Phylogenetic study of the Grimmia Hedw. (Grimmiales, Bryopsida) based on a combination of morphological and molecular characters

Résumé Les mousses sont la plus ancienne lignée de plantes terrestres et leur longue évolution a été accompagnée par des tendances à la simplification des caractères morphologiques. Ce phénomène a quelque peu compliqué les reconstructions phylogénétiques basées sur la morphologie. Les analyses génétiques ont permis de donner de nouvelles informations dans le cadre des analyses phylogénétiques et une réévaluation de certains caractères morphologiques. La plupart des études combinant les données morphologiques et moléculaires ne concernent que des niveaux systématiques élevés comme l'ordre ou la famille et très peu considèrent le niveau du genre. La présente étude tend à tester les relations phylogénétiques du genre Grimmia à l'aide d'une combinaison de caractères morphologiques et moléculaires. Les 40 espèces de Grimmia utilisées dans la première partie de cette étude représentent la majorité des espèces trouvées en Eurasie, un des centres de diversification du genre. Lors de l'analyse morphologique, 52 caractères morphologiques/anatomiques (33 du gamétophyte et 19 du sporophyte) ont été numérisés. Malgré le peu de support statistique des arbres, la topologie des arbres est stable. Les Grimmia, comme décrit précédemment, sont paraphylétiques. Trois clades, correspondant respectivement aux sous-genres Rhabdogrimmia Limpr, Litoneuron I.Hagen et Gasterogrimmia Schimp. sont présents, tandis que le restant des taxons appartenant aux Grimmia forment un groupe non-résolu et indistinct des autres Grimmiaceae. Les séquences chloroplastiques trnL-trnF et rps4 combinés à la morphologie ont été ensuite utilisés pour reconstruire la phylogénie des Grimmia. Les arbres obtenus soutiennent la monophylie des Grimmiaceae tandis que les Grimmia, sont paraphylétiques. Deux clades principaux correspondant aux "Rhabdogrimmia" et aux "Grimmia" se détachent. Seules les espèces de "Rhabdogrimmia" produisent des gemmules foliaires (reproduction asexuée). Dans une étude considèrant 91 séquences trrIL-trnF les espèces appartenant aux "Rhabdogrimrnia" (reproduction asexuée essentiellement) ont des variabilités intraspécifique très faible et interspécifique relativement élevée tandis que les "Grimmia" possèdent la tendance inverse (plus de reproduction sexuée). Summary The mosses are a very old land plant lineage and their long evolutionary history has been accompanied by a trend of morphological character simplifications. This phenomenon has somewhat complicated morphological based phylogenetic reconstructions. Genetic analyses have provided new insights for phylogenetic studies, and have allowed morphological data to be re¬evaluated. Most of the studies combining morphological and molecular data have concerned the higher systematic levels of order and family and only have few considered the genus. The present study aims to test the phylogenetic relationships of the genus Grimmia using a combination of morphological and molecular characters. The 40 chosen Grimmia species represent the majority of those found in Eurasia, one diversification centers of the genus. For the morphological analysis, 52 morphological/anatomical characters (33 gametophyte and 19 sporophyte characters) were numerized. Although the internal statistical support was relatively low, the tree topologies were stable. Grimmia as currently defined was found to be paraphyletic. Three subclades, corresponding to the subgenera Rhabdogrimmia Limpr., Litoneuron I.Hagen, and Gasterogrimmia Schimp. were observed in the trees, while the reminder of the Grimmia species formed an unresolved group indistinct from other Grimmiaceae. Chloroplast (trnL-trnF and rps4) DNA sequences combined with morphology were used to reconstruct the phylogeny of Grimmia. The resulting trees supported the monophyly of Grimmiaceae and that the genus Grimmia, as currently defined, as paraphyletic. Two main clades were resolved corresponding to "Rhabdogrimmia" and "Grimmia". The species belonging to "Rhabdogrimmia" produce foliar-gemmae (asexual reproduction). In a study using 91 sequences of trnL-trnF,"Rhabdogrimmia" species (mainly asexual reproduction) have very low intraspecific variability and high interspecific variability whereas the "Grimmia" species possess the inverse tendency.

Linking the population genetics and ecology of arbuscular mycorrhizal fungi

Résumé Les champignons endomycorhiziens arbusculaires (CEA) ont co-évolué avec les plantes terrestres depuis plus de 400 millions d'années. De nos jours, les CEA forment une symbiose avec les racines de la majorité des plantes terrestres. Les CEA sont écologiquement importants parce qu'ils influencent non seulement la croissance des plantes, mais aussi leur diversité. Les CEA sont des biotrophes obligatoires qui reçoivent leur énergie sous forme de glucides issus de la photosynthèse des plantes. En contrepartie, les CEA apportent à leurs hôtes du phospore. Les CEA croissent et se reproduisent clonalement en formant des hyphes et des spores. De plus, les CEA sont coenocytiques et multigénomiques; le cytoplasme d'un CEA contient des noyeaux génétiquement différents. De nombreuses études ont démontré que différentes espèces de CEA agissent différentiellement sur la croissance des plantes. Malgré une conscience de plus en plus forte de l'existence d'une variabilité intraspécifique, la question de savoir si les populations de CEA sont génétiquement variables a été largement négligée. Dans le Chapitre 2, j'ai cherché à savoir si une population de CEA provenant d'un seul champ possède une diversité génétique. Cette étude a mis en évidence une importante variation génétique et phénotypique au sein d'individus de la même population. Des différences au niveau de traits de croissance, héritables et liés à la valeur sélective, indiquent que la variation génétique observée entre isolats n'est pas entièrement neutre. Dans le Chapitre 3, je montre que les différences génétiques entre isolats de CEA d'une population provoquent de la variation dans la croissance des plantes. L'effet des isolats dépend des conditions environnementales et varie de bénéfique à parasitique. Dans le Chapitre 4, je montre que des traits de croissance de CEA varient significativement dans des environnements contrastés. J'ai détecté de fortes interactions entre différents génotypes de CEA et différentes espèces de plantes. Ceci suggère que dans un environnement hétérogène, la sélection pourrait localement favoriser différents génotypes de CEA, maintenant ainsi la diversité génétique dans la population. Les résultats de ce travail aident à mieux comprendre l'importance écologique de la variation intraspécifique des CEA. La possibilité de pouvoir cultiver des individus d'une population de CEA au laboratoire nous a permis une meilleure compréhension de la génétique de ces champignons. De plus, ce travail est une base pour de futures expériences visant à comprendre l'importance évolutive de la diversité intraspécifique des CEA. Abstract Arbuscular mycorrhizal fungi (A1VIF) have co-evolved with land plants -for over 400 million years. Today, AMF form symbioses with roots of most land plants and are ecologically important because they alter plant growth and affect plant diversity. AMF are obligate biotrophs, obtaining their energy in form of plant-derived photosynthates. In return,- they supply their host plants with phosphorous. These fungi grow and reproduce clonally by hyphae and spores. They are coenocytic and multigenomic, harbouring genetically different nuclei in a common cytoplasm. Many studies have shown different AMF species differentially alter plant growth. Despite the increasing awareness of intraspecific variability the question whether there is any genetic variation among different individuals of the same population has been largely neglected. In Chapter 2, we investigated whether there is genetic diversity in a field population of the AMF G. intraradices. This work revealed that large genetic and heritable phenotypic variation exists in this AMF population. Differences in fitness-related growth traits among isolates suggest that some of the observed genetic variation is not selectively neutral. In Chapter 3, we show that genetic differences among isolates from the same population also cause variation in plant growth. The isolate effects on plant growth depended on the environmental conditions and varied from beneficial to detrimental. In Chapter 4, fitnessrelated growth traits of genetically different isolates were significantly altered in contrasting environments. we detected strong AMF isolate by host species interacfions which suggests that in a heterogeneous environment selection could locally favour different AMF genotypes, thereby maintaining high genetic diversity in the population. The results of this work contribute to the understanding of the ecological importance of intraspecific diversity in AMF. The possibility of culturing individuals of an AMF field population under laboratory condition gave new insights into AMF genetics and lays a foundation for future studies to analyse the evolutionary significance of intraspecific genetic diversity in AMF.

Proyecto de instalación de depuradora para el tratamiento de 1200 m3/día de aguas residuales procedentes de industria de matadero de aves y sala de despiece anexa situados en el T.M. de Bellvís (Pla d’Urgell)

Se considera existente una Unidad Industrial Agraria de Matadero y Sala de Despiece Anexa que consecuencia de los incrementos de matanza y despiece precisa una nueva instalación de depuración de sus aguas residuales, dado que las actuales han quedado obsoletas y no permiten alcanzar los límites de vertido que impone la legislación vigente. Se redacta el presente proyecto en base a la solicitud de la licencia de obras del Proyecto de Instalación de Estación Depuradora de Aguas Residuales (EDAR) con capacidad de tratamiento de 1200 m3/día, que posteriormente se justifica. Dicho proyecto se contempla como un cambio no sustancial dado que se plantea como la sustitución de los equipos actuales de depuración por nuevos equipos que permitan adecuarse a las nuevas condiciones de vertido, mucho más estrictas que las autorizadas actualmente, sin que ello provoque ninguna modificación significativa en los aspectos ambientales y de definición de la actividad principal (matadero y Sala despiece) ya perfectamente legalizada desde el año 1990. Es fundamental indicar que se actúa sobre los equipos de depuración de aguas y tratamiento de fangos, siendo por tanto una sustitución sumamente positiva y que no implica un incremento en los residuos generados sino todo lo contrario. Por parte de Avícola del Pla. se proyecta la nueva EDAR en terrenos de su propiedad que dispone en las parcelas núm. 40 y 41 del polígono 08 de Bellvís.

Estudio de la variabilidad fenotípica para características relacionadas con la adaptación al ambiente mediterráneo en una colección de cultivares tradicionales de trigo harinero (Triticum aestivum L.)

Amb l'objectiu de contribuir al coneixement de la diversitat existent en el germoplasma tradicional espanyol de blat fariner per a característiques relacionades amb la adaptació a l'ambient mediterrani i determinar el seu valor com a font de gens d'interès per a la millora d'aquest cereal, es va caracteritzar una col·lecció de 120 varietats tradicionals espanyoles en un assaig de camp en condicions de secà. Es va determinar la duració de les fases de desenvolupament, es va estudiar el creixement mitjançant fotografia digital i es determinà el contingut en clorofil·la, la depressió de la temperatura de la coberta vegetal i la reflectància espectral en diferents estadis. Els resultats van permetre quantificar la variabilitat disponible en aquest germoplasma e identificar dos grups de varietats.

Proyecto de planta de compostaje con capacidad para tratar 30.000 t/año de residuos sólidos domiciliarios, ubicada en la comuna de Padre Hurtado, Región Metropolitana, Chile

En aquest projecte s’ha dissenyat una planta de compostatge amb capacitat per tractar 30.000 t/dia de residus sòlids domiciliaris provinents de l’Àrea Metropolitana de Santiago de Xile. El compostatge es realitza mitjançant una descomposició en túnels y una maduració en piles estàtiques, amb una preselecció del impropis completament mecanitzada y un tractament dels gasos mitjançant un biofiltre. Aquest disseny s’ha fet de tal manera que s’eviti en la major mesura del possible l’emissió de males olors.

Aproximación de química genómica para el entendimiento de la repuesta defensiva vegetal frente a patógenos: Identificación de moléculas antagonistas y agonistas de la regulación transcripcional en el mutante ocp1 de Arabidopsis thaliana

La genètica química en plantes constitueix una poderosa ferramenta en auge. Per a profunditzar en l’enteniment dels mecanismes defensius vegetals front a l’atac de microorganismes patògens es va realitzar un rastreig de molècules moduladores de l’expressió del gen Ep5C, que s’activa en resposta a l’aplicació de H2O2 y a l’atac de Pseudomonas syringae. S’ha utilizat el mutant ocp1 d’ Arabidopsis thaliana, obtés per mutagènesi a partir de plantes transgèniques pEp5C::GUS. Coneguda la relació d’Ep5C amb la RdDM gràcies a la implicació funcional d’OCP1 i OCP11, s’identifica a MOD18, MOD2 i MOD1 com a potencials molècules implicades en aquesta ruta. A més a més, s’identifica a MOD1 com a molècula activadora de les defenses a través de la ruta mediada per àcid salicílic.

Variabilitat espacial de les propietats hidrològiques del sòl i canvis per la transformació del terreny en una vessant a la comarca del Priorat

En els darrers anys s’estan duent a terme transformacions dels sòl en la comarca del Priorat per plantar noves vinyes. Les transformacions realitzades han consistit en volteig d’horitzons i trituració de material, comportant canvis importants en les propietats físiques, químiques i hidrològiques del sòl. S’han identificat i quantificat els canvis, evidenciant alteracions importants en molts paràmetres, com una reducció de la matèria orgànica, capacitat de retenció d’aigua i conductivitat hidràulica, que dificulten l’estabilitat estructural del sòl, augmentant-ne l’escolament superficial i l’erosió, i dificultant el correcte desenvolupament de les plantes.

Caracterización de Cryphonectria hypovirus (CHV) mediante patrones RFLP en cepas hipovirulentas de Cryphonectria parasitica (Murrill) M.E. Barr de Cataluña

La detecció de soques hipovirulentes a Catalunya ha fet necessari l'estudi genètic de Cryphonectria hypovirus. Mitjançant mostrejos, es van obtenir les soques hipovirulentes i es va comprovar el seu caràcter hipovirulent mitjançant l'extracció del dsRNA. Mitjançant RT-PCR i RFLP es va estudiar la diversitat genètica de les poblacions de Cryphonectria hypovirus. En aquest estudi s'ha observat que la hipovirulència a Catalunya és encara un fenomen localitzat. D'altra banda, s'ha obervat certa diversitat genètica del hipovirus, fet que suggereix que C. hypovirus va ser introduït a Catalunya reiterades vegades. Aquestes reiterades introduccions de C. hypovirus també s'han observat a nivell parcel•lari. La majoria de les mostres pertanyen al subtipus CHV1-I, la qual cosa significa que és d'esperar un increment de la presència del hipovirus a les masses, en ser aquest subtipus el més adequat per dispersar en el medi. S'han detectat altres soques amb patrons RFLP encara no descrits, que podrien pertànyer a altres subtipus. Per tant, s'hauria de fer un estudi genètic més detallat d'aquestes mostres. D'altra banda, hi ha certa diversitat de GCVs associada a les soques amb l'hipovirus. Aquest fet podria suggerir que els GCVs presents a Catalunya tenen una bona capacitat per transmetre el virus o bé seria una altra evidència que C. hypovirus ha estat introduït reiteradament a Catalunya. Finalment s'ha detectat una zona especialment interessant amb diversitat de hipovirus i amb hipovirus encara no descrits, així com soques que podrien pertànyer a CHV1-E. Això suggereix que a la zona podria haver encara més diversitat del hipovirus i per tant podria ser interessant realitzar-hi nous mostreigs.

Two distinct plant respiratory physiotypes might exist which correspond to fast-growing and slow-growing species

The origin of the carbon atoms in CO2 respired by leaves in the dark of several plant species has been studied using 13C/12C stable isotopes. This study was conducted using an open gas exchange system for isotope labeling that was coupled to an elemental analyser and further linked to an isotope ratio mass spectrometer (EA-IRMS) or coupled to a gas chromatography-combustion-isotope ratio mass spectrometer (GC-C-IRMS). We demonstrate here that the carbon, which is recently assimilated during photosynthesis, accounts for nearly ca. 50% of the carbon in the CO2 lost through dark respiration after illumination in fast-growing and cultivated plants and trees and, accounts for only ca. 10% in slow-growing plants. Moreover, our study shows that fast- growing plants, which had the largest percentages of newly fixed carbon of leaf-respired CO2 , were also those with the largest shoot/root ratios, whereas slow-growing plants showed the lowest shoot/root values.

Influence of "historic" photoperiod during stem elongation on the number of fertile florets in wheat

Extending the duration of the late reproductive phase in wheat has been proposed as a possible avenue to improve spike fertility. There is a positive correlation between the number of fertile florets and the duration of the stem elongation phase when this phase is varied by extended photoperiod. Photoperiod treatments imposed during the vegetative period also influence the duration of stem elongation. The present study analysed the effect of long photoperiod (19 h) of different duration (10, 12, 14, 18 or 22 d) imposed before the onset of stem elongation on floret fertility in wheat. It was found that the length of the stem elongation phase was modified by earlier ‘historic ’ photoperiod treatments imposed during previous phases. However, neither the number of fertile florets per spike nor the spikelet fertility was affected significantly by these historic treatments. The results of the study therefore showed that an increased duration of the late reproductive phase was ineffective in increasing the number of fertile florets, unless the length of that phase was directly altered by current photoperiod.

Earliness per se and its dependence upon temperature in diploid wheat lines differing in the major gene Eps-Am1 alleles

Differences in development among wheat cultivars are not only restricted to photoperiod and vernalization responses. When both requirements are fully satisfied differences may still arise due to earliness per se. It is not clear at present to what extent this trait is ‘ intrinsically ’ expressed (a constitutive trait) independently of the environmental conditions so that it might be selected under any thermal condition or if it may be altered to the extent of showing a crossover interaction with temperature in which the ranking of wheat genotypes may be altered. The present study assessed the influence of temperature on the intrinsic earliness for lines of diploid wheat characterized for their differences in a major gene for intrinsic earliness, but also possibly differing in their genetic background for other factors controlling this polygenic trait. To do so the lines were grown individually in two temperature regimes (16 and 23 xC) under long days having previously been fully vernalized. Multiple comparisons analyses were carried out among lines of the same allelic group for the Eps-Am1 gene. Results indicated that within each group there were lines that did not differ in their earliness per se, others differed but without exhibiting any linertemperature interaction and finally different types of interaction were shown, including cases where the ranking of lines was altered depending on the growing temperature. It is thus possible that the selection of a genotype based on its earliness per se in an environment might not represent the same performance in another location where temperature varied significantly.

Grain yield, carbon isotope discrimination and mineral content in mature kernels of barley under irrigated and rainfed conditions

The relationship between yield, carbon isotope discrimination and ash content in mature kernels was examined for a set of 13 barley (Hordeum vulgare) cultivars. Plants were grown under rainfed and well-irrigated conditions in a Mediterranean area. Water deficit caused a decrease in both grain yield and carbon isotope discrimination (Δ). The yield was positively related to Δ and negatively related to ash content, across genotypes within each treatment. However, whereas the correlation between yield and Δ was higher for the set of genotypes under well-irrigated (r=0.70, P<0.01) than under rainfed (r=0.42) conditions, the opposite occurred when yield and ash content were related, ie r=-0.38 under well-irrigated and r=-0.73, (P<0.01) under rainfed conditions. Carbon isotope discrimination and ash content together account for almost 60% of the variation in yield, in both conditions. There was no significant relationship (r=-0.15) between carbon isotope discrimination and ash content in well-irrigated plants, whereas in rainfed plants, this relationship, although significant (r=-0.54, P< 0.05), was weakly negative. The concentration of several mineral elements was measured in the same kernels. The mineral that correlated best with ash content, yield and A, was K. For yield and Δ, although the relationship with K followed the same pattern as the relationhip with ash content, the correlation coefficients were lower. Thus, mineral accumulation in mature kernels seems to be independent of transpiration efficiency. In fact, filling of grains takes place through the phloem pathway. The ash content in kernels is proposed as a complementary criterion, in addition to kernel Δ, to assess genotype differences in barley grain yield under rainfed conditions.

Las semillas y los frutos arqueológicos: aportación a la reconstrucción paleoambiental

La contribución de los análisis de semillas y frutos a la reconstrucción paleoambiental es más reducida que la de otras disciplinas paleobotánicas, aunque su aportación es fundamental ya que permite identificar a nivel de especie numerosas plantas. No obstante, los problemas en su interpretación son múltiples, lo que hace muy compleja su interpretación paleoecológica. La principal dificultad deriva del hecho de que la mayor parte de los restos provienen de yacimientos arqueológicos, a los cuales han llegado como resultado directo o indirecto de una actividad antrópica. Los de plantas silvestres -mejores indicadoras del entorno de las zonas de hábitat- se conservan principalmente en condiciones anaeróbicas, siendo, pues, los yacimientos de medio húmedo los idóneos para el estudio paleoambiental.

Background, current status and future prospects of transgenic crop plant development

Les plantes transgèniques són una part integral de l’agricultura contemporània. Durant l’any 2006 més de noranta milions d’hectàrees de plantes transgèniques van ser cultivades en vint-i-un països. Des de la comercialització de la primera planta transgènica el 1996 els nivells d’adopció d’aquests cultius han augmentat anualment amb percentatges de dos dígits. El desenvolupament i la comercialització de les plantes transgèniques van lligats estretament al comerç mundial, a la globalització, a la disponibilitat de suficient menjar, a la protecció del medi ambient i del consumidor i a la propietat intel·lectual. En aquest article exposem els avenços més recents i les tendències actuals en el desenvolupament dels cultius transgènics i de la seva utilització. També ens fem ressò d’alguns assumptes no científics que s’han de solucionar abans que aquests cultius arribin al màxim del seu potencial, proporcionant una agricultura més sostenible i ecològica. Finalment, ressaltarem la importància de com les plantes transgèniques poden contribuir en la disponibilitat de menjar i en la millora de la pobresa en els països en vies de desenvolupament.

When cholesterol is not cholesterol: a note on the enzymatic determination of its concentration in model systems containing vegetable extracts

Background: Experimental evidences demonstrate that vegetable derived extracts inhibit cholesterol absorption in the gastrointestinal tract. To further explore the mechanisms behind, we modeled duodenal contents with several vegetable extracts. Results: By employing a widely used cholesterol quantification method based on a cholesterol oxidase-peroxidase coupled reaction we analyzed the effects on cholesterol partition. Evidenced interferences were analyzed by studying specific and unspecific inhibitors of cholesterol oxidase-peroxidase coupled reaction. Cholesterol was also quantified by LC/MS. We found a significant interference of diverse (cocoa and tea-derived) extracts over this method. The interference was strongly dependent on model matrix: while as in phosphate buffered saline, the development of unspecific fluorescence was inhibitable by catalase (but not by heat denaturation), suggesting vegetable extract derived H2O2 production, in bile-containing model systems, this interference also comprised cholesterol-oxidase inhibition. Several strategies, such as cholesterol standard addition and use of suitable blanks containing vegetable extracts were tested. When those failed, the use of a mass-spectrometry based chromatographic assay allowed quantification of cholesterol in models of duodenal contents in the presence of vegetable extracts. Conclusions: We propose that the use of cholesterol-oxidase and/or peroxidase based systems for cholesterol analyses in foodstuffs should be accurately monitored, as important interferences in all the components of the enzymatic chain were evident. The use of adequate controls, standard addition and finally, chromatographic analyses solve these issues.