Pedogeomorphology, geochronology and paleobotany of soil profiles obtained in the Nagqu area, central Tibet

Vast areas on the Tibetan Plateau are covered by alpine sedge mats consisting of different species of the genus Kobresia. These mats have topsoil horizons rich in rhizogenic organic matter which creates turfs. As the turfs have recently been affected by a complex destruction process, knowledge concerning their soil properties, age and pedogenesis are needed. In the core area of Kobresia pygmaea mats around Nagqu (central Tibetan Plateau, ca. 4500 m a.s.l.), four profiles were subjected to pedological, paleobotanical and geochronological analyses concentrating on soil properties, phytogenic composition and dating of the turf. The turf of both dry K. pygmaea sites and wet Kobresia schoenoides sites is characterised by an enrichment of living (dominant portion) and dead root biomass. In terms of humus forms, K. pygmaea turfs can be classified as Rhizomulls mainly developed from Cambisols. Wet-site K. schoenoides turfs, however, can be classified as Rhizo-Hydromors developed from Histic Gleysols. At the dry sites studied, the turnover of soil organic matter is controlled by a non-permafrost cold thermal regime. Below-ground remains from sedges are the most frequent macroremains in the turf. Only a few pollen types of vascular plants occur, predominantly originating from sedges and grasses. Large amounts of microscopic charcoal (indeterminate) are present. Macroremains and pollen extracted from the turfs predominantly have negative AMS 14C ages, giving evidence of a modern turf genesis. Bulk-soil datings from the lowermost part of the turfs have a Late Holocene age comprising the last ca. 2000 years. The development of K. pygmaea turfs was most probably caused by an anthropo(zoo)-genetically initiated growth of sedge mats replacing former grass-dominated vegetation ('steppe'). Thus the turfs result from the transformation of pre-existing topsoils comprising a secondary penetration and accumulation of roots. K. schoenoides turfs, however, are characterised by a combined process of peat formation and penetration/accumulation of roots probably representing a (quasi) natural wetland vegetation.

Determinación de la capacidad parasitaria de la microbiota fúngica y de sus extractos acuosos en las semillas de cardo (Cynara cardunculus L.)

El presente estudio evalúa el efecto que 6 diferentes géneros hongos aislados a partir de semillas de 54 diferentes cultivares de cardo y sus extractos acuosos tienen sobre la germinación y nascencia de las semillas. Se han realizado pruebas de patogenicidad con dos aislados de cada uno de los seis géneros de mayor frecuencia del inventario (Aspergillus, Penicillium, Fusarium, Rhizopus, Cladosporium y Alternaria), así como de los extractos producidos tras 3, 7 y 11 días de incubación de los micetos. Los resultados de las inoculaciones con los micetos muestran efectos negativos sobre los porcentajes de germinación, con reducciones en la germinación que fueron máximas tras las inoculaciones con Rhizopus stolonifer (29% de disminución) y Fusarium verticillioides (23%). Los porcentajes de emergencia disminuyen tras duplicar la concentración del inóculo, aumentando además drásticamente el número de plántulas dañadas sobre el total de las emergidas. En el significativo caso de la inoculación con Cladosporium la duplicación del inóculo disminuyó la germinación hasta en un 31% respecto al testigo. Las plántulas emergidas tras las inoculaciones con los extractos obtenidos a partir de cultivos líquidos de los hongos ensayados presentaban los mismos síntomas de atrofias y daños sobre raíz y coleóptilo que los descritos para cada hongo. Los extractos acuosos de los géneros estudiados disminuyen también la germinación. Los resultados nos muestran la diferente capacidad parasitaria de cada una de las especies estudiadas apreciándose además diferencias según los diferentes periodos de agitación de los hongos y permiten asegurar que la producción de toxinas está regulada por el hongo, y que no aumenta linealmente con el crecimiento miceliar.

Inventario fúngico asociado a las semillas de cultivares de cardo (Cynara cardunculus L.)

Se caracterizó la micoflora presente en las semillas de 54 cultivares de cardo cosechados entre las campañas 1992-93 y 1997-98. 10 muestras procedentes del Servicio de Investigación Agraria, finca "La orden" (Badajoz) y 44 muestras de la Unidad Docente de Botánica de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Agrónomos de Madrid. Se analizaron un total de 4400 semillas, identificándose 15 géneros fúngicos diferentes. La presencia de los diferentes géneros varió en función de las localidades y los años de cosecha, entre la microbiota fúngica aislada cabe destacar por su potencial patogenicidad especies de los géneros Fusarium, Aspergillus y Alternaria.

Biogeografía de especies de Fusarium en el litoral mediterráneo de España

El trabajo presentado estudia la presencia de Fusarium oxysporum, F.solani(sensulato), F. equiseti y F.acuminatum en puntos del litoral de Almería, Alicante, Gerona e Islas Baleares (Menorca, Ibiza, Espalmador). Se analizaron tanto arenas de las playas (zonas intermareal y supramareal) como fondos marino situados a 27,9 y 7,2 metros de profundidad en Almería y a 10 m de profundidad en las Islas Baleares. Exceptuando el litoral de Gerona, en el resto de los enclaves se presentaron varias especies de Fusarium que se aislaron de las arenas de las playas, confirmando así resultados obtenidos con anterioridad. Lo más novedoso fue encontrar especies de Fusarium a diferentes profundidades marinas. En Almería F.oxysporum y F.equisti se aislaron a 27,9 y7,2 m profundidad. F. acuminatum se aisló de la muetra recogida a 27m de profundidad. En las islas Baleares, a10m de profundidad, se aislaron F. oxysporum, F. solani (sensulato), F.equiseti y F.acuminatum. El efecto antrópico, el comportamiento como "airborne" o los arrastres de aguas por las ramblas y torrentes podría explicar la presencia de estas especies en los hábitats mencionados. La permanencia de estas especies en los hábitats mencionados, especialmente en la zona intermareal de las playas y en los fondos marinos donde soportan elevadas presiones osmóticas por la alta salinidad del agua del mar Mediterráneo, permitirá estudios específicos sobre el comportamiento de estos hongos en medios muy salinos. Otros hongos aislados de arenas de playa y fondos marinos fueron: Acremonium, Alternaria, Aspergillus, Cladosporium, Dreschlera, Gliocladium Humicola, Penicillium, Phialophora, Rhizopus, Stemphylium, Trichoderma, Trichocladium y Ulocladium. Muchos de ellos fueron aislados del fondo marino, testimoniando así que estos hábitats no son exclusivos de Fusarium.

Microbiota fúngica asociada a la fumagina del madroño (Arbutus unedo L.) parasitado por pulgones (Hemiptera, Aphidoidea) en la Comunidad de Madrid.

Se ha realizado un estudio sobre la microbiota fúngica asociada a la fumagina del madroño, determinándose las especies de pulgones recogidas sobre madroños muestreados en la Comunidad de Madrid (España). Las especies de pulgones del madroño encontradas en los muestreos han sido dos: Aphis arbuti Ferrari y Wahlgreniella nervata (Gillette). La especie más frecuente ha sido W. nervata cuya presencia se observó en el 80% de las muestras, mientras que A. arbuti estuvo presente en el 35% de ellas. Parecen ser especies bastante específicas del madroño, de las que no se habían recogido citas en la Comunidad de Madrid. Los análisis microbiológicos realizados sobre las hojas de madroño muestran que no existen diferencias apreciables entre las que visualmente tienen negrilla y pulgones de aquellas que están aparentemente normales. La microbiota fúngica total de las ramillas es muy semejante a la de las hojas. Sobresalen entre los géneros y/o especies Alternaria, Aspergillus, Niger, Aureobasidium, Cladosporium y Fusarium. Este último género representado por dos especies (F. dinerum y F. solari) no ha incrementado considerablemente su presencia cuando se ha utilizado un medio específico para el análisis.

Evaluación de la patogeneicidad de la microbiota fúngica asociada a cinco variedades autóctonas españolas de judión (Phaseolus coccineus L.)

Se caracterizó la micoflora presente en las semillas de 5 cultivares de judión (Phaseolus coccineus L.) procedentes de una explotación dedicada a la agricultura ecológica de Oteruelo del Valle (Parque natural de Rascafría, Madrid) y de 5 variedades incluidas en el Catálogo Común de variedades Comerciales de la Unión Europea. Se analizaron un total de 3200 semillas de todos los lotes cosechadas en la campaña 2005-2006. Para ello se colocaron 5 semillas de cada muestra en placas de Petri con medio agar de patata glucosado (PDA) y 6 semillas por muestra en cámara húmeda, realizándose 20 repeticiones en cada caso, analizándose de esta manera al menos 220 semillas por muestra. Para conocer la presencia del género Fusarium se realizaron análisis específicos con todas las muestras, utilizando para ello medio selectivo para Fusarium realizándose lecturas periódicas y anotando el número de especies presentes en cada semilla. Se identificaron un total de 11 especies fúngicas diferentes. la presencia de los diferentes géneros varió entre los cultivares estudiados, siendo mucho menor, aunque no ausente en las semillas comerciales. Entre la microbiota fúngica aislada cabe destacar, por su potencial patogeneicidd o por su capacidad para la producción de micotoxinas o metabolitos secundarios, especies de los géneros Aspergillus, Alternaria o Rhizoctonia. En una segunda parte del estudio se evaluó el efecto que dichos hongos tienen sobre la germinación y nascencia de las semillas, realizándose pruebas de patogeneicidad sobre un total de 200 semillas de Phaseolus vulgaris variedad Calgary. Las inoculaciones se realizaron con cada uno de los dos aislados de los seis géneros de mayor importancia cuantitativa del inventario(Aspergillus, Penicillium Ulocladium, Rhizopus, Cladosporium y Alternaria) Los resultados de las inoculaciones muestran efectos negativos sobre los porcentajes de germinación en todos los tratamientos estudiados y muestran la diferente capacidad parasitaria de cada una de las especies estudiadas sobre Phaseolus vulgaris.

Microbiota asociada a la enfermedad de la punta negra del trigo duro. Efectos del riego, el abonado nitrogenado y la variedad cultivada en la incidencia de la enfermedad

La enfermedad fúngica de la punta negra del trigo se caracteriza por provocar en las semillas afectadas un oscurecimiento de la zona del embrión que en ocasiones puede extenderse hacia la hendidura central dejando el grano completamente ennegrecido. Su incidencia en el cultivo de trigo es extremadamente variable y depende en gran medida de las condiciones ambientales, así pues, condiciones de alta humedad pueden incrementar a punta negra. Su presencia en el trigo duro repercute en el rendimiento semolero. Además la pasta elaborada a partir de semilla enferma presenta manchas negras y adquiere color y olor desagradable. Esta enfermedad es poco conocida a nivel europeo, sin embargo existen numerosos estudios para conocer su etiología y los factores que afectan a su aparición en países como Nueva Zelanda, Australia, Estados Unidos o Canadá. El presente trabajo pretende dar a conocer esta patología en España, determinando la influencia del riego, el abonado nitrogenado y la variedad cultivada en la incidencia de la enfermedad. Para ello se ha contado con un diseño experimental basado en 10 cultivares sembrados en parcelas con dos tratamientos de riego y dos de abonado nitrogenado. El análisis de las semillas infectadas en cámara húmeda y medios de cultivo PDA y K reveló 12 géneros fúngicos diferentes, de los cuales Alternaria alternata y Fusarium proliferatum estaban presentes en todas las muestras. El estudio del riego y abonado nitrogenado mostró diferencias significativas en la incidencia de punta negra pero fueron los 10 cultivares incluidos en el ensayo los que mayor importancia cobraron desde el punto de vista de la aparición de la enfermedad. El genotipo resultó determinante a la hora de establecer los niveles de afectación ya que las muestras encuadradas botánicamente como Triticum turgidum subsp. Turgidum convar. Turgidum presentaron una mayor susceptibilidad. las prueas de patogenicidd con los tres principales hongos asociados a la punta negra dieron resultados negativos para la germinación-nascencia de las plántulas de trigo duro inoculadas.

Sensitization profiles and cross-reactivity among plant allergens. Molecular mechanisms of food allergy development and the role of enhancers

La prevalencia de las alergias está aumentando desde mediados del siglo XX, y se estima que actualmente afectan a alrededor del 2-8 % de la población, pero las causas de este aumento aún no están claras. Encontrar el origen del mecanismo por el cual una proteína inofensiva se convierte en capaz de inducir una respuesta alérgica es de vital importancia para prevenir y tratar estas enfermedades. Aunque la caracterización de alérgenos relevantes ha ayudado a mejorar el manejo clínico y a aclarar los mecanismos básicos de las reacciones alérgicas, todavía queda un largo camino para establecer el origen de la alergenicidad y reactividad cruzada. El objetivo de esta tesis ha sido caracterizar las bases moleculares de la alergenicidad tomando como modelo dos familias de panalergenos (proteínas de transferencia de lípidos –LTPs- y taumatinas –TLPs-) y estudiando los mecanismos que median la sensibilización y la reactividad cruzada para mejorar tanto el diagnóstico como el tratamiento de la alergia. Para ello, se llevaron a cabo dos estrategias: estudiar la reactividad cruzada de miembros de familias de panalérgenos; y estudiar moléculas-co-adyuvantes que pudieran favorecer la capacidad alergénica de dichas proteínas. Para estudiar la reactividad cruzada entre miembros de la misma familia de proteínas, se seleccionaron LTPs y TLPs, descritas como alergenos, tomando como modelo la alergia a frutas. Por otra parte, se estudiaron los perfiles de sensibilización a alérgenos de trigo relacionados con el asma del panadero, la enfermedad ocupacional más relevante de origen alérgico. Estos estudios se llevaron a cabo estandarizando ensayos tipo microarrays con alérgenos y analizando los resultados por la teoría de grafos. En relación al estudiar moléculas-co-adyuvantes que pudieran favorecer la capacidad alergénica de dichas proteínas, se llevaron a cabo estudios sobre la interacción de los alérgenos alimentarios con células del sistema inmune humano y murino y el epitelio de las mucosas, analizando la importancia de moléculas co-transportadas con los alérgenos en el desarrollo de una respuesta Th2. Para ello, Pru p 3(LTP y alérgeno principal del melocotón) se selección como modelo para llevarlo a cabo. Por otra parte, se analizó el papel de moléculas activadoras del sistema inmune producidas por patógenos en la inducción de alergias alimentarias seleccionando el modelo kiwi-alternaria, y el papel de Alt a 1, alérgeno mayor de dicho hongo, en la sensibilización a Act d 2, alérgeno mayor de kiwi. En resumen, el presente trabajo presenta una investigación innovadora aportando resultados de gran utilidad tanto para la mejora del diagnóstico como para nuevas investigaciones sobre la alergia y el esclarecimiento final de los mecanismos que caracterizan esta enfermedad. ABSTRACT Allergies are increasing their prevalence from mid twentieth century, and they are currently estimated to affect around 2-8% of the population but the underlying causes of this increase remain still elusive. The understanding of the mechanism by which a harmless protein becomes capable of inducing an allergic response provides us the basis to prevent and treat these diseases. Although the characterization of relevant allergens has led to improved clinical management and has helped to clarify the basic mechanisms of allergic reactions, it seems justified in aspiring to molecularly dissecting these allergens to establish the structural basis of their allergenicity and cross-reactivity. The aim of this thesis was to characterize the molecular basis of the allergenicity of model proteins belonging to different families (Lipid Transfer Proteins –LTPs-, and Thaumatin-like Proteins –TLPs-) in order to identify mechanisms that mediate sensitization and cross reactivity for developing new strategies in the management of allergy, both diagnosis and treatment, in the near future. With this purpose, two strategies have been conducted: studies of cross-reactivity among panallergen families and molecular studies of the contribution of cofactors in the induction of the allergic response by these panallergens. Following the first strategy, we studied the cross-reactivity among members of two plant panallergens (LTPs , Lipid Transfer Proteins , and TLPs , Thaumatin-like Proteins) using the peach allergy as a model. Similarly, we characterized the sensitization profiles to wheat allergens in baker's asthma development, the most relevant occupational disease. These studies were performed using allergen microarrays and the graph theory for analyzing the results. Regarding the second approach, we analyzed the interaction of plant allergens with immune and epithelial cells. To perform these studies , we examined the importance of ligands and co-transported molecules of plant allergens in the development of Th2 responses. To this end, Pru p 3, nsLTP (non-specific Lipid Transfer Protein) and peach major allergen, was selected as a model to investigate its interaction with cells of the human and murine immune systems as well as with the intestinal epithelium and the contribution of its ligand in inducing an allergic response was studied. Moreover, we analyzed the role of pathogen associated molecules in the induction of food allergy. For that, we selected the kiwi- alternaria system as a model and the role of Alt a 1 , major allergen of the fungus, in the development of Act d 2-sensitization was studied. In summary, this work presents an innovative research providing useful results for improving diagnosis and leading to further research on allergy and the final clarification of the mechanisms that characterize this disease.

Separate jasmonate-dependent and salicylate-dependent defense-response pathways in Arabidopsis are essential for resistance to distinct microbial pathogens

The endogenous plant hormones salicylic acid (SA) and jasmonic acid (JA), whose levels increase on pathogen infection, activate separate sets of genes encoding antimicrobial proteins in Arabidopsis thaliana. The pathogen-inducible genes PR-1, PR-2, and PR-5 require SA signaling for activation, whereas the plant defensin gene PDF1.2, along with a PR-3 and PR-4 gene, are induced by pathogens via an SA-independent and JA-dependent pathway. An Arabidopsis mutant, coi1, that is affected in the JA-response pathway shows enhanced susceptibility to infection by the fungal pathogens Alternaria brassicicola and Botrytis cinerea but not to Peronospora parasitica, and vice versa for two Arabidopsis genotypes (npr1 and NahG) with a defect in their SA response. Resistance to P. parasitica was boosted by external application of the SA-mimicking compound 2,6-dichloroisonicotinic acid [Delaney, T., et al. (1994) Science 266, 1247–1250] but not by methyl jasmonate (MeJA), whereas treatment with MeJA but not 2,6-dichloroisonicotinic acid elevated resistance to Alternaria brassicicola. The protective effect of MeJA against A. brassicicola was the result of an endogenous defense response activated in planta and not a direct effect of MeJA on the pathogen, as no protection to A. brassicicola was observed in the coi1 mutant treated with MeJA. These data point to the existence of at least two separate hormone-dependent defense pathways in Arabidopsis that contribute to resistance against distinct microbial pathogens.

Roles for mannitol and mannitol dehydrogenase in active oxygen-mediated plant defense

Reactive oxygen species (ROS) are both signal molecules and direct participants in plant defense against pathogens. Many fungi synthesize mannitol, a potent quencher of ROS, and there is growing evidence that at least some phytopathogenic fungi use mannitol to suppress ROS-mediated plant defenses. Here we show induction of mannitol production and secretion in the phytopathogenic fungus Alternaria alternata in the presence of host-plant extracts. Conversely, we show that the catabolic enzyme mannitol dehydrogenase is induced in a non-mannitol-producing plant in response to both fungal infection and specific inducers of plant defense responses. This provides a mechanism whereby the plant can counteract fungal suppression of ROS-mediated defenses by catabolizing mannitol of fungal origin.

Characterization of Two Novel Type I Ribosome-Inactivating Proteins from the Storage Roots of the Andean Crop Mirabilis expansa1

Two novel type I ribosome-inactivating proteins (RIPs) were found in the storage roots of Mirabilis expansa, an underutilized Andean root crop. The two RIPs, named ME1 and ME2, were purified to homogeneity by ammonium sulfate precipitation, cation-exchange perfusion chromatography, and C4 reverse-phase chromatography. The two proteins were found to be similar in size (27 and 27.5 kD) by sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis, and their isoelectric points were determined to be greater than pH 10.0. Amino acid N-terminal sequencing revealed that both ME1 and ME2 had conserved residues characteristic of RIPs. Amino acid composition and western-blot analysis further suggested a structural similarity between ME1 and ME2. ME2 showed high similarity to the Mirabilis jalapa antiviral protein, a type I RIP. Depurination of yeast 26S rRNA by ME1 and ME2 demonstrated their ribosome-inactivating activity. Because these two proteins were isolated from roots, their antimicrobial activity was tested against root-rot microorganisms, among others. ME1 and ME2 were active against several fungi, including Pythium irregulare, Fusarium oxysporum solani, Alternaria solani, Trichoderma reesei, and Trichoderma harzianum, and an additive antifungal effect of ME1 and ME2 was observed. Antibacterial activity of both ME1 and ME2 was observed against Pseudomonas syringae, Agrobacterium tumefaciens, Agrobacterium radiobacter, and others.

Repressor- and activator-type ethylene response factors functioning in jasmonate signaling and disease resistance identified via a genome-wide screen of Arabidopsis transcription factor gene expression

To identify transcription factors (TFs) involved in jasmonate (JA) signaling and plant defense, we screened 1,534 Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) TFs by real-time quantitative reverse transcription-PCR for their altered transcript at 6 h following either methyl JA treatment or inoculation with the incompatible pathogen Alternaria brassicicola. We identified 134 TFs that showed a significant change in expression, including many APETALA2/ethylene response factor (AP2/ERF), MYB, WRKY, and NACTF genes with unknown functions. Twenty TF genes were induced by both the pathogen and methyl JA and these included 10 members of the AP2/ERF TF family, primarily from the B1a and B3 subclusters. Functional analysis of the B1a TF AtERF4 revealed that AtERF4 acts as a novel negative regulator of JA-responsive defense gene expression and resistance to the necrotrophic fungal pathogen Fusarium oxysporum and antagonizes JA inhibition of root elongation. In contrast, functional analysis of the B3 TF AtERF2 showed that AtERF2 is a positive regulator of JA-responsive defense genes and resistance to F. oxysporum and enhances JA inhibition of root elongation. Our results suggest that plants coordinately express multiple repressor-and activator-type AP2/ERFs during pathogen challenge to modulate defense gene expression and disease resistance.