Chemical characterization and quantification of the brown algal storage compound laminarin

In search of a meaningful stress indicator for Fucus vesiculosus we found that the often used quantitative determination procedures for the polysaccharide laminarin (beta-1,3-glucan) result in different kind of problems, uncertainties and limitations. This chemical long-term storage form of carbon enables perennial brown algae in seasonally fluctuating ecosystems to uncouple growth from photosynthesis. Because of this high ecological relevance a reliable and precise method for determination and quantification of laminarin is needed. Therefore, a simple, cold water extraction method coupled to a new quantitative liquid chromatography-mass spectrometrical method (LC-MS) was developed. Laminarin was determined in nine out of twelve brown algal species, and its expected typical molar mass distribution of 2000-7000 Da was confirmed. Furthermore, laminarin consisted of a complex mixture of different chemical forms, since fifteen chemical laminarin species with distinct molecular weights were measured in nine species of brown algae. Laminarin concentrations in the algal tissues ranged from 0.03 to 0.86% dry weight (DW). The direct chemical characterization and quantification of laminarin by LC-MS represents a powerful method to verify the biochemical and ecological importance of laminarin for brown algae. Single individuals of Laminaria hyperborea, L. digitata, Saccharina latissima, F. serratus, F. vesiculosus, F. spiralis, Himanthalia elongata, Cystoseira tamariscifolia, Pelvetia canaliculata, Ascophyllum nodosum, Halidrys siliquosa and Dictyota dichotoma were collected in fall (18.11.2013) during spring low tide from the shore of Finavarra, Co. Clare, west coast of Ireland (53° 09' 25'' N, 09° 06' 58'' W). After sampling, the different algae were immediately transported to the lab, lyophilized and sent to the University of Rostock. Laminarin was extracted with cold ultrapure water from the algal samples. Before extraction they were ground to < 1 mm grain size with an analytical mill (Ika MF 10 Basic). The algal material (approx. 1.5 g DW) was extracted in ultrapure water (8 mL) on a shaker (250 rpm) for 5 h. After the addition of surplus ultrapure water (4 mL) and shaking manually, 1 mL of the sample was filter centrifuged (45 µm) at 14,000 rpm (Hettich Mikro 22 R). The slightly viscous supernatant was free of suspended material and converted into a microvial (300 µL) for further analysis. The extracts were analyzed using liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS) analysis (LTQ Velos Pro ion trap spectrometer with Accela HPLC, Thermo Scientific). Laminarin species were separated on a KinetexTM column (2.6 µm C18, 150 x 3 mm). The mobile phase was 90 % ultrapure water and 10 % acetonitrile, run isocratically at a flow rate of 0.2 mL min-1. MS was working in ESI negative ion mode in a mass range of 100 - 4000 amu. Glucose contents were determined after extraction using high-performance liquid chromatography (HPLC). Extracted samples were analyzed in an HPLC (SmartLine, Knauer GmbH) equipped with a SUPELCOGELTM Ca column (30 x 7,8 mm without preColumn) and RI-detector (S2300 PDA S2800). Water was used as eluent at a flow rate of 0.8 mL min-1 at 75 °C. Glucose was quantified by comparison of the retention time and peak area with standard solutions using ChromGate software. Mannitol was extracted from three subsamples of 10-20 mg powdered alga material (L. hyperborea, L. digitata, S. latissima, F. serratus, F. vesiculosus, F. spiralis, H. elongata, P. canaliculata, A. nodosum, H. siliquosa) and quantified, following the HPLC method described by Karsten et al. (1991). For analyzing carbon and nitrogen contents, dried algal material was ground to powder and three subsamples of 2 mg from each alga thalli were loaded and packed into tin cartridges (6×6×12 mm). The packages were combusted at 950 °C and the absolute contents of C and N were automatically quantified in an elemental analyzer (Elementar Vario EL III, Germany) using acetanilide as standard according to Verardo et al. (1990).

Sediment and pore water geochemistry of sediment cores, Potter Cove, King George Island

Redox-sensitive trace metals (Mn, Fe, U, Mo, Re), nutrients and terminal metabolic products (NO3-, NH4+, PO43-, total alkalinity) were for the first time investigated in pore waters of Antarctic coastal sediments. The results of this study reveal a high spatial variability in redox conditions in surface sediments from Potter Cove, King George Island, western Antarctic Peninsula. Particularly in the shallower areas of the bay the significant correlation between sulphate depletion and total alkalinity, the inorganic product of terminal metabolism, indicates sulphate reduction to be the major pathway of organic matter mineralisation. In contrast, dissimilatory metal oxide reduction seems to be prevailing in the newly ice-free areas and the deeper troughs, where concentrations of dissolved iron of up to 700 µM were found. We suggest that the increased accumulation of fine-grained material with high amounts of reducible metal oxides in combination with the reduced availability of metabolisable organic matter and enhanced physical and biological disturbance by bottom water currents, ice scouring and burrowing organisms favours metal oxide reduction over sulphate reduction in these areas. Based on modelled iron fluxes we calculate the contribution of the Antarctic shelf to the pool of potentially bioavailable iron (Feb) to be 6.9x10**3 to 790x10**3 t/yr. Consequently, these shelf sediments would provide an Feb flux of 0.35-39.5/mg/m**2/yr (median: 3.8 mg/m**2/yr) to the Southern Ocean. This contribution is in the same order of magnitude as the flux provided by icebergs and significantly higher than the input by aeolian dust. For this reason suboxic shelf sediments form a key source of iron for the high nutrient-low chlorophyll (HNLC) areas of the Southern Ocean. This source may become even more important in the future due to rising temperatures at the WAP accompanied by enhanced glacier retreat and the accumulation of melt water derived iron-rich material on the shelf.

Desarrollo de malezas en cultivos regados con efluentes domésticos tratados : Mendoza (Argentina)

La incidencia en el crecimiento de malezas por la utilización de efluentes domésticos para riego es uno de los aspectos económicos negativos del aprovechamiento de este tipo de aguas. El objetivo de este trabajo es comparar el crecimiento de malezas en cultivos regados con: a. efluentes domésticos tratados b. agua de perforación y agregado de fertilizante nitrogenado c. agua de perforación sin fertilizante La información se obtuvo de un ensayo de riego con cinco bloques al azar, realizado en Mendoza, Argentina, utilizando los efluentes de una planta depuradora con zanja de oxidación y se determinó el número y el peso de malezas (peso seco al aire). Se concluyó que el crecimiento de malezas (peso seco) es mayor cuando se utilizan efluentes que cuando se usa agua de perforación sin agregado de fertilizante: 1 200 % y también -pero en menor grado: 180 %- cuando se utiliza agua de perforación fertilizada En cuanto al número de malezas, no se encontraron diferencias significativas entre las medias de los tratamientos. Se interpretó que el aporte de nitrógeno y fósforo fue responsable del mayor crecimiento de malezas en parcelas regadas con efluentes.

Influencia de la fertilización y el riego sobre aspectos cuali-cuantitavos de la reproducción de cebolla (Allium cepa L.) para la industria del deshidratado

La creciente demanda, en los últimos años, a nivel mundial y nacional de los productos deshidratados hace que esta actividad se perfile como promisoria en la región cuyana. Prácticamente el 100 % de la deshidratación de cebolla (Allium cepa L.) del país se realiza en Mendoza, habiendose hecho sólo producciones aisladas y de escaso volúmen en otras plantas del país. Las estimaciones preveen que se seguirá abasteciendo el mercado local y se incrementaránlas exportaciones de cebolla deshidratada. El objetivo general del presente trabajo fue establecer la influencia de la fertilización y el riego sobre la productividad y calidad de un cultivar mejorado de cebolla de importancia económica para la industria del deshidratado. En el Campo Experimental del INTA La Consulta se llevaron a cabo durante los años 1994-´95 y 1995-´96, dos ciclos de ensayos, con una línea de cebolla para deshidratar derivada del cultivar Southport White Globe. El suelo es de origen aluvial, profundo y de textura franca (Torrifluvente típico). Se determinaron los principales parámetros físicos, químicos e hídricos de la fracción fina del suelo. Para determinar el efecto de la fertilización sobre componentes de crecimiento y calidad y estudiar la variación de la concentración y ritmo de absorción de nutrimentos se ensayaron diferentes tratamientos. En el primer ciclo se ensayaron nueve tratamientos con tres niveles de N (0, 100, 200 kg N ha-1 ) aplicado como urea y tres niveles de P (0, 30, 60 kg P ha-1 ) como superfosfato. En el segundo ciclo se probaron ocho tratamientos con los siguientes niveles de N, P y K, respectivamente: (0 y 100 kg N ha-1), (0 y 40 kg P ha-1) y (0 y 60 kg K ha-1), éste último como sulfato de potasio. Para evaluar el efecto de diferentes regímenes de riego al final del ciclo de cultivo sobre la produccción cuantitativa y cualitativa de cebolla para la industria del deshidratado se programaron cortes anticipados de riegos, según diferentes fechas anteriores a la cosecha. Estas fueron para el primero y segundo ciclo de ensayo, respectivamente: (33, 27, 21, 8) y (21,14, 7) días anteriores a la fecha de cosecha estimada. Las principales conclusiones fueron: A) Con respecto a la fertilización: i) En todos los casos, e independientemente del tratamiento ensayado el mayor incremento relativo de sustancia seca aérea se evidencia durante la II fase de viii desarrollo que tiene lugar entre los primeros días de noviembre y mediados de diciembre ii) En dicha II fase se comienzan a manifestar incrementos absolutos de peso seco aéreo y área foliar atribuibles a la fertilización iii) También en todos los tratamientos se verifica que al finalizar la II fase el peso de los bulbos alcanza el 20 % de su peso de cosecha. En ese momento, los valores determinados para el porcentaje de sólidos totales (% ST) oscilan entre 13 % y 14 % iv) La mayor tasa de crecimiento del bulbo se constató en la III fase en la que se logra el 80% restante de su peso final v) En la III fase el % ST del bulbo sigue en aumento hasta casi el momento de cosecha y alcanzó valores promedios de 20 % y 21 %. La fertilización con diferentes dosis de N, P y K no influyó en el contenido de materia seca de los bulbos aunque sí lo hizo positivamente sobre su peso fresco vi) Los máximos rendimientos de bulbos (37.3 Mg ha-1) y de materia seca (7.92 Mg ha-1) se obtuvieron, en el segundo ciclo de ensayo, con las dosis de 100 kg N ha-1 y 40 kg P ha-1 vii) Los parámetros tisulares aéreos de valor diagnóstico asociados a máximosrendimientos, y al final de la II fase, correspondieron a una Alimentación Global (N, P, K) de 4.96 g % g s. seca y concentraciones de N, P y K respectivamente de: 2.56 g %, 0.22 g % y 2.18 g %. En cuanto a los tenores de Ca y Mg los porcentajes respectivos fueron: 2.10 g % y 0.16 g %. Los valores medios de equilibrios nutricionales fueron: N - P - K: 52 % - 4% - 44%. Con respecto a los micronutrimentos sus concentraciones fueron, en mg kg-1, Fe: 400, Zn: 55, Mn: 35 y Cu:19 y los valores de equilibrios nutricionales : 78.5 % - 11 % - 7 % - 3.5 %, respectivamente viii) La extracción total efectuada por el cultivo para esas máximas producciones, en kg ha-1, de N - P - K - Ca - Mg fueron: 214 - 40 -187 - 184 -19 B) Con respecto a los regímenes de riego: i) El rendimiento máximo obtenido -38.9 Mg ha-1- en el ensayo de cortes anticipados de riego correspondió al tratamiento R7 del ciclo 1995-‘96 ii) El mismo perteneció al tratamiento, que además de la fertilización básica con 100 kg N ha-1, aseguró durante los meses de noviembre, diciembre y enero, ix hasta siete días antes de cosecha, una humedad edáfica mínima (umbral de riego) correspondiente al 50 % del agua disponible. Este tratamiento se caracterizó por un total de 18 riegos y una incorporación de agua de 6120 m3 ha-1. iii) Los rendimientos totales de materia seca fueron afectados detrimentalmente por los otros regímenes de riego de cortes más anticipados iv) Se constató una relación lineal positiva altamente ignificativa entre el rendimiento y la lámina total de agua aplicada al cultivo.

Geochemical parameters of sediments and water of the Black Sea, data of Cruise 8 of R/V Vityaz-2

The book presents results of comprehensive geological investigations carried out during Cruise 8 of R/V "Vityaz-2" to the western part of the Black Sea in 1984. Systematic studies in the Black Sea during about hundred years have not weakened interest in the sea. Lithological and geochemical studies of sediments in estuarine areas of the Danube and the Kyzyl-Irmak rivers, as well as in adjacent parts of the deep sea and some other areas were the main aims of the cruise. Data on morphological structures of river fans, lithologic and chemical compositions of sediments in the fans and their areal distribution, forms of occurrence of chemical elements, role of organic matter and gases in sedimentation and diagenesis are given and discussed in the book.

Caracterización del crecimiento de plantines de Brassica rapa var. pekinensis en contenedores.

Brassica rapa var. pekinensis, hakusay, es una hortaliza cuya producción puede iniciarse a partir de transplantes o siembra directa. El objetivo de este trabajo fue caracterizar el crecimiento de plantines de esta hortaliza en contenedores, previo al transplante, a través de variables morfogenéticas y de crecimiento. La biomasa total (PST), el peso seco aéreo (PSA) y el peso seco de raíces (PSR) mostraron una tendencia creciente, particular en cada caso. El área foliar (AF) se incrementó hasta estabilizarse días antes del transplante, momento en el cual se observó el efecto limitante del contenedor. Las variables morfogenéticas: razón de área foliar (RAF) y área foliar específica (AFE) descendieron hasta alcanzar valores casi constantes la semana previa al transplante. Las variables de crecimiento: índice de crecimiento relativo de la planta (ICRP) e índice de crecimiento relativo foliar (ICRF) descendieron, el primero con valores superiores hasta el día 31, hecho que se refleja a través de Gamma (Gf); la tasa absoluta de crecimiento (TAC) se incrementó hasta el día 31 del período y después cayó abruptamente; la tasa de asimilación neta (TAN) creció hasta el día 31 posterior a la siembra para luego caer al final del período. El productor podría decidir el momento del transplante como aquel definido por la detención de la expansión foliar.

Efecto de diferentes niveles de salinidad sobre el crecimiento de Atriplex lampa

El ensayo se llevó a cabo en invernáculo con plántulas de Atriplex lampa (zampa) de 30 días. Se realizaron 5 tratamientos, con 20 repeticiones cada uno. El modelo experimental fue completamente aleatorizado. Durante 28 días se efectuaron riegos cada 5 días con soluciones de Murashige & Skoog (MS) y distintas concentraciones finales de NaCl: T1 (sin NaCl) y T2, T3, T4 y T5 con 200, 400, 600 y 800 mM NaCl respectivamente. Se midió: a) la altura de las plantas, a partir del cuello, a los 7, 14, 21 y 28 días; b) el peso seco -por separado- del vástago y la raíz y potencial agua, al finalizar el ensayo (día 28) en muestras tomadas antes del amanecer en plantas cortadas a la altura del cuello. El NaCl adicionado redujo el crecimiento de Atriplex lampa respecto de T1. Dicho efecto se acentuó con el aumento de la concentración salina y la cantidad de días bajo tratamiento. La materia seca aérea producida disminuyó a medida que aumentaba la salinidad del suelo. La producción de materia seca radical no mostró diferencias significativas (P > 0.05) entre tratamientos. Por lo tanto, la zampa podría adaptarse a suelos salinos con crecimiento aceptable, constituyendo una alternativa forrajera valiosa para regiones áridas y salinas.

Influencia de restricciones hídricas poscosecha en el crecimiento vegetativo y reproductivo en plantaciones jóvenes de cerezo (Prunus avium L.)

En cerezos plantas con excesivo vigor son poco precoces, a menudo poco productivas y de difícil manejo en el cultivo. El exceso de vigor puede ser controlado con el uso de estrategias de riego deficitario controlado (RDC). Para contribuir a la racionalización del uso del recurso hídrico, controlar el crecimiento vegetativo vigoroso y estimular la producción precoz en plantaciones jóvenes de cerezo, se estableció un ensayo de RDC en un monte frutal comercial de la variedad Bing regado por goteo en la localidad de Agua Amarga, Mendoza, Argentina, Se evaluó la respuesta a distintos regímenes de riego poscosecha sobre parámetros de crecimiento vegetativo (crecimiento de brotes y tronco, área y peso seco foliar), reproductivo (densidad de floración, rendimiento y calidad de frutos) y estado nutricional (nutrimentos foliares y reservas de carbohidratos no estructurales). Los tratamientos de riego poscosecha fueron: riego a demanda plena (T1= Etc 100 %) y RDC reponiendo el 75 % (T2= Etc 75 %) y 50 % (T3= Etc 50 %) respecto de T1. Se midió el estado hídrico de la planta a través del potencial agua del tallo a mediodía y del suelo con sonda de capacitancia y gravimetría. En T3 disminuyó la longitud de brotes, número y longitud de entrenudos, número de hojas, área foliar y peso seco foliar, y área de tronco. En T2 disminuyó la longitud de brotes y de entrenudos. En T3 la intensidad del déficit hídrico impuesta aumentó la calidad de los ramilletes y la producción de yemas de flor, flores y frutos en el ciclo vegetativo siguiente. La calidad y madurez de frutos no fue afectada por los tratamientos de RDC, aunque en T3 aumentó levemente la proporción de frutos dobles. Luego del primer año de RDC en las plantas del T3 hubo una disminución significativa, aunque leve, del contenido de Ky P foliares y de almidón en raíces, El potencial hídrico del tallo a mediodía resultó un buen indicador del estado hídrico de las plantas. En cerezos un ajuste preciso del nivel de restricción hidrica poscosecha puede ser una estrategia de manejo para controlar el vigor y estimular la producción precoz, Al mismo tiempo se ahorran importantes cantidades de agua.

Efecto del riego deficitario controlado sobre el crecimiento vegetativo en plantaciones jóvenes de cerezo (Prunus avium L.)

En cerezo, plantas con excesivo vigor son poco precoces, poco productivas y de difícil manejo. El exceso de vigor podría ser controlado con estrategias de riego deficitario controlado (RDC). Durante dos años se realizó un ensayo de RDC en un monte frutal comercial joven y de alto vigor de cerezos Bing, plantado en suelo árido poco profundo y regado por goteo. Se evaluó la respuesta a distintos regímenes de riego sobre el crecimiento de brotes terminales y vigorosos, área y peso seco foliar, y crecimiento de tronco. Los tratamientos de riego fueron: T1 = 100%, T2 = 75% y T3 = 50% de la evapotranspiración máxima (ETc full), respectivamente. Se midió periódicamente el estado hídrico de la planta a través del potencial agua del tallo a mediodía y el estado hídrico del suelo mediante gravimetría. En T3 disminuyó la longitud de brotes, número y longitud de entrenudos, número de hojas, área foliar y peso seco foliar, y área de tronco. En T2 disminuyó la longitud de brotes y entrenudos y el área de sección de tronco. El potencial hídrico del tallo a mediodía fue un buen indicador del estado hídrico de las plantas. En cerezos, un ajuste preciso del nivel de restricción hídrica puede ser una estrategia de manejo para controlar vigor y para ahorrar importantes cantidades de agua.

Fertilización nitrogenada en plantines de pimiento (Capsicum annuum L.) cultivados en sustratos con diferentes proporciones de materiales compostados : efecto sobre los parámetros de calidad del plantín

La etapa inicial en el crecimiento de los plantines constituye el momento más crítico en su producción. Los materiales compostados pueden resultar beneficiosos por el aporte de nutrientes y la mejora en la condición física del medio de crecimiento. Para evaluar el efecto de sustratos preparados con y sin materiales compostados [Testigo (60% turba de Sphagnum+40% perlita); Mezcla I (45% turba de Sphagnum+30% perlita+25% material compostado); Mezcla II (30% turba de Sphagnum+20% perlita+50% material compostado) y un sustrato Comercial (turba de Sphagnum+40% compost+perlita+vermiculita], sobre la nutrición inicial de plantines de pimiento (Capsicum annuum L.), se realizó un ensayo fertilizando con 0, 150 y 300 mg N L-1. Se determinaron altura, diámetro del tallo y pesos frescos y secos de hoja, tallo y raíz. Se calculó relación vástago/raíz y hoja/tallo en fresco y seco, y porcentual de materia seca. El diseño experimental fue completamente aleatorizado con cuatro repeticiones. Los materiales compostados mejoraron la calidad de los plantines, los cuales no fueron afectados cuando se aplicó N a los sustratos con compost, y sólo se observaron leves mejoras en el crecimiento de los plantines al fertilizar los sustratos carentes de compost, debido a su escasa retención hídrica y elevada lixiviación de N.

Aboveground community and species-specific plant biomass from the Jena Experiment (Main Experiment, year 2007)

This data set contains aboveground community biomass (Sown plant community, Weed plant community, Dead plant material, and Unidentified plant material; all measured in biomass as dry weight) and species-specific biomass from the sown species of the main experiment plots of a large grassland biodiversity experiment (the Jena Experiment; see further details below). In the main experiment, 82 grassland plots of 20 x 20 m were established from a pool of 60 species belonging to four functional groups (grasses, legumes, tall and small herbs). In May 2002, varying numbers of plant species from this species pool were sown into the plots to create a gradient of plant species richness (1, 2, 4, 8, 16 and 60 species) and functional richness (1, 2, 3, 4 functional groups). Plots were maintained by bi-annual weeding and mowing. Aboveground community biomass was harvested twice in 2007 just prior to mowing (during peak standing biomass in early June and in late August) on all experimental plots of the main experiment. This was done by clipping the vegetation at 3 cm above ground in four (May) or three (August) rectangles of 0.2 x 0.5 m per large plot. The location of these rectangles was assigned prior to each harvest by random selection of coordinates within the core area of the plots (i.e. the central 10 x 15 m). The positions of the rectangles within plots were identical for all plots. The harvested biomass was sorted into categories: individual species for the sown plant species, weed plant species (species not sown at the particular plot), detached dead plant material (i.e., dead plant material in the data file), and remaining plant material that could not be assigned to any category (i.e., unidentified plant material in the data file). All biomass was dried to constant weight (70°C, >= 48 h) and weighed. Sown plant community biomass was calculated as the sum of the biomass of the individual sown species. The data for individual samples and the mean over samples for the biomass measures on the community level are given. Overall, analyses of the community biomass data have identified species richness as well as functional group composition as important drivers of a positive biodiversity-productivity relationship.