Transcript and metabolite profiling for the evaluation of tobacco tree and poplar as feedstock for the bio-based industry

The global demand for food, feed, energy and water poses extraordinary challenges for future generations. It is evident that robust platforms for the exploration of renewable resources are necessary to overcome these challenges. Within the multinational framework MultiBioPro we are developing biorefinery pipelines to maximize the use of plant biomass. More specifically, we use poplar and tobacco tree (Nicotiana glauca) as target crop species for improving saccharification, isoprenoid, long chain hydrocarbon contents, fiber quality, and suberin and lignin contents. The methods used to obtain these outputs include GC-MS, LC-MS and RNA sequencing platforms. The metabolite pipelines are well established tools to generate these types of data, but also have the limitations in that only well characterized metabolites can be used. The deep sequencing will allow us to include all transcripts present during the developmental stages of the tobacco tree leaf, but has to be mapped back to the sequence of Nicotiana tabacum. With these set-ups, we aim at a basic understanding for underlying processes and at establishing an industrial framework to exploit the outcomes. In a more long term perspective, we believe that data generated here will provide means for a sustainable biorefinery process using poplar and tobacco tree as raw material. To date the basal level of metabolites in the samples have been analyzed and the protocols utilized are provided in this article.

Further new smut fungi (Ustilaginomycetes) from Australia

Nine new species of smut fungi, belonging to eight genera, are described from Australia: Dermatosorus schoenoplecti Vánky & R.G. Shivas, on Schoenoplectus mucronatus, Entyloma grampiansis Vánky & R.G. Shivas, on Hydrocotyle laxiflora, Macalpinomyces brachiariae Vánky, C. Vánky & R.G. Shivas, on Brachiaria holosericea, M. digitariae Vánky & R.G. Shivas, on Digitaria gibbosa, Restiosporium baloskionis Vánky & R.G. Shivas, on Baloskion tetraphyllum, Thecaphora maireanae R.G. Shivas & Vánky, on Maireana pentagona, Tilletia cape yorkensis Vánky & R.G. Shivas, on Whiteochloa airoides, Urocystis chorizandrae J. Cunnington, R.G. Shivas & Vánky, on Chorizandra enodis, and Ustanciosporium tenellum R.G . Shivas & Vánky, on Cyperus tenellus. New combinations are: Macalpinomyces ordensis(R.G. Shivas & Vánky) Vánky & R.G. Shivas (based on Sporisorium ordense, type on Brachiaria pubigera, Australia), and Sporisorium setariae (McAlpine) Vánky & R.G. Shivas (based on Sorosporium setariae, type on Setaria glauca, Australia).

The extent of population genetic subdivision differs among four co-distributed shark species in the Indo-Australian archipelago

Background: The territorial fishing zones of Australia and Indonesia are contiguous to the north of Australia in the Timor and Arafura Seas and in the Indian Ocean to the north of Christmas Island. The area surrounding the shared boundary consists of a variety of bio-diverse marine habitats including shallow continental shelf waters, oceanic trenches and numerous offshore islands. Both countries exploit a variety of fisheries species, including whaler (Carcharhinus spp.) and hammerhead sharks (Sphyrna spp.). Despite their differences in social and financial arrangements, the two countries are motivated to develop complementary co-management practices to achieve resource sustainability. An essential starting point is knowledge of the degree of population subdivision, and hence fisheries stock status, in exploited species. Results: Populations of four commercially harvested shark species (Carcharhinus obscurus, Carcharhinus sorrah, Prionace glauca, Sphyrna lewini) were sampled from northern Australia and central Indonesia. Neutral genetic markers (mitochondrial DNA control region sequence and allelic variation at co-dominant microsatellite loci) revealed genetic subdivision between Australian and Indonesian populations of C. sorrah. Further research is needed to address the possibility of genetic subdivision among C. obscurus populations. There was no evidence of genetic subdivision for P. glauca and S. lewini populations, but the sampling represented a relatively small part of their distributional range. For these species, more detailed analyses of population genetic structure is recommended in the future. Conclusion: Cooperative management between Australia and Indonesia is the best option at present for P. glauca and S. lewini, while C. sorrah and C. obscurus should be managed independently. On-going research on these and other exploited shark and ray species is strongly recommended. Biological and ecological similarity between species may not be a predictor of population genetic structure, so species-specific studies are recommended to provide new data to assist with sustainable fisheries management.

Estudio de la fertilidad y la dinámica del carbono en el suelo bajo diferentes manejos agronómicos en un cafetal de cuatro años de plantado en el Pacífico de Nicaragua

Se llevó a cabo un estudio en 2004, en el centro Jardín Botánico de UNICAFE (11º54’ N y 98º09’ W) y en el Centro Experimental de Campos Azules del INTA (11º53’59” N y 83º08’59” W), Masaya, Nicaragua. Se utilizó un diseño de bloques completos al azar con 2 repeticiones en Jardín Botánico y una en CECA, evaluándose la fertilidad y dinámica del Carbono en el suelo bajo diferentes manejos agronómicos en un cafetal de cuatro años de plantado. Los tratamientos consistieron en un factor A denominado tipos de sombra y nivel de insumo, siendo: Sombra de leguminosas ( Inga laurina + Samanea saman ) + Orgánico intensivo (MO) y Convencional extensivo (MC), Sombra mixta ( Inga laurina , Simaruba glauca ) + MO y MC, Sombra no leguminosa ( Simaruba glauca , Tabebuia rosea ) + MO y MC y a pleno sol + MC; y el factor B, definido como Sitio de muestreo de suelo con niveles de Calle e Hilera. El muestreo de suelo fue a las profundidades de 0 a 10 cm y de 10 a 20 cm. Se obtuvo una muestra compuesta de 6 submuestras de igual número de puntos distribuidos en la parcela útil, tomando árboles de ambas especies de sombra. La extracción de las submuestras se hizo en un área de un marco de 0.25 m 2 , realizando 3 perforaciones en forma diagonal; las submuestras se homogenizaron y se extrajo la muestra compuesta de 0.5 kg, este procedimiento se realizó en ambos años 2001 y 2004 con la variante que en este último año no se definió el segundo factor B (sitio de muestreo). A cada una de las muestras compuestas se les determinó: El carbono lento, pasivo y tota l para el año 2001, las variables de nitrógeno total (%), P, K, Ca, Mg y CIC (meq / 100 g de suelo) y pH en H 2 O para ambos años (2001 y 2004). Con respecto a las variables Carbono total (%), la biomasa microbiana (% del C), Na (meq / 100 g de suelo) y las relaciones básicas (Ca/K, Mg/K y Ca+Mg/K) se determinaron solamente en el año 2004. Estas se sometieron a un análisis estadístico de varianza (ANDEVA) con una probabilidad α = 0.05 de error, y al comparador de medias Diferencia Mínima Significativa. Los resultados obtenidos indican diferencias estadísticas (P=0.0003) en el pH del suelo a la profundidad de 0–10 cm en 2004, bajo los tratamientos con sombra leguminosa, no leguminosa y mixta con el nivel de insumo MO; manifestando valores mas altos en relación a los MC. Así mismo las vari ables P, K y el Ca disponibles, reflejaron diferencias estadísticas con valores mayores en el año 2004; bajo las sombra leguminosa, no leguminosa y mixta + MO, en ambas profundidades superando a los MC. Mientras que para las relaciones básicas del suelo Ca/K, Mg/K y Ca+Mg/K fueron mas altas bajos los tratamientos MC, principalmente en la combinación de sombra mixta ( I. laurina + S. glauca ). Las relaciones Mg/K y Ca+Mg/K manifestaron los valores mas altos bajo el sitio de hilera en la profundidad de 10 a 20 cm. La CIC y el Na disponible, manifestaron un comportamiento diferente con respecto al sitio de muestreo a la profundidad de 0 a 10cm, al reflejar el valor mas alto de CIC en la calle con 40.2 meq que en la hilera del cafeto; mientras que el Na y el P disponible reflejaron las concentraciones mas altas en el sitio de hilera con valores de 0.57 y 48.0 meq respectivamente. En cuanto a la variable de C lento y pasivo (%) del suelo mantuvieron concentraciones altas bajo todos los tratamientos evaluados en ambas profundidades, la misma tendencia se vio reflejada para la variable de porcentaje relativo de C total de la fracción lenta y pasiva del suelo; con respecto al C total del suelo (2001 y 2004) manifestó una disminución de éste; pero no significativa de su concentración en todos los tratamientos para el año 2004; sin embargo solamente la variable C-microbiano manifestó diferencias estadísticas en la profundidad de 0 - 10 cm reflejando contenidos altos; bajo las sombra mixta y leguminosa con el nivel de insumo MO

Arboles de sombra e intensidad del cultivo afectan el rendimiento de café (Coffea arabica L.) y la valoración ecológica en Masatepe, Nicaragua

En el año 2000 se establecieron dos repeticiones de un ensayo de café, en el Centro de Capacitación y Servicios Regionales del Café del Pacífico Sur – UNICAFE; una tercera repetición fue establecida en el año 2001 en el Centro Experimental Campos Azules (CECA) del INTA, en el Municipio de Masatepe, departamento de Masaya, Nicaragua. El propósito general del ensayo fue evaluar la influencia de diferentes tipos de sombra: Simaruba glauca + Tabebuia rosea (SGTR), Simaruba glauca + Inga laurina (SGIL), Samanea Saman + Tabebuia Rosea (SSTR), Inga laurina + Samanea saman (ILSG) y un cafetal a Pleno sol (PS), con dos niveles de insumo Convencional intensivo (CI) y Convencional moderado (CM), sobre la producción y rendimiento de café oro y la valoraron de los servicios ambientales como Biodiversidad, Captura de carbono, Conservación de suelo y de agua. Además, se incluyeron los tratamientos orgánico intensivo (OI) y Orgánico moderado (OM). Se determinó que la sombra afectó la producción de café oro, pero mejoró el rendimiento en comparación al cultivo a pleno sol. La combinación de sombra de SGTR interactuando con las aplicaciones de insumos orgánicos intensivos, registró mejor producción promedio (2674 kg oro ha -1 ) de la cosecha 5, superando al tratamiento a pleno sol con uso de insumos convencionales intensivo. Cafetales bajo especies arbóreas y nivel de sombra adecuada con un manejo orgánico intensivo pueden llegar a la misma producción que el cultivo a pleno sol con un tratamiento intensivo convencional. Adicional a esto, los sistemas con sombra mejoran la calidad y las condiciones ecológicas, también agregan valor por la madera, leña y frutos producidos y/o el pago por los servicios ambientales. El tratamiento SGTR brindó las mejores condiciones de hábitat y conservación de suelo, sin embargo, respecto a la fijación de carbono la combinación SSIL fue superior (24.41 SGTR vs 92.64 SSIL). Futuras investigaciones deberán evaluar más detalles sobre el efecto, uso y valor ecológico de especies de sombra y su influencia particular en la calidad en taza a diversas altitudes.

Crecimiento y acumulación de nutrientes por los frutos de café (Coffea arabica L.) variedad pacas bajo combinaciones de especies de árboles de sombra y diferentes niveles de fertilización, Masatepe, Nicaragua, 2012

De abril a diciembre de 2012, de un ensayo ya establecido se realizaron dos estudios en el cultivo de café variedad pacas, con el objetivo de determinar las curvas de crecimiento, peso seco y acumulación de nutrientes (N, P, K, Ca y Mg) por los frutos de café. El ensayo de sistemas fue establecido en el año 2000 en el Centro Nacional de Cooperativismo (CENECCOP), Masatepe, Nicaragua donde se establecieron cuatro parcelas grandes con combinación de árboles de sombra maderables y de servicio y una parcela a pleno sol. En las parcelas grandes se establecieron cuatro sub parcelas o niveles de fertilización orgánica (orgánico intensivo y orgánico moderado) y fertilización convencional (convencional intensivo y convencional moderado) para un total de 14 tratamientos. De este ensayo se seleccionaron para el primer experimento dos niveles de sombra (Inga laurina – Samanea saman y Tabebuia rosea – Simaruba glauca) cada parcela grande con los cuatro niveles de insumo. Para el segundo experimento se tomaron los cuatro niveles de sombra (Inga laurina y Simaruba glauca), (Samanea saman y Tabebuia rosea), (Samanea saman e Inga laurina), (Tabebuia rosea y Simaruba glauca) y una parcela a pleno sol. Las variables evaluadas en los frutos de café fueron diámetro polar, diámetro ecuatorial y peso seco. Los frutos se secaron en el horno a 70 °C y posteriormente se utilizó el molino Foss Tecator Cyclotec para obtener una muestra fina. De la muestra molida de los frutos, en el laboratorio de suelo y Agua de la UNA se determinó las concentraciones de N, P, K, Ca y Mg. Se realizó una correlación entre el diámetro polar y diámetro ecuatorial de los frutos en ambos ensayos. Las curvas de crecimiento y peso se ajustaron a regresiones no lineales. El programa usado fue SAS vs 9.1. Los frutos de café con especies leguminosas y combinaciones de leguminosas y no leguminosas y la aplicación de fertilización OI y CM presentaron el mayor crecimiento, mayor peso seco y las más altas concentraciones de nutrientes. El mayor crecimiento de los frutos se da durante la formación, a los primeros 90 días y la mayor acumulación de nutrientes se da entre los 90 y 210 días. Los modelos utilizados para el ajuste de curvas fueron el No Lineal Exponencial y el modelo Probit normal.

Interceptación del agua de lluvia en sistema de café (Coffea arábica L) en monocultivo y agroforestal, CENECOOP, Masaya, Nicaragua, 2013

La intercepción de lluvia por el dosel de la vegetación es uno de los factores que intervienen en la humedad del suelo y escurrimiento, debido a que gran parte retorna a la atmosfera en forma de evaporación. El estudio tiene como propósito analizar la distribución del agua de lluvia a través del proceso de intercepción por dosel en un sistema de café agroforestal y a pleno sol. Los indicadores evaluados fuero el flujo cortical y traslocacion, Índice de área foliar por el método directo en cafetos e indirecto con fotografías hemisféricas en árboles. Se instalaron un total de 76 pluviómetros a 1.80 m. de altura y 54 pluviómetros distribuidos debajo de los arbustos de café, se monitoreo el flujo cortical en árboles y cafetos, en un sistema de tres parcelas bajo sombra y una parcela a pleno sol. Un total de 36 eventos, fueron analizados, eliminando los datos de escurrimiento de fuste que rebasaron su capacidad de almacenamiento. Como resultado en los árboles de roble (T. rosea) presentaron mayor flujo cortical que el acetuno (S. glauca), debido a la arquitectura del dosel y las características de la corteza del fuste del árbol. El flujo de translocación del roble fue similar al del acetuno. Y la interceptación en Roble fue (30,5 mm), mayor al de acetuno con (28,8 mm). La interceptación en los arbustos de café fue mayor bajo sombra con (105,3 mm) a los cafetos a pleno sol con (62,47 mm). Este estudio preliminar sugiere continuar desarrollando esta metodología para obtener balances hídricos en sistemas agroforestales con café.

Food habits and dietary variability of pelagic nekton off Oregon and Washington, 1979-1984

The food habits of 20 species of pelagic nekton were investigated from collections made with small-mesh purse seines from 1979-84 off Washington and Oregon. Four species (spiny dogfish, Squalus acanthias; soupfin shark, Galeorhinus zyopterus; blue shark, Prionace glauca; and cutthroat trout, Salmo clarki) were mainly piscivorous. Six species (coho salmon, Oncorhynchus kisutch; chinook salmon, O. tshawytscha; black rockfish, Sebastes melanops; yellowtail rockfish, S. f1avidus; sablefish, Anoplopoma fimbria; and jack mackerel, Trachurus symmetricus) consumed both nektonic and planktonic organisms. The remaining species (market squid, Loligo opalescens; American shad, Alosa sapidissima; Pacific herring, Clupea harengus pallasi; northern anchovy, Engraulis mordax; pink salmon, O. gorbuscha; surf smelt, Hypomesus pretiosus; Pacific hake, Merluccius productus; Pacific saury, Cololabis saira; Pacific mackerel, Scomber japonicus; and medusafish, Icichthys lockingtom) were primarily planktonic feeders. There were substantial interannual, seasonal, and geographic variations in the diets of several species due primarily to changes in prey availability. Juvenile salmonids were not commonly consumed by this assemblage of fishes (PDF file contains 36 pages.)

Postrelease survival, vertical and horizontal movements, and thermal habitats of five species of pelagic sharks in the central Pacific Ocean

From 2001 to 2006, 71 pop-up satellite archival tags (PSATs) were deployed on five species of pelagic shark (blue shark [Prionace glauca]; shortfin mako [Isurus oxyrinchus]; silky shark [Carcharhinus falciformis]; oceanic whitetip shark [C. longimanus]; and bigeye thresher [Alopias superciliosus]) in the central Pacific Ocean to determine species-specific movement patterns and survival rates after release from longline fishing gear. Only a single postrelease mortality could be unequivocally documented: a male blue shark which succumbed seven days after release. Meta-analysis of published reports and the current study (n=78 reporting PSATs) indicated that the summary effect of postrelease mortality for blue sharks was 15% (95% CI, 8.5–25.1%) and suggested that catch-and-release in longline fisheries can be a viable management tool to protect parental biomass in shark populations. Pelagic sharks displayed species-specific depth and temperature ranges, although with significant individual temporal and spatial variability in vertical movement patterns, which were also punctuated by stochastic events (e.g., El Niño-Southern Oscillation). Pelagic species can be separated into three broad groups based on daytime temperature preferences by using the unweighted pair-group method with arithmetic averaging clustering on a Kolmogorov-Smirnov Dmax distance matrix: 1) epipelagic species (silky and oceanic whitetip sharks), which spent >95% of their time at temperatures within 2°C of sea surface temperature; 2) mesopelagic-I species (blue sharks and shortfin makos, which spent 95% of their time at temperatures from 9.7° to 26.9°C and from 9.4° to 25.0°C, respectively; and 3) mesopelagic-II species (bigeye threshers), which spent 95% of their time at temperatures from 6.7° to 21.2°C. Distinct thermal niche partitioning based on body size and latitude was also evident within epipelagic species.

Effects of lunar cycle and fishing operations on longline-caught pelagic fish: fishing performance, capture time, and survival of fish

Commercial longline fishing data were analyzed and experiments were conducted with gear equipped with hook timers and timedepth recorders in the Réunion Island fishery (21°5ʹS lat., 53°28ʹE long.) to elucidate direct and indirect effects of the lunar cycle and other operational factors that affect catch rates, catch composition, fish behavior, capture time, and fish survival. Logbook data from 1998 through 2000, comprising 2009 sets, indicated that swordfish (Xiphias gladius) catch-per unit of effort (CPUE) increased during the first and last quarter of the lunar phase, whereas albacore (Thunnus alalunga) CPUE was highest during the full moon. Swordfish were caught rapidly after the longline was set and, like bigeye tuna (Thunnus obesus), they were caught during days characterized by a weak lunar illumination—mainly during low tide. We found a significant but very low influence of chemical lightsticks on CPUE and catch composition. At the time the longline was retrieved, six of the 11 species in the study had >40% survival. Hook timers indicated that only 8.4% of the swordfish were alive after 8 hours of capture, and two shark species (blue shark [Prionace glauca] and oceanic whitetip shark [Carcharhinus longimanus]) showed a greater resilience to capture: 29.3% and 23.5% were alive after 8 hours, respectively. Our results have implications for current fishing practices and we comment on the possibilities of modifying fishing strategies in order to reduce operational costs, bycatch, loss of target fish at sea, and detrimental impacts on the environment.

Increases in the relative abundance of mid-trophic level fishes concurrent with declines in apex predators in the subtropical North Pacific, 1996–2006

Catch rates for the 13 most abundant species caught in the deep-set Hawaii-based longline fishery over the past decade (1996–2006) provide evidence of a change among the top North Pacific subtropical predators. Catch rates for apex predators such as blue shark (Prionace glauca), bigeye (Thunnus obesus) and albacore (Thunnus alalunga) tunas, shortbill spearfish (Tetrapturus angustirostris), and striped marlin (Tetrapturus audax) declined by 3% to 9% per year and catch rates for four midtrophic species, mahimahi (Coryphaena hippurus), sickle pomfret (Taractichthys steindachneri), escolar (Lepidocybium flavobrunneum), and snake mackerel (Gempylus serpens), increased by 6% to 18% per year. The mean trophic level of the catch for these 13 species declined 5%, from 3.85 to 3.66. A shift in the ecosystem to an increase in midtrophic-level, fast-growing and short-lived species is indicated by the decline in apex predators in the catch (from 70% to 40%) and the increase in species with production to biomass values of 1.0 or larger in the catch (from 20% to 40%). This altered ecosystem may exhibit more temporal variation in response to climate variability.

Incidental catch and estimated discards of pelagic sharks from the swordfish and tuna fisheries in the Mediterranean Sea

Large pelagic sharks are caught incidentally in the swordfish and tuna fisheries of the Mediterranean Sea. In our study, twelve shark species were documented as bycatch over three years from 1998 to 2000. Blue shark (Prionace glauca) was the predominant species in all gears and areas examined. Shortfin mako (Isurus oxyrinchus), common thresher shark (Alopias vulpinus), and tope shark (Galeorhinus galeus) were the next most abundant shark species—found in more than half of the areas sampled. Catch composition varied both in the areas and gears investigated. Sharks represented 34.3% in weight of total catches sampled in the Alboran Sea and 0.9% in the Straits of Sicily. Higher shark catches were observed in the swordfish longline fishery, where a nominal CPUE value reached 3.8 sharks/1000 hooks in the Alboran Sea. Size distribution by fishing gear varied significantly. Albacore longline catches consisted mainly of juveniles, whereas subadult and adult specimens were more frequent in the swordfish longline and driftnet fishery. The percentage of sharks brought onboard alive was exceptionally high; only 5.1% of the specimens died. Few discards (seven blue shark) were recorded in the Greek longline fleet during onboard sampling in the Aegean Se

Characteristics of Shark Bycatch Observed on Pelagic Longlines off the Southeastern United States, 1992–2000

Data collected by fisheries observers aboard U.S. pelagic longline vessels were examined to quantify and describe elasmobranch bycatch off the southeastern U.S. coast (lat. 22°–35°N, long. 71°–82°W). From 1992 to 2000, 961 individual longline hauls were observed, during which 4,612 elasmobranchs (15% of the total catch) were documented. Of the 22 elasmobranch species observed, silky sharks, Carcharhinus falciformis, were numerically dominant (31.4% of the elasmobranch catch). The catch status of the animals (alive or dead) when the gear was retrieved varied widely depending on the species, with high mortalities seen for the commonly caught silky and night, C. signatus, sharks and low mortalities for rays (Dasyatidae and Mobulidae), blue, Prionace glauca; and tiger, Galeocerdo cuvier; sharks. Discard percentages also varied, ranging from low discards (27.6%) for shortfin mako, Isurus oxyrinchus, to high discards for blue (99.8%), tiger (98.5%), and rays (100%). Mean fork lengths indicated the majority of the observed by-catch — regardless of species — was immature, and significant quarterly variation in fork length was found for several species including silky; dusky, C. obscurus; night; scalloped hammerhead, Sphyrna lewini; oceanic whitetip, C. longimanus; and sandbar, C. plumbeus; sharks. While sex ratios overall were relatively even, blue, tiger, and scalloped hammerhead shark catches were heavily dominated by females. Bootstrap methods were used to generate yearly mean catch rates (catch per unit effort) and 95% confidence limits; catch rates were generally variable for most species, although regression analysis indicated significant trends for night, oceanic whitetip, and sandbar sharks. Analysis of variance indicated significant catch rate differences among quarters for silky, dusky, night, blue, oceanic whitetip, sandbar, and shortfin mako sharks.

Review of a Small-scale Pelagic Longline Fishery off Northeastern Brazil

The annual catches of four small longliners operating off northeast Brazil from 1983 to 1997 were examined across different areas and locations. The total catch comprised tunas (30%), sharks (54%), billfishes (12%), and other fish species (4%). Fishing strategy and annual composition of catches showed large spatial and temporal variabilities with the dominant catches alternating among yellowfin tuna, Thunnus albacares; gray sharks, Carcharhinus spp.; and blue shark, Prionace glauca. Catches of blue and gray sharks showed a significant interaction among seamounts, with gray sharks occurring in maximum abundance around those seamounts that had relatively deep summits and low-sloping depth profiles. Results are discussed in terms of the various factors that may have influenced distribution of effort.