Plant-microbe interactions and the new biotechnological methods of plant disease control

Plants constitute an excellent ecosystem for microorganisms. The environmental conditions offered differ considerably between the highly variable aerial plant part and the more stable root system. Microbes interact with plant tissues and cells with different degrees of dependence. The most interesting from the microbial ecology point of view, however, are specific interactions developed by plant-beneficial (either non-symbiotic or symbiotic) and pathogenic microorganisms. Plants, like humans and other animals, also become sick, but they have evolved a sophisticated defense response against microbes, based on a combination of constitutive and inducible responses which can be localized or spread throughout plant organs and tissues. The response is mediated by several messenger molecules that activate pathogen-responsive genes coding for enzymes or antimicrobial compounds, and produces less sophisticated and specific compounds than immunoglobulins in animals. However, the response specifically detects intracellularly a type of protein of the pathogen based on a gene-for-gene interaction recognition system, triggering a biochemical attack and programmed cell death. Several implications for the management of plant diseases are derived from knowledge of the basis of the specificity of plant-bacteria interactions. New biotechnological products are currently being developed based on stimulation of the plant defense response, and on the use of plant-beneficial bacteria for biological control of plant diseases (biopesticides) and for plant growth promotion (biofertilizers)

Foliar photochemical processes and carbon metabolism under favourable and adverse winter conditions in a Mediterranean mixed forest, Catalonia (Spain)

Evergreen trees in the Mediterranean region must cope with a wide range of environmental stresses from summer drought to winter cold. The mildness of Mediterranean winters can periodically lead to favourable environmental conditions above the threshold for a positive carbon balance, benefitting evergreen woody species more than deciduous ones. The comparatively lower solar energy input in winter decreases the foliar light saturation point. This leads to a higher susceptibility to photoinhibitory stress especially when chilly (< 12 C) or freezing temperatures (< 0 C) coincide with clear skies and relatively high solar irradiances. Nonetheless, the advantage of evergreen species that are able to photosynthesize all year round where a significant fraction can be attributed to winter months, compensates for the lower carbon uptake during spring and summer in comparison to deciduous species. We investigated the ecophysiological behaviour of three co-occurring mature evergreen tree species (Quercus ilex L., Pinus halepensis Mill., and Arbutus unedo L.). Therefore, we collected twigs from the field during a period of mild winter conditions and after a sudden cold period. After both periods, the state of the photosynthetic machinery was tested in the laboratory by estimating the foliar photosynthetic potential with CO2 response curves in parallel with chlorophyll fluorescence measurements. The studied evergreen tree species benefited strongly from mild winter conditions by exhibiting extraordinarily high photosynthetic potentials. A sudden period of frost, however, negatively affected the photosynthetic apparatus, leading to significant decreases in key physiological parameters such as the maximum carboxylation velocity (Vc,max), the maximum photosynthetic electron transport rate (Jmax), and the optimal fluorometric quantum yield of photosystem II (Fv/Fm). The responses of Vc,max and Jmax were highly species specific, with Q. ilex exhibiting the highest and P. halepensis the lowest reductions. In contrast, the optimal fluorometric quantum yield of photosystem II (Fv/Fm) was significantly lower in A. unedo after the cold period. The leaf position played an important role in Q. ilex showing a stronger winter effect on sunlit leaves in comparison to shaded leaves. Our results generally agreed with the previous classifications of photoinhibition-tolerant (P. halepensis) and photoinhibitionavoiding (Q. ilex) species on the basis of their susceptibility to dynamic photoinhibition, whereas A. unedo was the least tolerant to photoinhibition, which was chronic in this species. Q. ilex and P. halepensis seem to follow contrasting photoprotective strategies. However, they seemed equally successful under the prevailing conditions exhibiting an adaptive advantage over A. unedo. These results show that our understanding of the dynamics of interspecific competition in Mediterranean ecosystems requires consideration of the physiological behaviour during winter which may have important implications for long-term carbon budgets and growth trends.

Ninety-day oral toxicity studies on two genetically modified maize MON810 varieties in Wistar Han RCC rats (EU 7th Framework Programme project GRACE)

The GMO Risk Assessment and Communication of Evidence (GRACE; www.grace-fp7.eu) project is funded by the European Commission within the 7th Framework Programme. A key objective of GRACE is to conduct 90-day animal feeding trials, animal studies with an extended time frame as well as analytical, in vitro and in silico studies on genetically modified (GM) maize in order to comparatively evaluate their use in GM plant risk assessment. In the present study, the results of two 90-day feeding trials with two different GM maize MON810 varieties, their near-isogenic non-GM varieties and four additional conventional maize varieties are presented. The feeding trials were performed by taking into account the guidance for such studies published by the EFSA Scientific Committee in 2011 and the OECD Test Guideline 408. The results obtained show that the MON810 maize at a level of up to 33 % in the diet did not induce adverse effects in male and female Wistar Han RCC rats after subchronic exposure, independently of the two different genetic backgrounds of the event

Palmeres que ensumen diamants

Totes les plantes estan adaptades a viure en unes condicions ambientals concretes i en un determinat tipus del sòl. La relació que s'estableix entre la vegetació i la composició mineralògica del sòl ha fet que els geòlegs, quan busquen jaciments, es fixin, entre moltes altres dades, en les plantes que hi creixen. Stephen E. Haggerty i els seus col·laboradors, de la Universitat Internacional de Florida, als EUA, han descobert un tipus de palmera que creix únicament en indrets rics en diamants, en zones tropicals humides. La seva proposta, que recull la revista Economic Geology, és utilitzar aquesta correlació com un indicador per buscar nous jaciments, la qual cosa facilitaria la tasca i evitaria malmetre el medi ambient en prospeccions infructuoses.

Control de 6 respiròmetres i anàlisi de les dades

L’aplicació de tècniques respiromètriques és de recent innovació dins l’estudi dels tractaments d’aigües residuals. Aquest conjunt de tècniques ens permeten analitzar dos processos importants dins una planta de tractament biològic: el creixement de la biomassa i el consum del substrat. Això fa que siguin una eina amb gran potencial en l’avaluació dels sistemes de tractament biològic d’aigües residuals. L’objectiu principal d’aquest treball es la realització d’una aplicació capaç de controlar el funcionament de 6 respiròmetres, gestionant el procés del mostreig de les respirometries i l’anàlisi de les dades obtingudes, per obtenir el substrat ràpidament biodegradable (Ss) per a mostres d’aigua residual, i la taxa màxima de creixement específic per a mostres de compost. L’aplicació s’ha desenvolupat sobre l’entorn Microsoft Access, on s’integren la base de dades amb les mostres i els resultats de les respirometries, i els formularis de control que ens permeten gestionar i controlar els processos de mostreig i anàlisi. L’aplicació es comunica amb els sensors i actuadors dels respiròmetres a través del control ActiveX, ADS-OCX, subministrat per TwinCAT, que ens permet capturar les lectures dels sensors i controlar el funcionament dels actuadors. Aquests elements estan connectats a mòduls descentralitzats d’entrades i sortides, comunicats mitjançant el bus Ethernet amb el PC-Industrial, on s’executa l’aplicació. Un cop finalitzada l’aplicació, aquesta controla correctament el mostreig de les respirometries, registrant les lectures de les sondes a la base de dades i controlant l’activació de les vàlvules del respiròmetre. Partint de les mostres obtingudes, o de respirometries externes, importades des de Microsoft Excel, s’ha comprovat el correcte funcionament en el càlcul del substrat ràpidament biodegradable (Ss) i la taxa màxima de creixement específic. Amb l’aplicació desenvolupada, s’ha comprovat el funcionament i les possibilitats que ens ofereix TwinCAT alhora de controlar mòduls d’entrades i sortides, així com la seva comunicació amb aplicacions com Microsoft Access. Això pot afavorir a la utilització d’aquest tipus de tecnologia, per aplicacions futures.

Control de la derivació de l'aigua de reg de Masjoan

RESUM Masjoan és una masia del segle XII on resideix la família Masferrer des del 1710. Actualment a Masjoan l’activitat principal és el cultiu i venta de plantes ornamentals, i l’explotació forestal per obtenir fusta. Pel que fa a l’aigua, tant per a la realització de l’activitat professional com per al subministrament de la casa, aquesta prové de mines d’aigua natural situades en la finca. L’objectiu d’aquest TFC ha estat dissenyar un sistema autònom per automatitzar el procés de derivació de l’aigua procedent d’una mina, i d’aquesta manera aprofitar millor els recursos naturals dels que és disposa. El desenvolupament d’aquest sistema, comprèn la selecció i configuració de sensors i actuadors, el disseny del circuit amb la realització de la placa, el disseny del sistema d’alimentació autònom, el software que controla el sistema, i dimensionar la resta d’elements de la instal•lació. Tot el sistema està controlat per un microcontrolador PIC16F876 i alimentat per un mòdul solar de 4W. En el disseny s’ha procurat, sobredimencionar les diferents etapes per possibles ampliacions o modificacions del sistema i que el circuit procures optimitzar el consum d’energia. Com a conclusions cal dir que s’han assolit els objectius proposats amb èxit. S’ha aconseguit un disseny funcional i estable que actualment es troba en funcionament.

Estudi per a la construcció de l'EDAR mitjançant filtres verds de la Nou de Gaià (Tarragonès)

El tractament de les aigües en nuclis menors de 2000 habitants es troba pendent de completar per part de l’Agència Catalana de l’Aigua més concretament al corresponent Pla de Sanejament d’Aigües Residuals Urbanes (PSARU). El nucli de La Nou de Gaià (al Tarragonès) es troba pendent de la construcció de la corresponent instal·lació de sanejament, projectada al 2007. Alternativament a les depuradores tradicionals basades en l’ús de formigó (o materials alternatius) i en la despesa elèctrica per assegurar una aeració i una evacuació dels fangs generats, existeixen tecnologies “toves”. Aquestes tecnologies, també conegudes com a “verdes”, es basen en imitar els sistemes naturals maximitzant el seu potencial d’autodepuració. A grans trets existeixen dos formes de depurar les aigües de forma ecològica”: llacunatges (existeix una capa d’aigua lliure) i filtres verds. El present estudi es basa en l’aplicació de filtres verds de morfologia vertical i flux subsuperficial, plantat amb canyes dels generes Scirpus o Phragmites. El resultat han estat 4 bases de 35*35 per a tractar un cabal de 150 m3/d i una població equivalent de 1272.

Eficiència energètica aplicada a les instal·lacions de la Universitat de Vic

En termes generals, es pot definir l’Eficiència Energètica com la reducció del consum d’energia mantenint els mateixos serveis energètics, sense disminuir el nostre confort i qualitat de vida, protegint el medi ambient, assegurant el proveïment i fomentant un comportament Sostenible al seu ús. L’objectiu principal d’aquest treball, és reduir el consum d’energia i terme de potència contractat a la Universitat de Vic, aplicant un programa d’estalvi amb mesures correctores en el funcionament de les seves instal·lacions o espais. Per tal de poder arribar a aquest objectiu marcat, prèviament s’ha realitzat un estudi acurat, obtenint tota la informació necessària per poder aplicar les mesures correctores a la bossa més important de consum. Un cop trobada, dur a terme l’estudi de la viabilitat de la inversió de les mesures correctores més eficients, optimitzant els recursos destinats. L’espai on s’ha dut a terme l’estudi, ha estat a l’edifici F del Campus Miramarges, seguint les indicacions d’Arnau Bardolet (Cap de Manteniment de la UVIC). Aquest edifici consta d’un entresol, baixos i quatre plantes. L’equip de mesura que s’ha fet servir per realitzar l’estudi, és de la marca Circutor sèrie AR5-L, aquests equips són programables que mesuren, calculen i emmagatzemen en memòria els principals paràmetres elèctrics en xarxes trifàsiques. Els projectes futurs complementaris que es podrien realitzar a part d’aquest són: instal·lar sensors, instal·lar mòduls convertidors TCP/IP, aprofitar la xarxa intranet i crear un escada amb un sinòptic de control i gestió des d’un punt de treball. Aquest aplicatiu permet visualitzar en una pantalla d’un PC tots els estats dels elements controlats mitjançant un sinòptic (encendre/parar manualment l’enllumenat i endolls de les aules, estat d’enllumenat i endolls de les aules, consums instantanis/acumulats energètics, estat dels passadissos entre altres) i explotar les dades recollides a la base de dades. Cada espai tindria la seva lògica de funcionament automàtic específic. Entre les conclusions més rellevants obtingudes en aquest treball s’observa: · Que és pot reduir la potència contractada a la factura a l’estar per sota de la realment consumida. · Que no hi ha penalitzacions a la factura per consum de reactiva, ja que el compensador funciona correctament. · Que es pot reduir l’horari de l’inici del consum d’energia, ja que no correspon a l’activitat docent. · Els valors de la tensió i freqüència estan dintre de la normalitat. · Els harmònics estan al llindar màxim. Analitzant aquestes conclusions, voldria destacar les mesures correctores més importants que es poden dur a terme: canvi tecnològic a LED, temporitzar automàticament l’encesa i apagada dels fluorescents i equips informàtics de les aules “seguint calendari docent”, instal·lar sensors de moviment amb detecció lumínica als passadissos. Totes les conclusions extretes d’aquest treball, es poden aplicar a tots els edificis de la facultat, prèviament realitzant l’estudi individual de cadascuna, seguint els mateixos criteris per tal d’optimitzar la inversió.

Rhizodeposition of organic carbon by plants with contrasting traits for resource acquisition: responses to different fertility regimes

Background and aims Rhizodeposition plays an important role in mediating soil nutrient availability in ecosystems. However, owing to methodological difficulties (i.e., narrow zone of soil around roots, rapid assimilation by soil microbes) fertility-induced changes in rhizodeposition remain mostly unknown. Methods We developed a novel long-term continuous 13C labelling method to address the effects of two levels of nitrogen (N) fertilization on rhizodeposited carbon (C) by species with different nutrient acquisition strategies. Results Fertility-induced changes in rhizodeposition were modulated by root responses to N availability rather than by changes in soil microbial biomass. Differences among species were mostly related to plant biomass: species with higher total leaf and root biomass also had higher total rhizodeposited C, whereas species with lower root biomass had higher specific rhizodeposited C (per gram root mass). Experimental controls demonstrated that most of the biases commonly associated with this type of experiment (i.e., long-term steady-state labelling) were avoided using our methodological approach. Conclusions These results suggest that the amount of rhizodeposited C from plants grown under different levels of N were driven mainly by plant biomass and root morphology rather than microbial biomass. They also underline the importance of plant characteristics (i.e., biomass allocation) as opposed to traits associated with plant resource acquisition strategies in predicting total C rhizodeposition.

Comparative performance of the stable isotope signatures of carbon, nitrogen and oxygen in assessing early vigour and grain yield in durum wheat

The present paper studied the performance of the stable isotope signatures of carbon (δ13C), nitrogen (δ15N) and oxygen (δ18O) in plants when used to assess early vigour and grain yield (GY) in durum wheat growing under mild and moderate Mediterranean stress conditions. A collection of 114 recombinant inbred lines was grown under rainfed (RF) and supplementary irrigation (IR) conditions. Broad sense heritabilities (H2) for GY and harvest index (HI) were higher under RF conditions than under IR. Broad sense heritabilities for δ13C were always above 0·60, regardless of the plant part studied, with similar values for IR and RF trials. Some of the largest genetic correlations with GY were those shown by the δ13C content of the flag leaf blade and mature grains. Under both water treatments, mature grains showed the highest negative correlations between δ13C and GY across genotypes. Flag leaf δ13C was negatively correlated with GY only under RF conditions. The δ13C in seedlings was negatively correlated, under IR conditions only, with GY but also with early vigour. The sources of variation in early vigour were studied by stepwise analysis using the stable isotope signatures measured in seedlings. The δ13C was able to explain almost 0·20 of this variation under RF, but up to 0·30 under IR. In addition, nitrogen concentration in seedlings accounted for another 0·05 of variation, increasing the amount explained to 0·35. The sources of variation in GY were also studied through stable isotope signatures and biomass of different plant parts: δ13C was always the first parameter to appear in the models for both water conditions, explaining c. 0·20 of the variation. The second parameter (δ15N or N concentration of grain, or biomass at maturity) depended on the water conditions and the plant tissue being analysed. Oxygen isotope composition (δ18O) was only able to explain a small amount of the variation in GY. In this regard, despite the known and previously described value of δ13C as a tool in breeding, δ15N is confirmed as an additional tool in the present study. Oxygen isotope composition does not seem to offer any potential, at least under the conditions of the present study.

Els escarabats inspiren nous materials

La natura és sàvia i, després d'anys d'evolució, ha seleccionat materials amb propietats insuperables. Alguns experts creuen que el 80% de les solucions que la ciència busca estan en els animals i les plantes. S'investiga per aconseguir avions inspirats en el vol del cigne, edificis que imitin la termoregulació dels cactus, banyadors basats en les escates dels taurons per reduir la fricció amb l'aigua i materials tan resistents com les teranyines.

Decrease in the diversity of pyrrolizidine alkaloids of Senecio pterophorus after invasion

Pyrrolizidine alkaloids (PAs) are N-based plant secondary metabolites that function as chemical defenses against vertebrate and invertebrate herbivores. PAs can be highly variable at intraspecific level, both in their absolute and relative concentrations. Changes in the chemical composition of exotic plants when they invade a new environment have been poorly explored. Here we studied the biogeographical variation on PAs in Senecio pterophorus (Asteraceae) in the native region in Eastern South Africa, an expanded region in Western South Africa, and two introduced regions in Australia and Europe. PAs in S. pterophorus were represented by the highly toxic 1,2-unsaturated PAs and the less toxic 1,2-saturated PAs. Our results show a change in the plant chemical composition after invasion. Total PAs concentrations were highest in Australia compared to any other region. Plants from Europe contained the highest relative concentrations of 1,2-saturated PAs. The positive correlation between the chemical and the genetic distances estimated between populations suggests that the chemical profiles in the non-native regions were related to the plant dispersal routes. The decrease in the chemical diversity and the change in the absolute PAs concentrations in S. pterophorus after invasion may have consequences in the interactions between plants and herbivores in the novel habitats.

Invasive populations of Senecio pterophorus are neither more productive nor more plastic than the native populations

Successful plant invaders may have specific morphological and physiological traits that promote invasion in a new habitat. The Evolution of Increased Competitive Ability (EICA) hypothesis predicts that plants released from natural enemies in the introduced habitats are more competitive and perform better than plants from the native populations. An increased phenotypic plasticity may also favour invasion because it allows plants to function under a wider range of environments. In this study we used Senecio pterophorus (Asteraceae) to test whether introduced plant populations are 1)more competitive and 2) more plastic compared with the native populations. We conducted a common garden experiment using plants from the native range (South Africa, Eastern Cape), an expanded range (South Africa, Western Cape) and two introduced ranges (Australia and Europe) under different conditions of water availability. Contrary to the EICA and the increased plasticity hypotheses, plants from the invasive and expanded populations grew less and responded less to watering than those from their native range. These results may be caused by a depleted competition as well as the presence of genetic bottlenecks in the newly invaded areas.

O "Currículo Paralelo" dos estudantes de medicina da Universidade Federal de Minas Gerais

As atividades em busca de complementação da formação e aumento da experiência clínica dos alunos de Medicina - eqüidistantes e livres de controles acadêmicos - configuram o chamado "currículo paralelo". O objetivo deste trabalho foi estudar o "currículo paralelo" dos alunos do ciclo profissional do curso médico da Faculdade de Medicina da UFMG, relativo ao primeiro semestre de 2004. Foram entrevistados 232 alunos, por meio de questionário estruturado, com dez seções, que avaliaram as atividades extracurriculares de plantões, enfermarias, ambulatórios, projetos, grupos de estudo, grupos de raciocínio clínico, extensão e publicações. Cada estudante respondeu sobre o período em curso (primeiro semestre de 2004) e sobre o período anterior. Os resultados mostraram que o "currículo paralelo" estava presente para a grande maioria dos alunos, com 82,5% deles com atividades e uma média de 3,4 por aluno e ocupando, em média, 8,2 horas semanais. A atividade mais presente foi a de extensão, seguida pelas de projetos e plantões. As principais motivações para as atividades foram a aquisição de maior experiência clínica e um melhor currículo.

Interrupções e distrações na sala de cirurgia do trauma: entendendo a ameaça do erro humano

OBJETIVO: Compreender o fator humano como ameaça à segurança do paciente vítima de trauma no centro cirúrgico, traduzindo para a sala de operação algumas regras importantes já aplicadas no campo da aviação. MÉTODOS: A amostra incluiu 50 casos de cirurgia de trauma coletados prospectivamente por observadores em plantões de 12 horas, ,durante seis meses, em um centro de trauma nível I nos Estados Unidos da América. Informações quanto ao tipo de trauma, escore de gravidade e mortalidade foram coletadas, assim como, determinantes de distrações/interrupções e o volume de ruídos na sala de cirurgia durante o ato cirúrgico. RESULTADOS: Ocorreram, em média, 60 interrupções ou distrações durante o ato cirúrgico, na maioria das vezes desencadeado pelo movimento de pessoas na sala. Em pacientes mais graves (ISS > 45), submetidos ao controle de danos, a incidência de distrações foi ainda maior. A média de ruídos na sala de cirurgia do trauma foi muito elevada, com barulho próximo ao de um secador de cabelos. CONCLUSÃO: Interrupções e distrações são frequentes e devem ser estudadas pelo cirurgião do trauma a fim de desenvolver estratégias de prevenção e linhas de defesa para minimizá-las e reduzir seus efeitos.