Functional aspects of floral nectar secretion of Ananas ananassoides, an ornithophilous bromeliad from the Brazilian savanna

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Nectar and pollen production in pumpkin (Cucurbita pepo L.)

Cucurbitaceae species depend on pollination by honey bees for fruit production. The overall objective of this work was to evaluate the potential of C. pepo for pollen and nectar production, that could help maintain colonies placed in the field. Plants of pumpkin were cultivated in field, in 1996 and 1997. Before anthesis, male flowers were covered to prevent visits by bees and other insects. After anthesis the flowers were uncovered and the following parameters were evaluated: 1) nectar production; 2) total sugar concentration in the nectar; 3) nectar replacement; and 4) production of pollen and flowers during the crop cycle. Nectar production varied from 18 to 79 µL flower-1 and increased progressively from 7h to 13h. The sugar concentration, measured at 7h, 9h and 11h, did not vary, averaging 50.5% ± 0.5% in 1996 and 40.5% ± 0.6% in 1997. At 13h the concentration decreased to 42% in 1996 and to 35% in 1997. Total daily nectar production was not influenced by removing nectar several times per day, indicating that nectar secretion is not stimulated or inhibited by frequent removal. The number of pollen grains did not differ in the two years, with an average of 43,669 ± 1,382 grains per flower. The peak rate of male and female flowers occurred from 60 to 66 days after planting (DAP) with 34.6 male flowers and 2.2 female flowers per plant, respectively. Cucurbita pepo has a potential for honey and pollen production of about 105 and 160 kg per hectare per season, respectively, which is enough to sustain, at least, five honeybee colonies.

Anatomy, ultrastructure and secretion of Hibiscus pernambucensis Arruda (Malvaceae) extrafloral nectary

This paper reports on the extrafloral nectary (EFN) of Hibiscus pernambucensis, a native shrub species occurring in mangrove and restinga along Brazil's coastline. EFNs occur as furrows with a protuberant border on the abaxial surface veins of the leaf blade. Each nectary consists of numerous secretory multicellular trichomes, epidermal cells in palisade-like arrangements and non-vascularized parenchyma tissue. Nectar secretion is prolonged, since secretion starts in very young leaves and remains up to completely expanded leaves. Reduced sugars, lipids, and proteins were histochemically detected in all the nectary cells; phenolic substances were detected in the vacuoles of the epidermal palisade cells and in some secretory trichome cells. The secretory cells that constitute the body of trichomes have large nuclei, dense cytoplasm with numerous mitochondria, dictyosomes, scattered lipid droplets and plastids with different inclusions: protein, lipid droplets or starch grains; vacuoles with different sizes have membranous material, phenolic and lipophilic substances. The palisade cells show thick periclinal walls, reduced cytoplasm with voluminous lipid drops and developed vacuoles. The nectary parenchyma cells contain abundant plasmodesmata and cytoplasm with scattered lipid droplets, mitochondria, plastids with starch grains and endoplasmic reticulum. Mucilage idioblasts are common in the inner nectary parenchyma. Protoderm and ground meristem participate in the formation of EFN. Our data indicate that all nectary regions are involved in nectar production and secretion, constituting a functional unit. Longevity of the extrafloral nectaries is likely associated with the presence of mucilage idioblasts, which increases the capacity of the nectary parenchyma to store water.

Mechanisms of insulin secretion in malnutrition: modulation by amino acids in rodent models

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Anatomy, ultrastructure and secretion of Hibiscus pernambucensis Arruda (Malvaceae) extrafloral nectary

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

The role of fibres and the hypodermis in Compositae melanin secretion

Melanins are dark, insoluble pigments that are resistant to concentrated acids and bleaching by oxidising agents. Phytomelanin (or phytomelan) is present in the seed coat of some Asparagales and in the fruits of some Compositae. In Compositae fruits, melanin is deposited in the schizogenous spaces between the hypodermis and underlying fibrous layer. Phytomelanin in Compositae is poorly understood, and there are only speculations regarding the cells that produce the pigment and the cellular processes involved in the secretion and polymerisation of phytomelanin. This report describes the cellular processes involved in the secretion of phytomelanin in the pericarp of Praxelis diffusa, a species with a structure typical of the family. The ovaries and fruits at different stages were fixed and processed according to the standard methods of studies of light microscopy and transmission electron microscopy. Hypodermal cells have abundant rough endoplasmic reticulum and mitochondria, and the nuclei have chromatin that is less dense than other cells. These characteristics are typical of cells that synthesise protein/amino acids and suggest no carbohydrate secretion. The fibres, however, have a dense cytoplasm rich in the Golgi bodies that are associated with vesicles and smooth endoplasmic reticulum, common characteristics of carbohydrate secretory cells. Our results indicate that the hypodermal cells are not responsible for the secretion of phytomelanin, as previously described in the literature; in contrast, this function is assigned to the adjacent fibres, which have an organisation typical of cells that secrete carbohydrates. © 2012 Elsevier Ltd.

Floral nectar production and nectary structure of a bee-pollinated shrub from Neotropical savanna

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Signalling mechanisms affecting regulated neurotrophin secretion in hippocampal neurons

Die Neurotrophine aus Säugetiere BDNF und NT-3 sind von Neuronen sekretierte Wachstumsfaktoren. Ferner sind Neurotrophine in verschiedene Formen der aktivitätsabhängigen synaptische Plastizität involviert. Obwohl die Ausschüttung von Neurotrophine aus Synapsen beschrieben worden ist, sind die intrazellulären Signalkaskaden, die die synaptische Ausschüttung von Neurotrophine regulieren, bei weitem nicht verstanden. Deswegen ist die Analyse der Sekretion von Neurotrophine auf subzellulärer Ebene erforderlich, um die genaue Rolle von präsynaptische und postsynaptische NT-Sekretion in der synaptischen Plastizität aufzudecken. In der vorliegenden Arbeit wurden die Kulturen von dissoziierten hippocampalen Neuronen aus Ratten mit grün fluoreszierenden Protein-markierten Konstrukten von BDNF und NT-3 transfiziert und Neurotrophine-enthaltenden Vesikeln durch die Colokalisierung mit dem cotransfizierten postsynaptischen Marker PSD-95-DsRed an glutamatergen Synapsen identifiziert. Depolarisationsinduzierte Sekretion von BDNF und NT-3 wurde per Direktaufnahme am Fluoreszenzmikroskop beobachtet. Die unvermittelte postsynaptische Depolarisation mit erhöhtem Kalium, in Gegenwart von Inhibitoren der synaptischen Transmission, erlaubte die Untersuchung der Signalwege, die am postsynaptischen Sekretionsprozess der Neurotrophinvesikel beteiligt sind. Es konnte gezeigt werden, dass die depolarisationsinduzierte postsynaptische Ausschüttung der Neurotrophine durch Calcium-Einstrom ausgelöst wird, entweder über L-Typ-spannungsabhängige Calcium-Kanäle oder über NMDA-Rezeptoren. Eine anschließende Freisetzung von Calcium aus intrazellulären Speichern über Ryanodin-Rezeptoren ist für den Sekretionsprozess erforderlich. Die postsynaptische Neurotrophinausschüttung wird durch KN-62 und KN-93 gehemmt, was auf eine unmittelbare Abhängigkeit von aktiver alpha-Calcium-Calmodulin-abhängige Proteinkinase II (CaMKII) hinweist. Der Inhibitor der cAMP/Proteinkinase A (PKA), Rp-cAMP-S, sowie der NO-Donor, SNP, minderten die Neurotrophinausschüttung. Hingegen blieben die Erhöhung des intrazellulären cAMP und der NO-Synthase-Inhibitor L-NMMA ohne Wirkung. Mit dem Trk-Inhibitor K252a konnte gezeigt werden, dass autokrine Neurotrophin-induzierte Neurotrophinausschüttung nicht an der synaptischen Freisetzung der Neurotrophine beiträgt und, dass BDNF seine eigene postsynaptische Sekretion nicht auslöst. Freisetzungsexperimente mit dem Fluoreszenz-Quencher Bromphenolblau konnten den Nachweis erbringen, dass asynchrone und anhaltende Fusionsporenöffnung von Neurotrophinvesikeln während der Sekretion stattfindet. Wegen der im Vergleich zum komplexen Sekretionsprozess schnellen Fusionsporenöffnung, scheint die Freisetzungsgeschwindigkeit von Neurotrophine durch ihre Diffusion aus dem Vesikel begrenzt. Zusammenfassend zeigen diese Ergebnisse eine starke Abhängigkeit der aktivitätsabhängigen postsynaptischen Neurotrophinausschüttung vom Calcium-Einstrom, von der Freisetzung von Calcium aus internen Speichern, von der Aktivierung der CaMKII und einem intakten Funktion der PKA, während der Trk-Signalweg, die Aktivierung von Natrium-Kanäle und NO-Signale nicht erforderlich sind.

Protein secretion by enteropathogenic Escherichia coli is essential for transducing signals to epithelial cells.

Enteropathogenic Escherichia coli (EPEC), a major cause of pediatric diarrhea, adheres to epithelial cells and activates host cell signal transduction pathways. We have identified five proteins that are secreted by EPEC and show that this secretion process is critical for triggering signal transduction events in epithelial cells. Protein secretion occurs via two pathways: one secretes a 110-kDa protein and the other mediates export of the four remaining proteins. Secretion of all five proteins was regulated by temperature and the perA locus, two factors which regulate expression of other known EPEC virulence factors. Amino-terminal sequence analysis of the secreted polypeptides identified one protein (37 kDa) as the product of the eaeB gene, a genetic locus previously shown to be necessary for signal transduction. A second protein (39 kDa) showed significant homology with glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase, while the other three proteins (110, 40, and 25 kDa) were unique. The secreted proteins associated with epithelial cells, and EaeB became resistant to protease digestion upon association, suggesting that intimate interactions are required for transducing signals.

Pollination Ecology Of Two Species Of Elleanthus (orchidaceae): Novel Mechanisms And Underlying Adaptations To Hummingbird Pollination.

Relationships among floral biology, floral micromorphology and pollinator behaviour in bird-pollinated orchids are important issues to understand the evolution of the huge flower diversity within Orchidaceae. We aimed to investigate floral mechanisms underlying the interaction with pollinators in two hummingbird-pollinated orchids occurring in the Atlantic forest. We assessed floral biology, nectar traits, nectary and column micromorphologies, breeding systems and pollinators. In both species, nectar is secreted by lip calli through spaces between the medial lamellar surfaces of epidermal cells. Such form of floral nectar secretion has not been previously described. Both species present functional protandry and are self-compatible yet pollinator-dependent. Fruit sets in hand-pollination experiments were more than twice those under natural conditions, evidencing pollen limitation. The absence of fruit set in interspecific crosses suggests the existence of post-pollination barriers between these synchronopatric species. In Elleanthus brasiliensis, fruits resulting from cross-pollination and natural conditions were heavier than those resulting from self-pollination, suggesting advantages to cross-pollination. Hummingbirds pollinated both species, which share at least one pollinator species. Species differences in floral morphologies led to distinct pollination mechanisms. In E. brasiliensis, attachment of pollinaria to the hummingbird bill occurs through a lever apparatus formed by an appendage in the column, another novelty to the knowledge of orchids. In E. crinipes, pollinaria attachment occurs by simple contact with the bill during insertion into the flower tube, which fits tightly around the bill. The novelties described here illustrate the overlooked richness in ecology and morphophysiology in Orchidaceae. This article is protected by copyright. All rights reserved.

Anatomia, dos nectános de algumas espécies da flora apícola

This paper deals with anatomical descriptions of some types of nectaries in 27 species of honey plants of Piracicaba, S. P. The material studied was divides in two groups: a) Extra-floral nectaries; b) Floral nectaries. Euphorbia pulcherrima, Willd; showed to belonging to the first group: its nectaries tissue consist of an epidermal layer of cell without stomata and with true gland, with subepidermal cells diferentiated by the thickness of the wall. Among the plants with floral nectaries, the following types has been listed, according the location of the nectary in the flower: 1 - with true glands: a) in sepals, Hibiscus rosa sinensis, L.; Dombeya Wallichii, Bth. e Hk; b) in the stamens tube, Antigonum leptopus, Hook e Arn.; 2 - on the receptacle with nectariferous tissue in the epidermal cell with: a) thickness wall with stomata, Prunus persical, L.; b) thin wall without stomata, Crotalaria paulinia, Shranck; Caesal-pinia sepiaria, Roxb; Aberia caffra; 3 - with a disc located in the receptacle with: epidermal: a) with stomata, Coffea arábica, L. var. semper florens; Citrus aurantifolia, Swing; Cinchona sp.; Pryrostegia ignea, Presl.; b) without stomata and with thin wall, Leojurus sibiricus, L.; Bactocydia unguis, Mart., Ipomoea purpurea, L.; Greviüea Thelemanniana, Hueg.; Dolichos lablab, L.; Vernonia polyanthes, Less., Montanoa bipinatifida, C. Koch., Eruca sativa, L. Brassica Juncea, Co; Eucalyptus tereticomis, Smith.; Eucalyptus rostrata, Schleche; Salvia splendens, Selow.; 4 - in the basal tissues of the ovary, Budleia brasiliensis, Jacq F.; Petrea subserrata, Cham.; 5 - in the base of stamens, Per sea americana, Mill. On the anatomical point of view, most of the types of nectary studied has external nectariferous tissues, located on the epidermal cells with thin periclinal wall and without stomata. The sub-epidermal layer were rich in sugar. Short correlation was found between the structure of the nectary and the amount of nectar secretion. So, in the nectary with true glands, in those with thin wall and without stomata on epidermal cells and in those with stomata, the secretion was higher than in the other types listed.

Leaf and calycine colleters in Odontadenia lutea (Apocynaceae - Apocynoideae - Odontadenieae): their structure and histochemistry

The structure and histochemistry of colleters found on the vegetative and floral apices of Odontadenia lutea are described. Colleters occur on vegetative apices starting at the fourth node, with 68 to 80 colleters being found at each node. Each leaf primordium has only one colleter of axillary origin, 3-5 intra-petiolar, and 12-16 inter-petiolar (intra-stipular). There are four types of colleters: standard, bipartite standard, sessile, and bipartite sessile. Colleters on the reproductive apices alternate with the sepals and are sessile, reduced sessile, tripartite laminar sessile, or asymmetrical. All of the colleters have a central nucleus of parenchymatous cells covered by a palisade uniseriate secretory epidermis and a thin cuticle. Secretory idioblasts were observed in the parenchymatous axis. Vascularization was observed only in standard axillary and laminar colleters. Crystals were observed in the parenchyma of the axillary colleter. Histochemical tests demonstrated that there was no rupturing or distension of the cuticle during the secretion process. Mucilage was identified using the PAS reaction as well as by Mayer's reagent and Ruthenium red staining. The calycine colleters had two distinct secretory phases, the first synthesizing mucilage and the second producing phenolic compounds.

Importance du stress oxydant dans le diabète secondaire à la fibrose kystique

Introduction : La fibrose kystique (FK) est une maladie génétique mortelle qui touche principalement les poumons et l’appareil digestif. Elle est causée par des mutations sur le gène codant la protéine du CFTR, un canal chlore exprimé à la surface des organes à sécrétions exocrines. Les fonctions principales du CFTR sont les suivantes: 1) la régulation de l’homéostasie ionique des sécrétions; 2) le maintien de la fluidité des sécrétions et; 3) le transport du glutathion. Le dysfonctionnement de la protéine du CFTR rend les sécrétions visqueuses et épaisses, avec des phénomènes obstructifs qui sont responsables de l’apparition de fibrose au sein des divers organes. Dans le poumon, l’accumulation du mucus épais rend difficile l’élimination des bactéries inhalées, ces dernières établissent alors des cycles d’infection qui endommagent les tissus pulmonaires à travers des processus inflammatoires. Dans le tube digestif, le mucus épais entrave l’absorption d’une quantité suffisante d’éléments nutritifs incluant les principaux antioxydants. L’infection et l’inflammation des poumons favorisent l’apparition d’un stress oxydant qui détruit davantage le tissu pulmonaire. Le déficit en glutathion, probablement lié au dysfonctionnement de la proteine du CFTR, et la malabsorption des antioxydants favorisent l’augmentation du stress oxydant. Une augmentation du stress oxydant a été démontrée au cours du diabète et les produits dérivés du stress oxydant ont été mis en évidence dans la pathogenèse des complications associées au diabète. Une augmentation du stress oxydant a également été montrée durant la FK, mais sans pour autant expliquer la survenue du diabète secondaire à la FK dont la prévalence augmente sans cesse. Objectifs : Notre étude consiste à évaluer l’impact du stress oxydant dans les anomalies du métabolisme du glucose durant la FK, et à étudier son rôle dans les mécanismes de sécrétion d’insuline induite par le glucose. Pour ce faire, nous avons déterminé l’impact de la peroxydation lipidique sur la tolérance au glucose et la défense antioxydante globale, in vivo, chez des patients FK présentant une altération du métabolisme du glucose. De plus, nous avons évalué le rôle du stress oxydatif sur la synthèse et la sécrétion d’insuline, in vitro, dans les cellules pancréatiques βTC-tet. Résultats : Dans l’étude in vivo, nous avons démontré que l’intolérance au glucose et le diabète étaient associés à une augmentation de la peroxydation lipidique, traduite par la hausse des niveaux sanguins de 4-hydroxynonenal lié aux protéines (HNE-P). La défense antioxydante évaluée par la mesure du glutathion sanguin démontre que les niveaux de glutathion oxydé restent également élevés avec l’intolérance au glucose. Dans l’étude in vitro, nos résultats ont mis en évidence que l’exposition de la cellule βTC-tet au stress oxydant: 1) induit un processus de peroxydation lipidique; 2) augmente la sécrétion basale d’insuline; 3) diminue la réponse de la sécrétion d’insuline induite par le glucose; et 4) n’affecte que légèrement la synthèse de novo de l’insuline. Nous avons aussi démontré que les cellules pancréatiques βTC-tet résistaient au stress oxydant en augmentant leur synthèse en glutathion tandis que la présence d’un antioxydant exogène pouvait restaurer la fonction sécrétoire de ces cellules. Conclusion : Le stress oxydant affecte le fonctionnement de la cellule pancréatique β de plusieurs manières : 1) il inhibe le métabolisme du glucose dont les dérivés sont nécessaires à la sécrétion d’insuline; 2) il active la voie de signalisation impliquant les gènes pro-inflammatoires et; 3) il affecte l’intégrité membranaire en induisant le processus de peroxydation lipidique.

New grafted PLA-g-PEG polymeric nanoparticles used to improve bioavailability of oral drugs.

Les nanoparticules (NPs) de polymère ont montré des résultats prometteurs pour leur utilisation comme système de transport de médicaments pour une libération contrôlée du médicament, ainsi que pour du ciblage. La biodisponibilité des médicaments administrés oralement pourrait être limitée par un processus de sécrétion intestinale, qui pourrait par la suite être concilié par la glycoprotéine P (P-gp). La dispersion de la Famotidine (modèle de médicament) à l’intérieur des nanoparticules (NPs) pegylées a été évaluée afin d’augmenter la biodisponibilité avec du polyéthylène glycol (PEG), qui est connu comme un inhibiteur de P-gp. L’hypothèse de cette étude est que l’encapsulation de la Famotidine (un substrat de P-gp) à l’intérieur des NPs préparées à partir de PEG-g-PLA pourrait inhiber la fonction P-gp. La première partie de cette étude avait pour but de synthétiser quatre copolymères de PEG greffés sur un acide polylactide (PLA) et sur un squelette de polymère (PLA-g-PEG), avec des ratios de 1% et 5% (ratio molaire de PEG vs acide lactique monomère) de soit 750, soit 2000 Da de masse moléculaire. Ces polymères ont été employés afin de préparer des NPs chargés de Famotidine qui possède une faible perméabilité et une solubilité aqueuse relativement basse. Les NPs préparées ont été analysées pour leur principaux paramètres physicochimiques tels que la taille et la distribution de la taille, la charge de surface (Potentiel Zeta), la morphologie, l’efficacité d’encapsulation, le pourcentage résiduel en alcool polyvinylique (PVA) adsorbé à la surface des NPs, les propriétés thermiques, la structure cristalline et la libération du médicament. De même, les formules de NPs ont été testées in vitro sur des cellules CaCo-2 afin dʼévaluer la perméabilité bidirectionnelle de la Famotidine. Généralement, les NPs préparées à partir de polymères greffés PLA-g-5%PEG ont montré une augmentation de la perméabilité du médicament, ce par l’inhibition de l’efflux de P-gp de la Famotidine dans le modèle CaCo-2 in vitro. Les résultats ont montré une baisse significative de la sécrétion de la Famotidine de la membrane basolatéral à apical lorsque la Famotidine était encapsulée dans des NPs préparées à partir de greffes de 5% PEG de 750 ou 2000 Da, de même que pour d’autres combinaisons de mélanges physiques contenant du PEG5%. La deuxième partie de cette étude est à propos de ces NPs chargées qui démontrent des résultats prometteurs en termes de perméabilité et d’inhibition d’efflux de P-gp, et qui ont été choises pour développer une forme orale solide. La granulation sèche a été employée pour densifier les NPs, afin de développer des comprimés des deux formules sélectionnées de NPs. Les comprimés à base de NPs ont démontré un temps de désintégration rapide (moins d’une minute) et une libération similaire à la Famotidine trouvée sur le marché. Les résultats de l’étude du transport de comprimés à base de NPs étaient cohérents avec les résultats des formules de NPs en termes d’inhibition de P-gp, ce qui explique pourquoi le processus de fabrication du comprimé n’a pas eu d’effet sur les NPs. Mis ensemble, ces résultats montrent que l’encapsulation dans une NP de polymère pegylé pourrait être une stratégie prometteuse pour l’amélioration de la biodisponibilité des substrats de P-gp.

Comparative micromorphology of nectariferous and nectarless labellar spurs in selected clades of subtribe Orchidinae (Orchidaceae)

Floral nectar spurs are widely considered to influence pollinator behaviour in orchids. Spurs of 21 orchid species selected from within four molecularly circumscribed clades of subtribe Orchidinae (based on Platanthera s.l., Gymnadenia-Dactylorhiza s.l., Anacamptis s.l., Orchis s.s.) were examined under light and scanning electron microscopes in order to estimate correlations between nectar production (categorized as absent, trace, reservoir), interior epidermal papillae (categorized as absent, short, medium, long) and epidermal cell striations (categorized as apparently absent, weak, moderate, strong). Closely related congeneric species scored similarly, but more divergent species showed less evidence of phylogenetic constraints. Nectar secretion was negatively correlated with striations and positively correlated with papillae, which were especially frequent and large in species producing substantial reservoirs of nectar. We speculate that the primary function of the papillae is conserving energy through nectar resorption and explain the presence of large papillae in a minority of deceit-pollinated species by arguing that the papillae improve pollination because they are a tactile expectation of pollinating insects. In contrast, the prominence of striations may be a 'spandrel', simply reflecting the thickness of the overlying cuticle. Developmentally, the spur is an invagination of the labellum; it is primarily vascularized by a single 'U'-shaped primary strand, with smaller strands present in some species. Several suggestions are made for developing further, more targeted research programmes. (C) 2009 The Linnean Society of London, Botanical Journal of the Linnean Society, 2009, 160, 369-387.