SIGUIENDO LA PISTA DE LOS MOVIMIENTOS DE LOS NEMATODOS BENEFICOS.

Por: Sharon Durham
14 de agosto de 2014.

Los gusanos pequeños llamados nematodos no se mueven al azar por el suelo, pero en cambio usan los campos eléctricos para orientarse, según los científicos del Servicio de Investigación Agrícola (SIA).

Un grupo dirigido por el entomólogo David Shapiro-Ilan y el fitopatólogo Clive Bock, descubrió que el nematodo Steinernema carpocapsae fue atraído por una corriente eléctrica aplicada en una placa de agar. Basado en estos resultados, los científicos concluyeron que los gusanos dependen de electricidad, o campos eléctricos, para orientarse en el suelo. Los científicos piensan que los nematodos también usan los campos magnéticos de la misma manera.

Investigadores con el SIA han descubierto que los nematodos entomopatógenos que matan a los insectos típicamente se mueven en un grupo, similar al comportamiento grupal de otros animales tales como los peces o los lobos. Este comportamiento podría contribuir a la distribución desigual de las poblaciones de estos nematodos en los campos agrícolas.

Los científicos probaron su teoría relacionada con los campos magnéticos poniendo imanes en los lados opuestos de una placa de agar que contiene los nematodos S. carpocapsae. Un imán fue orientado hacia el Polo Norte, y otro hacia el Polo Sur. El grupo notó una reacción direccional por los nematodos, con un número más alto de ellos moviéndose hacia el Polo Sur.

Este movimiento en reacción a los campos magnéticos—llamada magnetorrecepción—puede ser importante en facilitar o aumentar la capacidad de varios organismos de encontrar alimento. Los resultados de esta investigación han sido publicados en 'International Journal for Parasitology' (Revista Internacional de Parasitología).

Los científicos también examinaron el movimiento de seis diferentes especies de nematodos entomopatógenos que matan a los insectos, y descubrieron que su movimiento no fue al azar. En cambio, los gusanos se movieron en grupo. Según Shapiro-Ilan, este tipo de movimiento es similar al comportamiento grupal de otros animales, tales como los peces o los lobos.

Basado en estos hallazgos, los investigadores dicen que el comportamiento de movimiento grupal podría contribuir a una distribución desigual de las poblaciones naturales o aplicadas de nematodos entomopatógenos en los campos agrícolas. Los científicos también publicaron estos hallazgos en 'International Journal for Parasitology'.

Estos estudios tienen implicaciones para una mejor comprensión del comportamiento de los nematodos buscando alimento y para mejorar las tácticas de métodos de control natural de insectos plagas. Conocimientos de cómo y por qué los nematodos beneficos encontraron su presa es un factor imprescindible de utilizar estos nematodos en programas de control biológico de insectos plagas en el futuro.

Fuente: Servicio de Investigación Agrícola. SIAUSDA.

DESCIFRANDO EL VOCABULARIO QUÍMICO DE LAS PLANTAS.

01 de mayo 2014.

Las plantas pasan toda su vida arraigadas en un solo lugar. Cuando se enfrentan a una situación difícil, como un enjambre de herbívoros hambrientos o un brote viral, no tienen opción de huir sino que deben luchar para sobrevivir. ¿Cuál es la clave de su defensa? La química.

Gracias a este conflicto en curso, las plantas han evolucionado para convertirse en químicos asombrosos, capaces de sintetizar decenas de miles de compuestos a partir de miles de genes. Estas sustancias químicas, conocidas como metabolitos especializados, permiten a las plantas resistir amenazas transitorias de su entorno. Es más, algunos de los mismos compuestos benefician a los seres humanos, con más de un tercio de los medicamentos derivados de metabolitos vegetales especializados.

Foto de flor del desierto por Seung Yon Rhee.

La comprensión de cómo las plantas evolucionaron este vocabulario químico prodigioso ha sido un objetivo de larga data en la biología vegetal. Un equipo de científicos del Instituto Carnegie dirigidos por Seung Yon Rhee y Lee Chae realizó un análisis comparativo a gran escala del genoma de las plantas para investigar cómo evolucionó a metabolismo especializado. Sus hallazgos, según se ha informado en la revista Science, tienen importantes implicaciones para la forma en que los científicos buscan nuevos metabolitos beneficiosos en las plantas.Para realizar el estudio, el equipo desarrolló un sistema de cálculo proyectado que pueden transformar un genoma vegetal secuenciado en una representación del metabolismo del organismo. Esto se conoce como una red metabólica.
"La clave de nuestro análisis, o cualquier análisis comparativo del genoma, es la consistencia y la calidad de los datos a través de las especies", dice Chae. "Nuestro proyecto garantiza esta coherencia con los niveles de validación de la precisión y la cobertura."

Es importante destacar que, el plan permite al equipo producir una red metabólica fiable para cualquier genoma secuenciado en aproximadamente dos días o menos - un vasto ahorro de tiempo y recursos cuando se compara con el proceso anterior de largos meses-, señala Chae.
Usando el plan, el equipo reconstruyó y analizó las redes metabólicas de 16 especies en el linaje de las plantas verdes, incluyendo las plantas con flores, algas y musgos. Ellos encontraron que los genes que producen metabolitos especializados exhiben propiedades inusuales en la forma en que se desarrollaron, entre ellos su número y organización dentro de cada genoma, los mecanismos genéticos por los cuales se forman, y su tendencia a ser activados simultáneamente.

Colectivamente, estas propiedades representan una firma distintiva de los genes del metabolismo especializados que ofrece una estrategia innovadora para el descubrimiento de nuevos metabolitos especializados de diversas especies de plantas. Tales descubrimientos podrían tener amplias implicaciones para muchos campos de investigación, incluyendo la agricultura, la biotecnología, el descubrimiento de fármacos, y la biología sintética.
"A pesar de nuestra dependencia de los compuestos de la planta para la salud y el bienestar, sabemos muy poco sobre la forma en que se producen o el verdadero alcance de su diversidad en la naturaleza", dice Rhee. "Esperamos que nuestros hallazgos permitirán a los investigadores utilizar estas firmas como una herramienta para descubrir metabolitos especializados hasta ahora desconocidas, para investigar cómo benefician a la planta, y para determinar la forma en que nos pueden beneficiar."

Fuente: Institución para la Ciencia Carnegie.

Decoding the chemical vocabulary of plants

CIENTÍFICOS IDENTIFICAN GENES CLAVES PARA AUMENTAR EL CONTENIDO DE ACEITE EN LAS HOJAS DE LOS VEGETALES.

La acumulación de aceite en las hojas podría aumentar significativamente el contenido energético de los biocombustibles y de los alimentos de origen vegetal
18 de octubre 2013.

Científicos del Laboratorio Nacional de Brookhaven han identificado los genes clave que se requieren para la producción de aceite y la acumulación en las hojas de las plantas y otros tejidos vegetales vegetativos. La potenciación de la expresión de estos genes como consecuencia en un aumento enorme en el contenido de aceite en las hojas, las fuentes más abundantes de la planta de biomasa, un hallazgo que podría tener implicaciones importantes para aumentar el contenido energético de los alimentos de origen vegetal y materias primas renovables para biocombustibles. La investigación se describe en dos nuevas publicaciones en The Plant Journal y Plant Cell.

"Si podemos trasladar esta estrategia a las plantas de cultivo que se utilizan para generar energía renovable o para alimentar al ganado, que aumentaría significativamente su contenido energético y los valores nutricionales", dijo el bioquímico Changcheng Xu, quien dirigió la investigación. Los experimentos se llevaron a cabo en gran parte por los miembros del grupo de Xu, Jilian Fan y Chengshi Yan.

Piense en ello en términos conocidos de calorías: El aceite es dos veces tan denso en energía como en carbohidratos, que constituyen la mayor parte de las hojas, tallos y otras materias vegetativas vegetal. "Si quiere reducir las calorías de su dieta, usted reduce la grasa y los aceites. Por el contrario, si desea aumentar el rendimiento calórico de su biocombustibles o pienso para el ganado, usted quiere más aceite", dijo Xu.

El aumento de la acumulación de aceite en las hojas: La sobre expresion del gen de PDAT, una enzima implicada en la producción de aceite,  causa que las hojas de la planta  acumule grandes cantidades de aceite en grandes glóbulos (izquierda). Cuando los científicos también añadieron un gen para la olesina, una proteína conocida para encapsular gotas de aceite (fusionado a la proteína fluorescente verde para confirmar su ubicación), las agrupaciones de las más pequeñas , formaron gotas de aceite más estables (derecha).

Pero las plantas no suelen almacenar mucho aceite en sus hojas y otros tejidos vegetativos. En la naturaleza, el almacenamiento de aceite es el trabajo de las semillas, en las que los compuestos ricos en energía proporcionan alimento para el desarrollo de los embriones de plantas. La idea detrás de los estudios de Xu era encontrar una manera de "reprogramar" las plantas para almacenar aceite en sus más abundantes formas de biomasa.
El primer paso fue identificar los genes responsables de la producción de aceite en los tejidos vegetativos de las plantas . Aunque el aceite no se almacena en estos tejidos, casi todas las células vegetales tienen la capacidad para hacer aceite. Pero hasta estos estudios, la vía para la biosíntesis de aceite en las hojas era desconocido.

"Mucha gente asume que es similar a lo que ocurre en las semillas, pero tratamos de mirar también a los diferentes genes y enzimas", dijo Xu.

Desentrañando los genes.

Los científicos utilizaron una serie de trucos genéticos para probar los efectos de la sobreexpresión de genes o inhabilitación que permiten a las células fabricar ciertas enzimas que intervienen en la producción de aceite. El bombeo de los factores que normalmente aumentan la producción de aceite en las semillas no tuvo efecto sobre la producción de aceite en las hojas, y uno de éstos, cuando se sobreexpresa en las hojas, causó el crecimiento y problemas de desarrollo en las plantas. La alteración de la expresión de una enzima diferente productora de aceite, sin embargo, tuvo efectos dramáticos en la producción de aceite en las hojas.

"Si eliminas (deshabilitar) el gen de una enzima conocida como PDAT, que no afecta a la síntesis de aceite en las semillas o no causa ningún problema para las plantas, pero disminuye drásticamente la producción de aceite y la acumulación en las hojas", dijo Xu. En contraste, que la sobre expresión el gen de PDAT -que es, obtener células para fabricar más de esta enzima- de como resultado un aumento de 60 veces en la producción de aceite de las hojas.

Una observación importante es que el exceso de aceite no se mezcla con los lípidos de la membrana celular, pero se encontró gotitas de aceite dentro de las células de las hojas. Estas gotitas eran algo similares a las encontradas en las semillas, sólo mucho, mucho más grandes. "Fue como si muchas pequeñas gotas de aceite como las que se encuentran en las semillas que se han fusionado para formar enormes glóbulos", dijo Xu.

Las gotas más grandes pueden parecer mejor, pero no lo son, explicó Xu. El aceite en estas gotas de gran tamaño se descompone fácilmente por otras enzimas en las células. En las semillas, dijo, las gotas de aceite se recubren con una proteína llamada oleosina, lo que evita que las gotas se fusionen, manteniéndolas más pequeñas al tiempo que protege el aceite dentro. ¿Qué pasaría en las hojas, los científicos se preguntaron, si activa el gen de oleosina junto con PDAT?

El resultado: La sobre expresión de los dos genes juntos resultó en un aumento de 130 veces en la producción de aceite de las hojas en comparación con las plantas de control. Esta vez, el aceite se acumula en grandes racimos de diminutas gotas de aceite de oleosina-revestidas.

Identificar el mecanismo.

A continuación los científicos utilizaron carbono radiomarcado (C-14) para descifrar el mecanismo bioquímico por el cual PDAT aumenta la producción de aceite. Ellos rastrearon la absorción de C-14 marcado con acetato en los ácidos grasos, los componentes básicos de las grasas y aceites de membrana. Estos estudios mostraron que PDAT aumentó drásticamente la velocidad a la que se hicieron estos ácidos grasos.

A continuación, los científicos decidieron probar los efectos de la sobre expresión de los recién identificados genes del aceite que se incremento (PDAT y oleosina) en una variante de plantas de prueba que ya contaban con una elevada tasa de síntesis de ácidos grasos. En este caso, el impulso genético resultó en una mayor producción de aceite y la acumulación, 170 veces en comparación con las plantas de control, el punto donde el aceite representó casi el 10 por ciento del peso seco de la hoja.

"Eso es potencialmente igual a casi el doble del rendimiento de aceite, en peso, que se puede obtener de las semillas de canola, que en este momento es uno de los cultivos más altos en producción de aceite usados para la alimentación y la producción de biodiesel", dijo Xu. La quema de biomasa vegetal con tal densidad de energía para generar electricidad liberaría 30 a 40 por ciento más de energía, y el valor nutricional de los alimentos hechos de esta biomasa, la densidad energética también sería mucho mayor.

"Estos estudios se llevaron a cabo en plantas de laboratorio, por lo que aún se tiene que ver si esta estrategia podría funcionar en bioenergía o en cultivos para alimentos ", dijo Xu. "Y hay desafíos en la búsqueda de maneras de extraer el aceite de las hojas por lo que se puede convertir en biocombustible. Pero nuestra investigación ofrece una vía muy prometedora para mejorar el uso de las plantas como fuente de alimento y de materias primas para la producción de energía renovable", dijo.

Xu ahora está colaborando con el bioquímico de Brookhaven John Shanklin para explorar el potencial efecto de la sobre expresión de estos genes clave en la producción de aceite en los cultivos dedicados a la producción de biomasa, como la caña de azúcar.

Esta investigación fue financiada por la Oficina de Ciencia del DOE (BES). Las imágenes que muestran el almacenamiento del aceite en las gotitas se produjeron utilizando microscopios alojados en el Centro de Brookhaven para los Nanomateriales Funcionales (CFN), también con el apoyo de BES.

Fuente: Laboratorio Nacional de Brookhaven.

Scientists Identify Key Genes for Increasing Oil Content in Plant Leaves

EL NÉCTAR: UNA DULCE RECOMPENSA DE LAS PLANTAS PARA ATRAER A LOS POLINIZADORES.

16 de marzo 2014.

La evolución se basa en la diversidad, y la reproducción sexual es la clave para la creación de una población diversa que asegura la competitividad en la naturaleza. Las plantas tenían que resolver un problema: necesitaban encontrar maneras de difundir su material genético. Polinizadores voladores -insectos, aves y murciélagos-eran la solución de la naturaleza. "Misterio abominable" de Charles Darwin destacó la coincidencia de la floración de plantas y la diversificación de insectos hace unos 120 millones de años y lo atribuyó a la especialización coordinada de flores e insectos en el contexto de los insectos que sirven como portadores de polen. Para asegurarse de que los polinizadores que vuelan vendrían a las flores para recoger el polen, las plantas evolucionaron con órganos especiales llamados nectarios para atraer y recompensar a los animales. Estos néctares son órganos de secreción que producen perfumes y recompensas azucaradas. 

 

Sin embargo, a pesar de la evidente importancia del néctar, el proceso por el cual las plantas lo producen y lo secretan se ha mantenido en gran parte como un misterio. Una nueva investigación de un equipo liderado por Wolf Frommer, director del Departamento de Biología Vegetal, ya identificaron los componentes claves de la síntesis de azúcares y de los mecanismos de secreción. Su trabajo también sugiere que los componentes fueron reclutados para este fin temprano en la evolución de las plantas con flores. Su trabajo se publica 16 de marzo en Nature.

El equipo utilizó técnicas avanzadas para buscar los transportadores que podrían estar involucrados en el transporte de azúcar y estaban presentes en los nectarios. Identificaron el SWEET9 proteína de transporte como un actor clave en tres diversas especies de plantas con flores y demostraron que es esencial para la producción de néctar.

En las plantas diseñadas especialmente que carecen del transportador SWEET9, el equipo encontró que la secreción de néctar no se produjo, pero en lugar los azúcares acumularon en el tallo. Es importante destacar que cuando se añadió una copia del gen SWEET9, las plantas producen más néctar. De forma paralela, también se identificaron los genes necesarios para la producción de sacarosa, llamados genes de fosfato sintasa de sacarosa, que resultó ser también esencial para la secreción de néctar.

Dado que los azúcares son aparentemente los controladores para la secreción de los fluidos del nectario, descubrieron toda una vía de cómo se fabrica la sacarosa en el nectario y luego es transportado en el espacio extracelular de los nectarios por SWEET9. En esta área intersticial el azúcar se convierte en una mezcla de sacarosa y otros azúcares, a saber, glucosa y fructosa. En las plantas examinadas, estos tres azúcares comprenden la mayoría de los solutos en el néctar, un requisito previo para la recogida por las abejas para la producción de miel.

 

"Las Sweets son los transportadores clave para el transporte de los nutrientes esenciales de las hojas a las semillas. Creemos que los nectarial transportadores del azúcar SWEET9 evolucionaron en la época de la formación de los primeros nectarios florales, y que este proceso puede haber sido un gran paso necesario para atraer y recompensar a los polinizadores y el aumento de la diversidad genética de las plantas así ", dijo Frommer.

Fuente: Institución para la Ciencia Carnegie.

Versión al español: Ben Llarpo Quenobi.

HERRAMIENTAS DE SEGUIMIENTO DEL NITRÓGENO PARA OBTENER MEJORES COSECHAS Y MENOS CONTAMINACIÓN.

18 de febrero 2014.

Como cada jardinero sabe, el nitrógeno es crucial para el crecimiento de una planta. Pero la absorción de nitrógeno es ineficiente. Esto significa que en la escala de los cultivos de alimentos, la adición de niveles significativos de nitrógeno al suelo a través de un fertilizante presenta un número de problemas, particularmente a ríos y la contaminación de las aguas subterráneas. Como resultado, la búsqueda de una forma de mejorar la absorción de nitrógeno en los productos agrícolas se podría mejorar los rendimientos y disminuir los riesgos para la salud ambiental y humana.

El nitrógeno se toma principalmente desde el suelo por las raíces y asimilado por la planta para convertirse en parte del ADN, proteínas, y muchos otros compuestos. La captación es controlada por una serie de factores, incluyendo la disponibilidad, la demanda y el estado de energía de la planta. Pero hay mucho acerca de las proteínas de transporte que intervienen en el proceso que no se entiende.

El nuevo trabajo de Cheng-Hsun Ho y Wolf Frommer de Carnegie desarrolló herramientas que podrían ayudar a los científicos observar el proceso de absorción de nitrógeno en tiempo real y podría dar lugar a que se mejore la agricultura y el medio ambiente. Fue publicado por eLife el 11 de marzo.

Frommer había desarrollado previamente la tecnología para espiar la actividad de la proteína de transporte mediante el uso de etiquetas fluorescentes en el ADN de una célula para controlar los reajustes estructurales que sufre un transportador a medida que avanza su molécula objetivo. Se ajusta esta tecnología a cinco objetivos de transporte de nitrógeno para controlar la absorción de nitrógeno y el proceso de asimilación.
"Hemos diseñado estos sensores para supervisar la actividad y la regulación de los transportadores de nitrógeno sospechosos en las raíces de plantas vivas, que de otra manera son imposibles de estudiar", dijo Frommer. "Este conjunto de herramientas mejorará en gran medida nuestra comprensión del proceso de absorción de nitrógeno y ayudará a desarrollar el incremento del rendimiento de los cultivos y reducir la contaminación causada por fertilizantes."

Su método es aplicable a cualquier transportador de cualquier organismo, lo que permite el análisis de otro modo excepcionalmente difícil de los procesos de transporte en los tejidos de las plantas y los animales.

Nota: El sensor NiTrac desarrollado por Cheng Hsun Ho y Wolf Frommer, del Instituto Carnegie permitirá el seguimiento en tiempo real no invasivo del ingreso de nitrógeno en acción en las raíces de las plantas, proporcionando un nuevo conjunto de herramientas que se puede utilizar para mejorar la eficiencia del nitrógeno. La novedosa tecnología del sensor es ampliamente aplicable y útil también para el cáncer y la neurobiología.

Fuente: Institución para la Ciencia Carnegie.

DE RAÍCES HACIA RETOÑOS: DESCIFRADO EL TRANSPORTE HORMONAL EN LOS VEGETALES.

La regulación de los mecanismos de distribución hormonal en las plantas podría dar lugar a cultivos bioenergéticos sostenibles con mayor crecimiento y menores necesidades de fertilizantes.

11 de febrero 2014.

La tinción con azul muestra la distribución de las citoquininas sintetizadas en la raíz. La anulación del gen transportador afecta su translocación a las hojas (derecha).

El crecimiento de las plantas está orquestada por un espectro de señales de hormonas en una planta. Un grupo importante de hormonas vegetales llamadas citoquininas se originan en las raíces de los vegetales., y su viaje a las áreas de crecimiento en el tallo y en las hojas estimula el desarrollo de la planta. Aunque estas fitohormonas se han identificado en el pasado, el mecanismo molecular responsable de su transporte dentro de las plantas fue previamente poco conocido.

Ahora, un nuevo estudio de un equipo de investigación dirigido por el bioquímico Chang-Jun Liu en el Laboratorio Nacional de Brookhaven identificó la proteína esencial para la reubicación de las citoquininas desde las raíces hasta los brotes.

La investigación se publicó en la edición del 11 de febrero de Nature Communications.

Las citoquininas estimulan el crecimiento de brotes y promueven la ramificación, la expansión y altura de la planta. La regulación de estas hormonas también mejora la longevidad de las plantas con flores, la tolerancia a la sequía o a otros problemas ambientales, así como la eficiencia de los fertilizantes a base de nitrógeno.

La manipulación de la distribución de la citoquinina adaptando la acción de la proteína transportadora podría ser una manera de aumentar la producción de biomasa y la tolerancia al estrés de los vegetales cultivados para biocombustibles o la agricultura. "Este estudio puede abrir nuevas vías para la modificación de diversos cultivos importantes, la agricultura, la biotecnología y la horticultura, para aumentar el rendimiento y reducir las necesidades de fertilizantes, por ejemplo, mientras se mejorar la explotación de los recursos bioenergéticos sostenibles", dijo Liu.

Empleando la Arabidopsis, una pequeña planta con flores relacionada con la mostaza y la col, que sirve como un modelo experimental común, los investigadores estudiaron una gran familia de proteínas de transporte llamadas transportadores en cassette (o caja) ligado a ATP (ABC, por su sigla en inglés), que actúan como una especie de inter o intra-bomba celular de sustancias en movimiento dentro o fuera de las células de una planta o de sus orgánulos . Mientras se realiza el análisis de expresión de genes en un conjunto de estos transportadores ABC, el equipo de investigación encontró que un gen - AtABCG14 - es altamente expresado en los tejidos vasculares de la raíz.

Para determinar su función, examinaron las plantas mutantes que albergan un gen afectado AtABCG14 . Ellos encontraron que la anulación de este gen transportador dio lugar a plantas con un crecimiento más débil, a tallos más delgados y raíces primarias más cortas que sus homólogos de tipo silvestre. Estos cambios estructurales en las plantas son síntomas de deficiencia de citoquininas. En esencia, el transporte a larga distancia de las hormonas de crecimiento se deteriora, lo que provoca alteraciones en el desarrollo de raíces y brotes. El transporte perturbado también resultó en pérdidas de la clorofila, la molécula que transforma la luz solar absorbida en energía.

El equipo utilizó radiotrazadores para confirmar el papel de la proteína AtABCG14 en el transporte de citoquininas a través de las plantas. Alimentaron de carbono-14 para marcar a las citoquininas de las raíces de los tipo silvestre y las plántulas mutantes. Mientras que los brotes de las plantas silvestres estaban llenos de las hormonas, sólo había pequeñas cantidades en los brotes de las plantas mutantes, aunque se enriquecieron sus raíces. Esto demuestra una correlación directa entre el transporte de citoquininas y la acción de la proteína AtABCG14.

"La comprensión de las bases moleculares del transporte de citoquininas nos permite apreciar más profundamente cómo las plantas utilizan y distribuyen un conjunto de moléculas de señalización para organizar su actividad de vida y para toda la construcción del cuerpo", dijo Liu.

"Desde el punto de vista de la biotecnología, la manipulación de la actividad de este transportador identificado nos podría permitir la flexibilidad para mejorar la capacidad y la eficiencia de las plantas en la captura y transformación de la energía, y el almacenamiento del carbono reducido, o la capacidad de las plantas para adaptarse a entornos difíciles , por lo tanto, la promoción, ya sea la producción de materias primas renovables para combustibles y materiales de origen biológico, o rendimientos de grano para satisfacer nuestras demandas de alimentos y energía en todo el mundo. "

Fuente: Laboratorio Nacional de Brookhaven.

Roots to Shoots: Hormone transport in plants deciphered

Versión al español: Ben Llarpo Quenobi.

¿QUÉ FUE PRIMERO, EL POLEN BI O TRICELULAR? UNA NUEVA INVESTIGACIÓN ACTUALIZA UN DEBATE CLASICO.

2 de Mayo de 2014.

Con el estallido de la primavera, el polen está en el aire. La mayor parte del polen que probablemente le está haciendo cosquillas en su nariz y hace que en el agua de sus ojos se disperse en un estado de inmadurez sexual que consiste en sólo dos células (una célula del cuerpo y una célula reproductiva) y no es todavía fértil. Mientras que la mayoría de las especies de angiospermas dispersan su polen en esta temprana -bicelular- etapa de madurez sexual, el 30% de las plantas con flores dispersan su polen en una etapa fértil más maduro, que consta de tres células (un cuerpo y dos células de esperma). Y luego están las plantas que hacen ambas cosas.

Polen bicelular del lirio de laguna, Nuphar advena en el momento de su dispersión por los insectos. El cuerpo vegetativo del gametofito consta de una sola célula y ocupa todo el espacio dentro del grano de polen. Una celula "generativa" separada, que con el tiempo dará lugar a las dos células espermáticas, es libre en el citoplasma de la "célula vegetativa". Se muestran los núcleos de estas dos células teñidas con un ADN, fijado con fluorocromo, lo unico brillante es el núcleo generativo y grande, el núcleo vegetativo apenas visible esta directamente adyacente y lo rodea. Crédito: Joseph Williams.

Entonces, cuál es el estado ancestral, ¿por qué la aparición más temprana de la madurez (el estado tricelular) a la que evolucionan tan a menudo, y es el estado tricelular un "callejón sin salida" evolutivo? Estas preguntas, y otras, fueron abordadas en la obra clásica de James L. Brewbaker en 1967 y se han revisado en un nuevo estudio, basándose en una base de datos impresionante de más de 2.000 especies, para determinar qué fue primero, el polen tri-o bicelular , y que conduce a una mayor diversidad de especies.

En la década de 1920 se propuso que el polen tricelular había evolucionado de forma independiente dentro de las angiospermas en numerosas ocasiones y fue un estado irreversible. Estas predicciones fueron apoyados por un estudio clásico, elegante y notable realizado por Brewbaker y publicado en el American Journal of Botany en 1967. Brewbaker usó datos de 1908 especies en una de las primeras pruebas a gran escala de una hipótesis evolutiva del desarrollo. Se asigna el estado de polen (bi-vs tri-) en un árbol filogenético y encontró que las familias tricelular siempre parecían estar anidadas dentro de las familias bicelular. Por consiguiente concluyó que el polen bicelular era ancestral y que había dado lugar al polen tricelular varias veces. También llegó a la conclusión de que el polen tricelular nunca parecía dar lugar al polen bicelular.

Joseph Williams, profesor asociado en la Universidad de Tennessee, ha tenido un interés de larga data en la biología reproductiva de plantas con flores, y está particularmente interesado en la evolución del desarrollo de las plantas con flores primitivas. Como parte de la celebración del centenario de la revista American Journal of Botany, Williams y co-autores (Universidad de Tennessee y la Universidad de Creighton) decidierón volver a examinar las cuestiones esenciales que Brewbaker probo, filogenias actualizadas modernas y muchas más especies que Brewbaker tenía disponibles con él hace 50 años (http://www.amjbot.org/content/101/4/559.full.pdf+html).

"Creo que muchos de nosotros que hicieron su trabajo de graduación durante los '60 hasta principios de los años 90 vio nuestro primer árbol filogenético de plantas con flores cuando abrimos la edición de octubre de 1967 de American Journal of Botany o dos páginas con todo el árbol de Jim Brewbaker que comprende 265 familias ", comenta Williams (http://www.jstor.org/stable/2440530?seq=4). "El hecho de que sólo se había construido la filogenia para responder una pregunta sobre la evolución del desarrollo del polen fue aún más impresionante."

"Nuestro documento una revisión centenaria pasó de ser una crítica directa a un trabajo de investigación", explica Williams, "porque los nuevos métodos para el estudio de las tasas de evolución de los rasgos binarios acababa de salir, y yo pensé: ¿Por qué no hacer de nuevo el análisis de Brewbaker con métodos modernos? Casualmente , habíamos estado recogiendo datos sobre el número de células de polen de los últimos siete años, así que tuvimos un gran conjunto de datos en la mano. A su favor, Brewbaker ya se había anticipado a todas las preguntas importantes, por lo que podríamos decir que nuestro trabajo acaba de agregar claridad a las respuestas de casi 50 años de antigüedad que sugirieron ".

De hecho, Williams y co-autores ampliaron el conjunto de datos de Brewbaker incluyendo 2.511 especies para las que conformaron las características evolutivas (tri vs el polen bicelular) utilizando una moderna (2013) filogenia vegetal de semillas y dos conjuntos diferentes de análisis.

Para su sorpresa, los resultados de sus análisis no apoyaron fuertemente una ascendencia bicelular, contrariamente a las conclusiones de Brewbaker, y, de hecho, eran ambiguas en cuanto al estado ancestral. Mientras que un análisis señaló una ascendencia tricelular, otro análisis-que permitió unas tasas de evolución de las características que variar a través de una filogenia- encontró más incertidumbre en la base, con un ancestro tricelular sólo ligeramente más probable que un ancestro bicelular.

Curiosamente, también encontraron que ambos linajes bi y tricelular dieron lugar a uno y otro. Por lo tanto, sus análisis desmintieron el supuesto de larga data de que la naturaleza del polen sólo podrían evolucionar en una dirección, es decir, de bi a tricelular, y que la tricelularidad era un "callejón sin salida."

"Por otra parte, nuestro estudio mostró que a pesar de la evolución recurrente del polen tricelular, esos linajes con polen tricelular en realidad tenía tasas de evolución más lenta", añade Williams. "Los linajes tricelular ambos habían reducido las tasas netas de especiación (extinción menos especiación) y los tipos reducidos de revertirse al estado bicelular."

En otras palabras, a pesar de que las especies tricelulares se forman a menudo, lo que sugiere una ventaja a este estado de dispersión, los linajes tricelular evolucionan lentamente. Y el efecto neto es que las especies bicelulares son más comunes que las especies tricelulares.

Los autores especulan que la ecología juega un papel importante en estos hallazgos.

"El polen tricelular se desarrolla rápidamente después de la polinización, por lo que sería favorecido en muchas de las formas de vida únicas de las angiospermas que exigen la rápida reproducción, tales como hierbas, plantas anuales, y las herbáceas acuáticas ", señala Williams.

"Pero la adquisición de ese tipo de hábitos tienen consecuencias. El patrón de los linajes tricelulares raramente re-evolucionan del estado bicelular lo que sugiere una disminución de la capacidad para responder a las cambiantes condiciones de dispersión del polen en el tiempo evolutivo, que a su vez ha frenado su ritmo de diversificación."

Una de las ideas que Williams está interesado en seguir tratando de alcanzar es el conflicto entre la ecología de la dispersión de polen (la fase de vida libre de la ontogenia de polen) y la ecología de crecimiento del tubo polínico después de la polinización (donde el polen está protegido y compite con otros polen para el éxito de la fertilización).

"Actualmente estoy trabajando con grandes conjuntos de datos que me permitan buscar correlaciones entre la dispersión de rasgos, tales como las dimensiones de polen, el contenido de ADN, número de células, las reservas de energía del polen, contenido de agua, síndromes de polinización, y las características del rendimiento del tubo polínico, tales como las dimensiones del tubo y la tasa de elongación, las longitudes del estilo y duración del crecimiento ", concluye Williams.

Fuente: American Journal of Botany.

Traducción: Ben Llarpo Quenobi.

UNA HORMONA VEGETAL TIENE DOBLE PAPEL EN EL DESENCADENAMIENTO DE LA FORMACIÓN DE LA FLOR.

8 de Mayo de 2014.

Las flores no son sólo agradable a la vista, son como las plantas se reproducen. En las plantas para producción agrícola, el momento y la regulación de la formación de la flor tiene un significado económico, afectando el rendimiento de un cultivo.

El estudio fue liderado por Nobutoshi Yamaguchi y Doris Wagner.

Un nuevo trabajo realizado por investigadores de la Universidad de Pensilvania publicado en la revista Science ha revelado que una hormona vegetal que se creía promovía la formación de flores en plantas anuales también juega un papel en la inhibición de la formación de flores. El doble papel de esta hormona, las giberelinas, podría ser explotado para producir cultivos de mayor rendimiento.

Los investigadores identificaron una vía que promueve la formación de flores en Arabidopsis thaliana.

Los científicos de plantas solían pensar que las plantas de vida corta, anuales o bi-anuales, utilizan una estrategia diferente a partir de plantas de larga duración, las plantas perennes, para regular la producción de flores.
 

"La evidencia anecdótica es que la hormona giberelina promueve el cambio a la formación de flores en las plantas de vida corta, junto con otras señales, como la temperatura, la estación y el fotoperíodo", dijo Wagner. "Pero en las plantas de larga vida, como en los árboles frutales, la gente ha sabido que si se les aplica la hormona se inhibe la producción de flores. Así esto a sido un gran rompecabezas: ¿por qué la misma hormona hace una cosa en plantas de vida corta y otra en las plantas de larga vida "?

La inhibición de la hormona giberelina causa que las flores se formen más rápido en plantas genéticamente modificadas.

Para hacer frente a esta paradoja, el equipo comenzó mediante la búsqueda de nuevos genes importantes para el proceso de formación de la flor. En concreto, se realizó una búsqueda en todo el genoma de la Arabidopsis thaliana una especie vegetal para encontrar los objetivos directos de LEAFY una proteína, que se sabe que promueve la formación de flores.
Un gen que se presentó fue llamado ELA1, que produce una enzima citocromo y se ha demostrado que desempeñan un papel en la descomposición de las giberelinas. Otros experimentos demostraron que en las plantas que perdieron la función de ELA1 , las flores se formaron mucho más tarde de lo normal.

Los investigadores también encontraron que las plantas que carecían de LEAFY tenía altos niveles de giberelina, y las plantas modificadas producen altos niveles de LEAFY tenían niveles más bajos de la hormona y fue también la más corta con mayores niveles de clorofila, características de la deficiencia de giberelina.

"Al principio estábamos confundidos porque las giberelinas se suponía que promueven toda esta actividad que lleva a la formación de las flores", dijo Wagner. "Luego, cuando nos encontramos con un blanco directo LEAFY que está vinculada a el catabolismo de las giberelinas , lo que nos dio la pista de que las giberelinas tiene que tener un papel en la inhibición de la formación de flores también."

Las plantas que se han modificado genéticamente para no producir giberelina correctamente y las plantas que fueron tratadas con un inhibidor de la giberelina mostraron signos de una primera transición retardada de inflorescencia pero con signos acelerados de formación de la flor. La aplicación de las plantas con giberelina tuvo el efecto opuesto.

Los resultados sugirieron que los dos pasos de transición que llevan plantas a producir flores pueden ser regulados claramente, tanto la participación de giberelina. Mientras la giberelina promueve la primera transición, en la que las plantas dejan de producir tallos y hojas y producen una inflorescencia, que inhibe la segunda fase, en la que se formaron las flores.

El mecanismo, implica el aumento y luego la caída de los niveles de la giberelina. Los altos niveles hacen que la planta finalice la fase vegetativa del desarrollo. En ese momento, la actividad de LEAFY (factor de transición) y ELA1 causan que la giberelina se descomponga. Liberados de los efectos inhibitorios de la hormona, un conjunto de proteínas activan el desencadenamiento de la formación de flores .

"Cuando se trata de determinar el número de flores formadas y cuando se forman, creemos que esta vía está a la vanguardia", dijo Wagner.

Los agricultores ya utilizan variedades de arroz deficientes en giberelina para producir plantas más compactas que no caigan con el viento y la lluvia. La nueva comprensión del papel de la giberelina obtenida de este estudio podría ayudar a crear variedades de plantas que son aún más productivas

"Creemos que se puede utilizar para mejorar el rendimiento", dijo Wagner. "Las semillas son el producto de una flor así que si quieres más semillas deseas más flores. Ser capaces de modular la acumulación o la degradación de la giberelina podría permitir una para optimizar o potenciar una serie de semillas y la producción en las plantas de cultivo ".

El equipo planea explorar otras plantas para ver si la giberelina opera de la misma manera en todas las especies y en plantas perennes también y seguir explorando cómo los diferentes niveles de la hormona provocan los eventos reguladores que inhiben o promueven la producción de flores.

Fuente: N S F, U de Pennsylvania.

DISECANDO EL ESCONDITE DE UN PATÓGENO DE LA PAPA DENTRO DE SU INSECTO VECTOR.

1° de Mayo de 2014.

Los investigadores del Servicio de Investigación Agrícola (SIA) están explorando nuevos métodos de manejar la enfermedad llamada la punta morada de la papa y el insecto que transmita esta enfermedad a los cultivos de papa.

El entomólogo Rodney Cooper con el SIA usa pinzas de puntas finas y un microscopio fluorescente para estudiar los órganos y los tejidos del psílido de la papa. Este psílido, el cual es un insecto diminuto y similar a la cigarra, puede transmitir la bacteria Candidatus Liberibacter solanacearum, la cual causa la punta morada de la papa.

Cooper combina el procedimiento con marcadores genéticos fluorescentes para comprender dónde y cómo Liberibacter vive en el psílido, desde el momento cuando la bacteria es tragado por el insecto hasta el momento cuando el insecto inyecta la bacteria dentro de nuevas plantas. 

Los síntomas de la enfermedad de la punta morada en rebanadas de papas infectadas son menos obvios en las papas no cocinadas (izquierdas) que en las papas fritas (derecha). La enfermedad no representa ninguna amenaza a los consumidores, pero es fea y puede disminuir el potencial de ventas de las papas.

"Nuestros conocimientos sobre la biología y la ecología básica de este patógeno, junto con sus interacciones con el insecto vector y la planta huésped, no son completos", dice Cooper. Llenar esta brecha de información tendrá una gama amplia de beneficios, dice él, de mejoramientos en el diseño de experimentos y la interpretación de datos a mejores métodos de hacer decisiones sobre detectar, controlar y prevenir la punta morada de la papa.

La punta morada de la papa toma su nombre de las rayas oscuras dentro de las papas infectadas. Estas rayas son más evidentes después de cortar y freír las papas. Otros síntomas incluyen las hojas enrolladas y la decoloración de los tejidos de la papa. La enfermedad no representa ninguna amenaza a los consumidores, pero es fea y puede reducir el potencial de ventas de las papas.

El método principal de controlar la enfermedad es aplicar a los cultivos de papas insecticidas. Sin embargo, los investigadores están tratando de proveer enfoques más sostenibles para los productores, tales como el desarrollo de variedades de papa que tienen resistencia a la enfermedad. Información derivada de los estudios por Cooper también podría ayudar en esfuerzos de atacar Liberibacter directamente.

Una ninfa del psílido de la papa es de color amarillo y verde y es plana y sedentaria. Normalmente se encuentran las ninfas en la parte inferior de las hojas. Los psílidos de la papa propagan la bacteria que causa la enfermedad de la punta morada en las plantas de papa y posteriormente en las papas.

Después de disecar un psílido en su laboratorio, Cooper somete los órganos y tejidos del insecto a la hibridación fluorescente in situ. Este procedimiento involucra el uso de sondas para pegarse a segmentos complementarios del ADN de la bacteria, los cuales producen un brillo verde si están presentes. Utilizando el microscopio, Cooper y sus colegas han observado Liberibacter en cuatro áreas principales del psílido: los intestinos, la hemolinfa (la sangre), los bacteriomas (los cuales son órganos donde viven las bacterias simbióticas), y las glándulas salivales.

Entre los órganos y tejidos examinados, Liberibacter aparecieron más frecuentemente en los intestinos del psílido. De veras, la bacteria produjo el brillo verde en los intestinos en el 66 por ciento de los especímenes examinados. También fue encontrada en el 40 por ciento de las glándulas salivales y los bacteriomas.

La etapa de ninfa del psílido fue menos hospitalaria a Liberibacter, la cual pocas veces apareció en órganos aparte de los intestinos, según los investigadores.

"Esto podría representar un 'cuello de botella' o una barrera en la ruta de infección, la cual puede ser manipulada y extendida a la etapa adulta. Si los adultos no pueden propagan Liberibacter, ellos representan menos que una amenaza", dice Cooper. Él y sus colegas Joseph Munyaneza y Venkatesan Sengoda con el SIA publicaron sus investigaciones en la revista científica 'Annals of the Entomological Society of America' (Anales de la Sociedad Americana de Entomología), en enero del 2014.

Por: Jan Suszkiw.

Fuente: Servicio de Investigación Agrícola.(SIAUSDA)

BALSO NEGRO EXTINGUE ABEJAS EN SANTANDER.

12 de ABRIL de 2014.

Por: Giovanni Clavijo Figueroa, Unimedios

Hasta 900 mil insectos por hectárea están muriendo por la siembra excesiva de balso negro, árbol usado como sombra para cultivos de café. Abejas, hormigas y polillas, entre muchos otros, se ahogan en el néctar de las flores de esta especie. Los más afectados son los apicultores por la evidente disminución de abejas.

Decenas de apicultores de veredas de los municipios de Oiba, San Gil y Socorro, en el departamento de Santander, están alarmados por la disminución de abejas en los últimos dos años, lo que ha repercutido en la producción de miel, propóleo, cera, apitoxina (veneno), jalea y polen.
 

Según los afectados, en poco tiempo la zona dejaría de ser una de las principales despensas mieleras del país. Y no es para menos, los apiarios (que tienen entre 20 y 22 colmenas, cada una con hasta 80 mil individuos) están siendo ocupados tan solo a la mitad de su capacidad. Como consecuencia, polillas y comejenes destruyen las cámaras de crianza (celdas hexagonales donde se crían las obreras y los zánganos), se comen la cera y los pocos recursos acumulados en el panal.

Cada panal puede albergar hasta 80 mil abejas. En Santander algunos solo llegan a tener la mitad. foto: archivo particular

El profesor Jorge Tello, director del Grupo Apícola de la Facultad de Medicina y Zootecnia de la Universidad Nacional de Colombia en Bogotá, en asocio con el Sena, Corpoica, el ICA y la Secretaría de Agricultura de Santander, entre otras organizaciones, indagó  sobre la considerable disminución del censo de enjambres en la región.

Una investigación de campo develó que no solo abejas sino también hormigas, avispas, polillas, escarabajos, saltamontes y hasta colibríes se están ahogando en el néctar de las flores del balso negro (Ochroma pyramidale), que sirve de sombra para los cultivos de café en el país.

El árbol mide hasta 25 metros, es de tronco grueso y de madera liviana, resistente y duradera. Según la indagación, cada ejemplar produce hasta 500 flores que se caracterizan por secretar gran cantidad de néctar, del cual se alimentan murciélagos nectarívoros, que, a su vez, son los polinizadores naturales de la especie.

El profesor Tello indica que los caficultores han plantado el balso negro sin asesoramiento técnico, lo que ha llevado a que se siembren hasta 80 árboles por hectárea, cuando en su ambiente natural solo hay un ejemplar en ese mismo espacio. “Se convirtió casi en un monocultivo que ha provocado una sobreoferta de néctar para la fauna regional” afirma el investigador.

El descubrimiento

Para determinar cómo este factor perturbaba a los insectos, el científico alimentó grupos de abejas con el néctar, realizó tres ensayos in vitro y comprobó que no era una sustancia tóxica. Se detectó que posee un aroma y sabor que atrae a las abejas, con una concentración no muy elevada de azúcares del 12%, aproximadamente.

No obstante, el interrogante seguía: ¿por qué abejas y otros animales se ahogan dentro de las flores? Entonces, analizó la estructura de la flor y allí encontró la respuesta, a saber, su estructura en forma de trompeta. Se trata de una trampa natural donde el insecto no puede aferrarse a los pétalos, resbala como en un tobogán y cae en una piscina repleta de néctar pegajoso del cual no puede desprenderse.

Las flores tienen un promedio de nueve centímetros de largo y pueden producir, en una noche, entre cinco y siete centímetros cúbicos de néctar. Además, los investigadores han contabilizado hasta treinta insectos sumergidos en una flor, incluidas abejas nativas, Apis y africanizadas, así como hormigas, avispas, polillas, escarabajos y saltamontes.

Otro factor que agrava la situación es que los pobladores cazan de forma indiscriminada a los murciélagos que se alimentan del néctar, pues los confunden con otras especies que chupan la sangre del ganado. Estos mamíferos voladores, al tener un estómago mucho más grande, sorben el líquido y no lo dejan acumular, algo que debido a la cacería no sucede en la actualidad.  

Amenaza doble

El investigador de la UN asegura que el cultivo indiscriminado de balso negro comprometerá seriamente al ecosistema local, debido a que no habrá insectos que polinicen las plantas. Como consecuencia, escasearán las semillas que permiten recomponer el bosque; incluso, cultivos que dependen de la polinización, como el café y algunos frutales, ya se ven afectados.

Si bien, la regeneración vegetal se puede dar por la autopolinización, el profesor Tello explica que esto ocasionaría endogamia, un fenómeno indeseado en la naturaleza  que hace que los árboles se crucen con ejemplares muy cercanos genéticamente, reproduciendo vástagos que portan características nodeseadas. A la larga, se disminuye la calidad de los nuevos individuos al punto de no poder reproducirse.

Por otro lado, la seguridad alimentaria se vería afectada. Si un árbol de mango de 50 años de edad, con 30 metros de altura, tiene 200 millones de flores y produce entre 15 mil o 20 mil frutos, con la ausencia de insectos polinizadores esa cantidad se reduciría significativamente, hasta podría dejar de producir. La misma situación afrontarían las plantas de mora, fresa, manzana, pera, durazno, maracuyá y uchuva, entre otras.

Soluciones a la vista

El primer correctivo que se debería tomar es destruir los viveros con plántulas de balso y no sembrarlo más. La otra opción es eliminar los que ya están en pie y cambiar la sombra que cubre el café por otros árboles que no causen daño, como guamo y nogal, cuya madera es valiosa industrialmente.

La recomendación que hacen los expertos a las autoridades ambientales y a las agremiaciones, incluidos los cafeteros, es que antes de expandir prácticas agrícolas masivas, como el uso del balso, acudan a la academia y a sus científicos para valorar los efectos que podrían tener esas decisiones.

Según el profesor Tello, por ahora reina un silencio administrativo por parte del Ministerio de Agricultura y de la Federación Nacional de Cafeteros. “Ellos tienen el informe de la situación en Santander, solo se espera que se fije una normativa rigurosa sobre la siembra de este árbol en densidades similares a las naturales y no como un monocultivo”.

Si esto no se hace, advierte el profesor Tello, habrá una verdadera catástrofe ecológica.

Fuente: UN Periódico Edición No. 176. UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA.

EXAMINANDO LOS ENLACES ENTRE LOS FERTILIZANTES Y LAS EMISIONES DE GASES DE EFECTO INVERNADERO.

Por: Ann Perry
28 de abril de 2014.

Científicos con el Servicio de Investigación Agrícola (SIA) están aprendiendo más sobre cómo los fertilizantes que contienen nitrógeno contribuyen al desarrollo de los gases del efecto invernadero.

Los estudios fueron realizados por el científico del suelo Rodney Venterea.

El óxido nitroso puede absorber 300 veces más radiación que el dióxido de carbono. Después de la aplicación de los fertilizantes que contienen nitrógeno, los microbios en el suelo pueden convertir nitrógeno en nitrato y luego en óxido nitroso. Sin embargo, Venterea sospechó que las emisiones de óxido nitroso estan aún más relacionadas con niveles de nitrito, el cual es otra forma de nitrógeno que no es comúnmente medida.

Emisiones del óxido nitroso, el cual es un gas del efecto invernado, pueden ser afectadas por diferentes formas de nitrógeno en los fertilizantes, según los resultados de estudios realizados por científico del suelo Rodney Venterea con el SIA.

Venterea realizó un estudio en maíz durante dos temporadas de cultivo y observó cambios en los niveles de emisiones del óxido nitroso como resultado de diferentes fuentes de fertilizante nitrogenado y métodos de aplicación. Los fertilizantes fueron la urea convencional; la urea con una capa de polimeros; la urea que contiene inhibidores microbianos; y una mezcla del 50 por ciento de la urea convencional y el 50 por ciento de la urea que contiene los inhibidores.

Los resultados de los estudios por Venterea indicaron que las emisiones del óxido nitroso fueron altamente relacionadas con niveles de nitrito en el suelo, los cuales fueron responsables del 44 por ciento al 73 por ciento de la variación en las emisiones del óxido nitroso.

Los resultados también demostraron que los niveles más bajos de nitrito y óxido nitroso ocurrieron con el fertilizante que contuvo la urea con los inhibidores microbianos. La mezcla 50/50 también redujo ambos el nitrito y el óxido nitroso.

Venterea cree que el nitrito puede producir óxido nitroso rápidamente bajo una gama más amplia de condiciones, especialmente con el suelo oxigenado, el cual es la condición común excepto después de muchas precipitaciones.

Una cámara de flujo de gas cubierta en un estudio realizado en un campo de maíz durante dos temporadas de crecimiento. El estudio examinó los efectos de las diferentes fuentes de fertilizantes de nitrógeno y los métodos de aplicación a las emisiones de óxido nitroso.

Venterea y Bijesh Maharjan, publicaron sus resultados en el 2013 en la revista 'Soil Biology and Biochemistry' (Biología and Bioquímica del Suelo).

Esta investigación fue realizada como parte de GRACENET (Red de Aumento del Carbono Agrícola para la Reducción de Gases del Efecto Invernadero), la cual es una red nacional de investigaciones por científicos del SIA para determinar los efectos de prácticas de manejo en el secuestro del carbono en el suelo, las emisiones de oligogases, y la calidad ambiental.

Fuente: Servicio de Investigación Agrícola. (SIA-USDA)

EL PAPEL DE LOS ANTEPASADOS DEL TRIGO EN COMBATIR UNA NUEVA AMENAZA.

Por: Dennis O'Brien
7 de abril de 2014

Científicos del Servicio de Investigación Agrícola (SIA) han localizado el sitio de un gen en una hierba antigua que podría ayudar a salvar uno de los cultivos de cereales más importantes del mundo de un hongo implacable.

Los científicos Matt Rouse y Yue Jin, descubrieron el gen durante estudios del ADN de varias hierbas antiguas. Ellos fueron buscando genes que podrían aumentar la resistencia del trigo al hongo Ug99 (Puccinia graminis), el cual causa un tipo de la roya del tallo que continuamente evoluciona.

Científicos han descubierto un gen en el trigo einkorn, el cual es una variedad antigua todavía cultivada en la región mediterránea, que podría ofrecer un nivel alto de inmunidad contra la enfermedad Ug99, la cual es un tipo de la roya del tallo que representa una amenaza grave al 90 por ciento del cultivo de trigo mundialmente. Foto cortesía de Matthew Rouse con el SIA.

El hongo Ug99 no ha sido encontrado hasta la fecha en EE.UU., pero se está propagando en otros países y es una amenaza potencial al 90 por ciento del trigo mundialmente. Los mismos genes en el trigo que parecen ofrecer inmunidad durante una temporada de cultivo no pueden proteger el cultivo durante la próxima temporada cuando el trigo es atacado por nuevas "razas" del hongo. Ug99 fue descrito por primera vez por científicos en el país de Uganda en el 1999, y el control de esta enfermedad ha llegado a ser una prioridad internacional.

Científicos a menudo estudian los parientes silvestres de un cultivo en la búsqueda para genes que podrían ofrecer resistencia a los insectos y patógenos. Pero lo importante de los estudios por Rouse y Jin es la diversidad de las hierbas estudiadas. Estas incluyen el trigo einkorn, el cual es una variedad antigua todavía cultivada en partes de la región mediterránea; el trigo emmer, el cual se encuentra en los sitios arqueológicos y en la región del Cercano Oriente; y el rompesacos, el cual es un pariente silvestre del trigo que tiene genes usados por criadores para aumentar la inmunidad en nuevas variedades comerciales del trigo.

Primer plano de la roya del tallo del trigo. Una cepa llamada "Ug99" está ahora en partes de África y el Medio Oriente.

 En un estudio, Rouse y sus colegas se concentraron en localizar un gen en el trigo einkorn que provee un nivel alto de inmunidad a Ug99. Este gen llamado Sr35 fue previamente descubierto en el trigo einkorn. Pero el sitio preciso de este gen en el genoma vasto del trigo todavía fue un misterio. El genoma del trigo es enorme, con casi dos veces más información genética que el genoma humano.

Para localizar Sr35, los investigadores secuenciaron áreas del genoma donde ellos sospecharon el gen era ubicado. En un grupo de plantas mutantes, ellos incapacitaron las secuencias clonadas y descubrieron que este cambio causó una vulnerabilidad de las plantas a Ug99. En otro grupo de plantas, ellos introdujeron las mismas secuencias en plantas previamente vulnerables y por consiguiente aumentaron la resistencia de las plantas.

Estos resultados, los cuales fueron publicados en la revista 'Science' (Ciencia) en el 2013, representaron el primer éxito en aislar y clonar un gen que provee resistencia a Ug99. Este logro podría facilitar la introducción de genes útiles en variedades del trigo en el futuro.

Fuente: Servicio de Investigación Agrícola. (SIA-USDA)

ARITMÉTICA BIOLÓGICA: LAS PLANTAS HACEN SUMAS PARA PASAR LA NOCHE.

24 de Junio de 2013.

Traducción: Ben Llarpo Metacol.

Utilizando procesos fundamentales en lugar de células cerebrales, las plantas miden el tiempo hasta el amanecer y lo divide por sus niveles de almidón almacenados. Los investigadores dicen que esta capacidad en las plantas representa el primer ejemplo concreto de un proceso biológico fundamental de un cálculo aritmético tan sofisticado.

Una nueva investigación muestra que para evitar la inanición en la noche, las plantas realizan la división aritmética precisa. El cálculo les permite utilizar sus reservas de almidón a una velocidad constante de modo que se les acabe casi exactamente al amanecer.

"Este es el primer ejemplo concreto en un proceso biológico fundamental de un cálculo aritmético tan sofisticado." dijo el profesor de modelos matemáticos Martin Howard del Centro John Innes.

Las plantas se alimentan durante el día mediante el uso de la energía del sol para convertir el dióxido de carbono en azúcares y almidón. Una vez que el sol se ha puesto, tienen que depender de la reserva de almidón para evitar la inanición.

Profesores Martin Howard y Alison Smith.

Credito: Imagen cortesía de Norwich BioScience Institutes.

En la investigación que se publicará en la revista eLife, los científicos del Centro John Innes muestran que las plantas hacen ajustes precisos a su tasa de consumo de almidón. Estos ajustes aseguran que la reserva de almidón dure hasta el amanecer incluso si la noche llega inesperadamente temprano o el tamaño de la reserva de almidón varía.

Los científicos del Centro John Innes muestran que al ajustar su consumo de almidón de manera tan precisa que ellas deben realizar un cálculo matemático, la división aritmética.

"La capacidad para llevar a cabo el cálculo aritmético es de vital importancia para el crecimiento vegetal y la productividad", dijo la profesora bióloga metabólica Alison Smith.

"La comprensión de cómo las plantas siguen creciendo en la oscuridad podría ayudar a abrir nuevas formas de incrementar el rendimiento del cultivo."

Durante la noche, los mecanismos dentro de la hoja miden el tamaño de la reserva de almidón y estiman la cantidad de tiempo hasta el amanecer. Información sobre el tiempo viene de un reloj interno, similar a nuestro propio reloj biológico. El tamaño de la reserva de almidón se divide por la longitud del tiempo hasta el amanecer para establecer la velocidad correcta de consumo de almidón, de modo que, al amanecer, alrededor de 95% de almidón es consumido.

"Los cálculos son precisos para que las plantas eviten el hambre, sino también hacer el uso más eficiente de sus alimentos", dijo la profesora Smith.

"Si la reserva de almidón se usa demasiado rápido, las plantas pasaran hambre y dejan de crecer durante la noche. Si la reserva se utiliza con demasiada lentitud, algo de esto será en vano."

Los científicos usan modelos matemáticos para investigar cómo tal cálculo de la división puede llevarse a cabo dentro de una planta. Propusieron que la información sobre el tamaño de la reserva de almidón y el tiempo hasta el amanecer se codifica en las concentraciones de dos tipos de moléculas (llamadas S para el almidón y T para el tiempo). Si las moléculas S estimulan el consumo de almidón, mientras que las moléculas T evitan que esto ocurra, entonces la tasa de consumo de almidón se establece por la relación de las moléculas S por las moléculas T, en otras palabras, S dividido por T.

Esta investigación está financiada por el Consejo de Investigación de Biotecnología y Ciencias Biológicas (BBSRC)

Fuente: Norwich BioScience Institutes., Scialdone et al. Arabidopsis plants perform arithmetic division to prevent starvation at night. eLife, 2013