutos, respectivamente). Con los tratamientos térmicos a 100 y 150 ºC no hubo un incremento de protección para concentraciones superiores a 0,8 eq/kg para ambos ácidos. Para incrementar la protección fue necesario aumentar la temperatura a 200 ºC y la dosis a 1,2 eq/kg, no observándose un aumento de protección a dosis mayores. En el ensayo 4 se estudiaron los efectos sobre la lisina disponible, la solubilidad de la PB en saliva artificial de McDougall y la PB indegradada in vitro de tratar la harina solo con agua o con disoluciones de ambos ácidos a dosis de 0,8 eq/kg y temperaturas de secado de 100 ó 150 ºC en las mismas condiciones que en el ensayo 3. No se apreciaron efectos sobre la lisina disponible para ninguno de los tratamientos. El efecto específico de los ácidos quedo demostrado tanto por la fuerte reducción de la solubilidad de la PB como por el aumento de la PB indegradada frente al tratamiento con agua. En conjunto, los resultados de este experimento mostraron que la eficacia de estos tratamientos depende del tipo y dosis de ácido y de su dilución, así como de las condiciones de secado. Como tratamiento de mayor interés a aplicar posteriormente en el experimento 2 se consideró una dosis de 0,8 eq/kg de harina, aplicada en un volumen de 400 ml/kg (correspondiente a soluciones 1 M y 0,67 M para los ácidos málico y ortofosfórico, respectivamente) y desecación a 150 ºC. El experimento 2 (capítulos 3 a 7) se realizó con un diseño en cuadrado latino 3x3, empleando tres corderos canulados en rumen y duodeno y tres dietas isoproteicas: U, M y P, que incluían harinas de girasol sin tratar (control) y tratadas con acido málico u ortofosfórico, respectivamente. La harina de girasol se trató en las condiciones ya indicadas siendo necesarias 6 horas para su secado en estufa. Las dietas incluían 40% de heno de raigrás italiano y 60% de concentrado a base de harina de girasol (tratada y/o sin tratar), trigo y corrector vitamínico-mineral, siendo suministradas a 75 g/kg P0.75 (equivalente a 2,3 × mantenimiento). La relación harina de girasol sin tratar y tratada fue de 100:0 en la dieta U y entorno a 40:60 en las dietas M y P. Tras 10 días de adaptación a la dieta, se estudiaron sucesivamente: i) el tránsito hasta el duodeno de las partículas del heno (solo en la dieta control) y de la harina de girasol marcadas previamente con europio e iterbio, respectivamente; ii) la fermentación ruminal durante el periodo postprandial, iii) la degradación ruminal in situ de la harina de girasol específica de cada dieta (y del trigo y el heno en la dieta control) y iv) la magnitud y composición del contenido ruminal mediante el vaciado manual del rumen-retículo. Durante todo el periodo experimental se infundio de forma continua una solución de sulfato amónico enriquecido en 15N (98 átomos %) para corregir la contaminación microbiana ruminal en los estudios in situ y para establecer las diferencias de composición química entre las bacterias libres (BAL) y adherentes (BAS) del rumen. Esta solución incluyó en los dos últimos días Li-Cr- EDTA para determinar la tasa de dilución ruminal. Posteriormente, y tras un periodo de al menos 10 días para eliminar el enriquecimiento en 15N de la digesta, se estudió la digestibilidad intestinal de los distintos alimentos mediante la técnica de bolsas móviles. La determinación del bypass (BP) o de la degradabilidad efectiva (DE) de la materia seca (MS) y de la PB se realizó por el método tradicional de integración matemática; estos valores se obtuvieron también para la PB y los AAs generando una muestra representativa del flujo post-ruminal del alimento en estudio en cada animal. Ello se realizó mediante la mezcla de los distintos residuos de incubación en base a la función que describe el flujo de alimento indegradado que abandona el rumen. Todos estos trabajos se realizaron considerando la tasa de salida de partículas del rumen (kp) y, según casos, considerando también la tasa de conminución y mezcla de las partículas en este compartimento (kc). Para este último caso se ha desarrollado también el modelo matemático que describe este flujo y permite este cálculo. Los valores no corregidos por la contaminación microbiana del BP (o de DE) de la PB resultantes de ambos métodos se han comparado tanto en las harinas de girasol como en los restantes alimentos de la dieta, obteniéndose valores similares, sin apreciarse desviaciones sistemáticas. Sobre las muestras compuestas representativas de la composición química del BP se determino la digestibilidad intestinal efectiva (DIE) de la MS, PB y AAs. Todos los valores resultantes de esta técnica fueron corregidos para la contaminación microbiana de las partículas que tiene lugar en el rumen. Los estudios de transito digestivo se realizaron tras suministrar en el comedero a los corderos una dosis simple de los alimentos marcados, seguida de la toma de muestras de la digesta duodenal durante 82 h. En la dieta testigo se suministraron simultáneamente el heno de raigrás y la harina de girasol, mientras que en las otras dietas solo se suministró esta última. La harina de girasol mostro un mayor valor para kc frente al heno (0,5766 v. 0,0892, /h), mientras que no hubo diferencias entre los dos alimentos para kp (0,0623 v. 0,0609, /h). Para la harina de girasol no se apreciaron diferencias entre dietas para kc, pero si se redujo de manera moderada la tasa kp con los tratamientos, siendo ésta también menor al utilizar ácido ortofosfórico frente al uso de ácido malico (0,0577 v. 0,0600, /h). El empleo de las harinas tratadas no modifico los parámetros de fermentación ruminal, la composición de los contenidos ruminales o la tasa de dilución del rumen. Los valores efectivos del BP y de DIE de la MS, PB y AAs de las harinas de girasol se obtuvieron considerando kc y kp, conjuntamente. Los tratamientos de protección incrementaron el BP de MS y PB en 48,5 y 268% de media, respectivamente. Estos incrementos se debieron principalmente al descenso de la fracción soluble y de la velocidad de degradación, pero también al aumento de la fracción indegradable, especialmente usando ácido ortofosfórico. Con los tratamientos se incrementó también la DIE de la MS (108% de media) y de la PB con gran diferencia entre los ácidos málico y ortofosfórico (20,7 v. 11,8%). Como consecuencia de estos cambios la protección aumentó la fracción realmente digerida en el intestino en 211% (MS) y 325% (PB), sin efectos entre ambos ácidos. Considerando la reducción del suministro de energía fermentable para los microorganismos ruminales asociada a la protección y los parámetros indicados por el sistema PDI francés para la síntesis de proteína microbiana digestible, la eficacia de conversión de PB en proteína metabolizable aumentó de 0,244 a 0,559 y 0,515 con el tratamiento con acido málico y ortofosfórico, respectivamente. El contenido en aminoácidos (AAs) fue similar en todas las harinas salvo por una disminución de lisina en las harinas tratadas. De forma análoga a la PB, los tratamientos de protección incrementaron el BP y la DIE de la mayoría de AAs. El aporte de AAs metabolizabes de la harina se multiplico en 3,87 para los AAs azufrados y en menor medida (2,5 veces) para la lisina, como consecuencia de las pérdidas sufridas a consecuencia del tratamiento térmico. Estos tratamientos se muestran, por tanto, útiles para incrementar el valor proteico de la harina de girasol, si bien su empleo junto con concentrados proteicos ricos en lisina bypass digestible mejoraría el perfil de la proteína metabolizable. La corrección de la contaminación microbiana de las partículas que tiene lugar en el rumen se asoció en todos los alimentos testados y, de forma general, con reducciones del BP y de su DIE en todas las fracciones estudiadas. Estas reducciones fueron pequeñas en todos los concentrados, de forma acorde con los muy pequeños niveles de contaminación registrados tanto en las harinas de girasol como en el grano de trigo. Por el contrario, esta contaminación, al igual que los efectos de su corrección, fueron muy importantes en el heno de raigrás. Esta contaminación aumentó al tener en cuenta kc. Así, para la proporción de PB de origen microbiano existente en las muestras compuestas representativas del BP, este aumento fue significativo para el heno de raigrás (0,463 v. 0,706) y solo numérico para la harina de girasol (0,0170 v. 0,0208). La reducción de las estimas de DIE al corregir esta contaminación fue consecuencia de la eliminación de forma casi completa de los microorganismos adherentes en todos los residuos testados. Así, esta biomasa se redujo en 96,1% como media de 7x3 observaciones. Como resultado de las diferencias acumulativas a nivel del rumen e intestino, la no corrección de la contaminación microbiana junto con la no consideración de kc condujo a fuertes sobrestimaciones de la PB digerida en el intestino. Ésta fue de 39% en la harina de girasol (0,146 v. 0,105) y de 761% en el heno de raigrás (0,373 v. 0,0433). Estos resultados muestran que es necesario considerar tanto kc como corregir la contaminación microbiana para obtener estimas in situ precisas en forrajes, mientras que en concentrados, siempre que la contaminación microbiana sea pequeña, es más importante considerar kc. La elevada contaminación microbiana observada en el heno de raigrás se asoció también con importantes errores a nivel del N asociado a la fibra neutro (FND) y ácido (FAD) detergente (NDIN y ADIN, respectivamente) e incluso de estas fracciones de fibra, evidenciándose que estos métodos no eliminan completamente la contaminación microbiana que sufren los alimentos en su paso por el retículorumen. Así, en la muestra compuesta representativa de la composición química del flujo postruminal antes descrita, la sobrevaloración por no corregir la contaminación microbiana fue de 99,8; 24,2; 3,34 y 0,48% para NDIN, ADIN, FND y FAD, respectivamente. Las subvaloraciones asociadas para su DE fueron 34,1; 8,79; 4,41 y 0,51%, respectivamente. La DE corregida del NDIN y ADIN (0,743 y 0,728, respectivamente) mostró un aprovechamiento ruminal elevado de estos compuestos, si bien menor al de la PB total (0,85). El estudio de este aprovechamiento sobre los residuos de incubación ruminal a 6 y 72 h demostró, además, una más rápida degradación del ADIN frente al NDIN, así como un mayor potencial de degradación de este último en este alimento. Para comprobar si la digestión en el abomaso eliminaba la contaminación microbiana en la FND y FAD se estudio esta contaminación y sus posibles errores en muestras liofilizadas de contenidos ruminales y duodenales correspondientes a una dieta mixta de similar composición a la utilizada en el experimento 2, comparándose, además, las diferencias entre la extracción secuencial o directa de la FAD. Utilizando como referencia las BAS se apreciaron elevadas contaminaciones en la FND y FAD y su N asociado tanto en las muestras ruminales como en las duodenales. Sin embargo, los resultados de enriquecimiento en 15N de las partículas fueron intermedios entre los correspondientes a BAS y BAL lo que evidencia una elevada contaminación con BAL en estas muestras probablemente durante el proceso de liofilización. Ello conlleva una sobrevaloración de esta estimación. El método de extracción directa de FAD se mostró, por otra parte, marcadamente menos eficaz en la eliminación de la contaminación microbiana. Los resultados muestran la necesidad de corregir la contaminación microbiana para obtener estimaciones precisas de la degradabilidad de las proteínas de las paredes celulares vegetales. Estos errores deberían ser también considerados para FND y FAD en estudios in situ e in vivo. La elevada tasa fraccional de degradación del grano de trigo (60,9 y 42,0%/h para MS y PB, respectivamente) implico que su flujo de material indegradado (calculado solo en base a la kp obtenida para la harina de girasol) se redujera muy rápidamente, de forma que es casi nulo a 8 h tras la ingestión. Los valores corregidos de PB digerida en el intestino (0,15) representan solo el 18,7% de la proteína metabolizable, lo que muestra que el valor proteico del grano de trigo está estrechamente ligado a la síntesis de proteína microbiana derivada de su fermentación. En el experimento 2 se observaron menores concentraciones para materia orgánica, lípidos y PB, así como en la proporción N-AAs/N total en BAL que en BAS, siendo, por el contrario, mayor su enriquecimiento en 15N. Estos últimos resultados se utilizaron (junto con los de otros trabajos previos de este equipo) para validar una predicción preexistente del enriquecimiento en 15N de las BAS a partir de este valor en las BAL. Esta ecuación, de muy alta precisión (R2 = 0.995), permite calcular la subvaloración que se comete en los aportes de nutrientes correspondientes a las BAS al usar las BAL como muestra de referencia. Esta subvaloración representa aproximadamente 21, 32,5 y 60% para PB, proteína verdadera y lípidos.

Sunflower meal and spring pea ruminal degradation protection using malic acid or orthophosphoric acid-heat treatments

The effects of solutions of malic or orthophosphoric acids (0.752 Eqg/kg of feed) and heat to protect proteins of sunflower meal (SFM) and spring pea (SP) against ruminal degradation were studied using particle transit, 15N infusion, in situ and electrophoretic techniques. Three wethers fitted with rumen and duodenum cannulae were successively fed three isoproteic diets including SFM and SP, untreated or treated with malic or orthophosphoric acids. Incubations of tested meals were only performed while feeding the respective diet. Estimates of the ruminally undegraded fraction (RU) and its intestinal digestibility of dry matter, organic matter (only for RU), crude protein and starch (only in SP) were obtained considering ruminal microbial contamination and particle comminution and outflow rates. When corrected for microbial contamination, estimates of RU and intestinal digestibility decreased in all tested fractions for both feeds. All RU estimates increased with the protective treatments, whereas intestinal digestibility-dry matter also increased in SFM. Low intestinal digestibility-crude protein values suggested the presence of antitrypsin factors in SP. Protective treatments of both feeds led to consistent increases in the intestinal digested fraction of dry matter and crude protein, being only numerically different for SP-starch (60.5% as average). However, treatments also reduced the organic matter fermentation, which may decrease ruminal microbial protein synthesis. Electrophoretic studies showed albumin disappearance in both SFM and SP, whereas changes in other RU proteins were more pronounced in SP than SFM.

Enhanced methionine levels and increased nutritive value of seeds of transgenic lupins (Lupinus angustifolius L.) expressing a sunflower seed albumin gene

With the aim of improving the nutritive value of an important grain legume crop, a chimeric gene specifying seed-specific expression of a sulfur-rich, sunflower seed albumin was stably transformed into narrow-leafed lupin (Lupinus angustifolius L.). Sunflower seed albumin accounted for 5% of extractable seed protein in a line containing a single tandem insertion of the transferred DNA. The transgenic seeds contained less sulfate and more total amino acid sulfur than the nontransgenic parent line. This was associated with a 94% increase in methionine content and a 12% reduction in cysteine content. There was no statistically significant change in other amino acids or in total nitrogen or total sulfur contents of the seeds. In feeding trials with rats, the transgenic seeds gave statistically significant increases in live weight gain, true protein digestibility, biological value, and net protein utilization, compared with wild-type seeds. These findings demonstrate the feasibility of using genetic engineering to improve the nutritive value of grain crops.

East Gondwana ancestry of the sunflower alliance of families

The sunflower alliance of families comprises nearly 10% of all flowering plant species and includes the largest of all plant families, the sunflower family Asteraceae, which has 23,000 species, and the bellflower family Campanulaceae. Both are worldwide in distribution, but the majority of their species occur in the northern hemisphere. Recently it has been shown that a number of small, woody families from the Australian–Southwest Pacific area also belong in this relationship. Here we add yet another such family and present phylogenetic, biogeographic, and chronological analyses elucidating the origin of this large group of plants. We show that the ancestral lineages are confined to Malesia, Australia, New Guinea, and New Zealand and that the sunflower and bellflower families represent phylogenetically derived lineages within a larger group with a Cretaceous and southern-hemisphere, presumably East Gondwana, ancestry. Their highly derived position in the flowering plant phylogeny makes this significant for understanding the evolution of flowering plants in general.

Plastome Engineering of Ribulose-1,5-Bisphosphate Carboxylase/Oxygenase in Tobacco to Form a Sunflower Large Subunit and Tobacco Small Subunit Hybrid1

Targeted gene replacement in plastids was used to explore whether the rbcL gene that codes for the large subunit of ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase, the key enzyme of photosynthetic CO2 fixation, might be replaced with altered forms of the gene. Tobacco (Nicotiana tabacum) plants were transformed with plastid DNA that contained the rbcL gene from either sunflower (Helianthus annuus) or the cyanobacterium Synechococcus PCC6301, along with a selectable marker. Three stable lines of transformants were regenerated that had altered rbcL genes. Those containing the rbcL gene for cyanobacterial ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase produced mRNA but no large subunit protein or enzyme activity. Those tobacco plants expressing the sunflower large subunit synthesized a catalytically active hybrid form of the enzyme composed of sunflower large subunits and tobacco small subunits. A third line expressed a chimeric sunflower/tobacco large subunit arising from homologous recombination within the rbcL gene that had properties similar to the hybrid enzyme. This study demonstrated the feasibility of using a binary system in which different forms of the rbcL gene are constructed in a bacterial host and then introduced into a vector for homologous recombination in transformed chloroplasts to produce an active, chimeric enzyme in vivo.

Nonphotochemical Reduction of the Plastoquinone Pool in Sunflower Leaves Originates from Chlororespiration1

We investigated the relationship between nonphotochemical plastoquinone reduction and chlororespiration in leaves of growth-chamber-grown sunflower (Helianthus annuus L.). Following a short induction period, leaves of previously illuminated sunflower showed a substantially increased level of minimal fluorescence following a light-to-dark transition. This increase in minimal fluorescence was reversed by far-red illumination, inhibited by rotenone or photooxidative methyl viologen treatment, and stimulated by fumigation with CO. Using flash-induced electrochromic absorption-change measurements, we observed that the capacity of sunflower to reduce plastoquinone in the dark influenced the activation state of the chloroplast ATP synthase, although chlororespiratory transmembrane electrochemical potential formation alone does not fully explain our observations. We have added several important new observations to the work of others, forming, to our knowledge, the first strong experimental evidence that chlororespiratory, nonphotochemical plastoquinone reduction and plastoquinol oxidation occur in the chloroplasts of higher plants. We have introduced procedures for monitoring and manipulating chlorores-piratory activity in leaves that will be important in subsequent work aimed at defining the pathway and function of this dark electron flux in higher plant chloroplasts.

Spatial and Temporal Analyses of Expansion and Cell Cycle in Sunflower Leaves1 : A Common Pattern of Development for All Zones of a Leaf and Different Leaves of a Plant

We have investigated the spatial distributions of expansion and cell cycle in sunflower (Helianthus annuus L.) leaves located at two positions on the stem, from leaf initiation to the end of expansion. Relative expansion rate (RER) was analyzed by following the deformation of a grid drawn on the lamina; relative division rate (RDR) and flow-cytometry data were obtained in four zones perpendicular to the midrib. Calculations for determining in situ durations of the cell cycle and of S-G2-M in the epidermis are proposed. Area and cell number of a given leaf zone increased exponentially during the first two-thirds of the development duration. RER and RDR were constant and similar in all zones of a leaf and in all studied leaves during this period. Reduction in RER occurred afterward with a tip-to-base gradient and lagged behind that of RDR by 4 to 5 d in all zones. After a long period of constancy, cell-cycle duration increased rapidly and simultaneously within a leaf zone, with cells blocked in the G0-G1 phase of the cycle. Cells that began their cycle after the end of the period with exponential increase in cell number could not finish it, suggesting that they abruptly lost their competence to cross a critical step of the cycle. Differences in area and in cell number among zones of a leaf and among leaves of a plant essentially depended on the timing of two events, cessation of exponential expansion and of exponential division.

ndhF sequence evolution and the major clades in the sunflower family.

An extensive sequence comparison of the chloroplast ndhF gene from all major clades of the largest flowering plant family (Asteraceae) shows that this gene provides approximately 3 times more phylogenetic information than rbcL. This is because it is substantially longer and evolves twice as fast. The 5' region (1380 bp) of ndhF is very different from the 3' region (855 bp) and is similar to rbcL in both the rate and the pattern of sequence change. The 3' region is more A+T-rich, has higher levels of nonsynonymous base substitution, and shows greater transversion bias at all codon positions. These differences probably reflect different functional constraints on the 5' and 3' regions of ndhF. The two patterns of base substitutions of ndhF are particularly advantageous for phylogenetic reconstruction because the conserved and variable segments can be used for older and recent groups, respectively. Phylogenetic analyses of 94 ndhF sequences provided much better resolution of relationships than previous molecular and morphological phylogenies of the Asteraceae. The ndhF tree identified five major clades: (i) the Calyceraceae is the sister family of Asteraceae; (ii) the Barnadesioideae is monophyletic and is the sister group to the rest of the family; (iii) the Cichorioideae and its two basal tribes Mutisieae and Cardueae are paraphyletic; (iv) four tribes of Cichorioideae (Lactuceae, Arctoteae, Liabeae, and Vernonieae) form a monophyletic group, and these are the sister clade of the Asteroideae; and (v) the Asteroideae is monophyletic and includes three major clades.

Effects of boron foliar applications on vegetative and reproductive growth of sunflower

Foliar application may be used to supply boron (B) to a crop when B demands are higher than can be supplied via the soil. While B foliar sprays have been used to correct B deficiency in sunflower (Helianthus annuus L.) in the field, no studies have determined the amount of B taken up by sunflower plant parts via foliar application. A study was conducted in which sunflower plants were grown at constant B concentration in nutrient solution with adequate B (46 mum) or with limited B supply (0.24, 0.40 and 1.72 mum) using Amberlite IRA-743 resin to control B supply. At the late vegetative stage of growth (25 and 35 d after transplanting), two foliar sprays were applied of soluble sodium tetraborate (20.8 % B) each at 0, 28, 65, 120 and 1200 mm (each spray equivalent to 0, 0.03, 0.07, 0.13 and 1.3 kg B ha(-1) in 100 L water ha(-1)). The highest rate of B foliar fertilization resulted in leaf burn but had no other evident detrimental effect on plant growth. Under B-deficient conditions, B foliar application increased the vegetative and reproductive dry mass of plants. Foliar application of 28-1200 mm B increased the total dry mass of the most B-deficient plants by more than three-fold and that of plants grown initially with 1.72 mum B in solution by 37-49 %. In this latter treatment, the dry mass of the capitulum was similar to that achieved under control conditions, but in no instance was total plant dry mass similar to that of the control. All B foliar spray rates increased the B concentration in various parts of the plant tops, including those that developed after the sprays were applied, but the B concentration in the roots was not increased by B foliar application. The B concentration in the capitulum of the plants sprayed at the highest rate was between 37 and 93 % of that in the control plants. This study showed that B foliar application was of benefit to B-deficient sunflower plants, increasing the B status of plant tops, including that of the capitulum which developed after the B sprays were applied. (C) 2003 Annals of Botany Company.