Secondary metabolites as a survival strategy in plants of high mountain habitats / Metabolitos secundarios como estrategia de supervivencia en plantas de hábitat de alta montaña

This review work focuses on how the secondary chemistry could help in the survival of plants in high mountain habitats under extreme environmental conditions. The elevated levels of stress in high areas of the tropic and subtropic change dramatically not only by following the annual cycles of winter and summer but they also change in a single day. Some species, however, are able to successfully grow at heights more than 3000 m in the tropical mountains due, in part, to highly specialized physiological processes that affect their physical and chemical responses. In this study, it describes some strategies of how the secondary metabolites could help the plants to stand the high levels of stress in the high mountain ecosystems.

Este trabajo de revisión se centra en cómo la química secundaria podría ayudar en la supervivencia de plantas en hábitats de alta montaña en condiciones ambientales extremas. Los altos niveles de estrés en las zonas altas del trópico y subtrópico cambian dramáticamente no solo al seguir los ciclos anuales de invierno y verano, sino que también cambian en un solo día. Sin embargo, algunas especies pueden crecer con éxito a alturas superiores a 3000 m en las montañas tropicales debido, en parte, a procesos fisiológicos altamente especializados que afectan sus respuestas físicas y químicas. En esta revisión, se describen algunas estrategias de cómo los metabolitos secundarios podrían ayudan a las plantas a soportar los altos niveles de estrés en los ecosistemas de alta montaña.

Efecto del estrés térmico y la radiación ultravioleta durante la producción masiva de Nomuraea rileyi / Effect of thermal stress and ultraviolet radiation during massive production of Nomuraea rileyi

Resumen El hongo entomopatógeno Nomuraea rileyi (aislamiento Nm006) ha demostrado un alto potencial para ser utilizado en el control biológico de gusano cogollero del maíz Spodoptera frugiperda. Sin embargo, este microorganismo es altamente susceptible a condiciones abióticas de estrés, lo que dificulta el desarrollo tecnológico de un bioplaguicida. Teniendo en cuenta lo anterior, el objetivo del trabajo fue evaluar el efecto individual de temperatura y luz ultravioleta mediante choques de estrés implementados en el proceso de fermentación sólida. Los conidios obtenidos de los diferentes tratamientos se caracterizaron microbiológicamente (rendimiento y germinación), enzimática (β-esterasa, N-acetilglucosaminidasa y quimoelastasa proteasa Pr1) y biológicamente mediante un bioensayo. Los choques de temperatura no afectaron el rendimiento, germinación y actividad biológica del aislamiento, pero si potenciaron la actividad β-esterasa y la actividad N-acetilglucosaminidasa en comparación con los conidios no expuestos. Con respecto a los choques con luz UV, éstos no mejoraron las características de los conidios de N. rileyi. Con base en los resultados, los choques térmicos a 5 °C y 45 °C, se seleccionaron para la fermentación del hongo, porque no afectaron negativamente ninguna característica y aumentaron las actividades enzimáticas β-esterasa y N-acetilglucosaminidasa de los conidios, lo que podría mejorar la actividad insecticida sobre S. frugiperda.

Abstract The entomopathogenic fungus Nomuraea rileyi (isolate Nm006) is a possible microbial control agent against "fall armyworm" Spodoptera frugiperda. However, this fungus is affected by abiotic stress conditions that cause a slow development of the biopesticide. The objective of this study was to assess the individual effect of abiotic stress (temperature and UV light) during solid fermentation of Nomuraea rileyi Nm006. Conidia were produced under different stress conditions and then characterized microbiologically (yield and germination), enzymatically (β-esterese, N-acetylglucosaminidase and subtilin-like protease Pr1) and biologically against Spodoptera frugiperda. All the treatments were compare with conidia produced without stress. Yield and N-acetylglucosaminidase activity did not improve in conidia produced under temperature stress. Germination, efficacy and β-esterase activity were significantly higher in conidia exposed to thermal shock compared to unexposed conidia. UV light shocks did not improve any characteristics of Nm006. Thermal stress at 5 °C and 45 °C were select for fungus fermentation because conidia had higher enzymatic activity (β-esterase y N-acetilglucosaminidase) and any characteristic was negatively affect. This thermal stress could be a strategy to improve the insecticidal activity against S. frugiperda.

DISEÑO DE CASETES DE EXPRESIÓN QUE CONFIERAN TOLERANCIA A SEQUÍA Y A GLUFOSINATO EN MAÍZ (Zea mays) / Design of Expression Cassettes that Confer Drought and Glufosinate Tolerance to Maize (Zea mays)

Como primera aproximación en la obtención de una línea transgénica de maíz tolerante a sequía y al herbicida glufosinato de amonio, se seleccionaron genes y elementos reguladores para el diseño in silico de casetes de expresión, a través del análisis de literatura científica y bases de datos de genes y patentes. Las secuencias génicas fueron modificadas con base en el criterio de uso codónico del maíz para optimizar su expresión. Los casetes de expresión diseñados con el software DNA 2.0., fueron sintetizados por una empresa especializada. La presencia del transgen y la expresión a nivel de mARN fue demostrada mediante PCR y RT-PCR en la planta modelo Nicotiana benthamiana transformada vía Agrobacterium tumefaciens. Un ensayo preliminar in vitro en condiciones simuladas de sequía en medio MS con PEG (PM 6000)10 % no demostró incremento notorio en la tolerancia de las plántulas transformantes, posiblemente debido a que el uso codónico del diseño no favorece la expresión génica en la planta modelo.

As a first approach in obtaining a transgenic drought and glufosinate ammonium tolerant maize line, genes and regulatory elements for the in silico design of the expression cassettes were selected through analysis of scientific literature and databases of genes and patents. Gene sequences were modified based on the criterion of maize codon usage to optimize their expression. The constructs designed with DNA 2.0 Software, were synthesized by a specialized company. The presence of the transgene and the expression of mRNA was demonstrated by PCR and RT-PCR in the model plant Nicotiana benthamiana transformed via Agrobacterium tumefaciens. A preliminary experiment in vitro under simulated drought conditions in MS medium with 10 % PEG (PM 6000) showed no noticeable increase in drought tolerance of the transformants, possibly because the codon usage of the design does not promote gene expression in the model plant.

Presencia de cadmio y plomo en suelos y su bioacumulación en tejidos vegetales en especies de brachiaria en el magdalena medio colombiano / Presence of cadmium and lead in soil and its accumulation in plant tissue in brachiaria species in the middle magdalena colombian

En el Magdalena Medio colombiano confluyen dos actividades económicas: una ganadería intensiva y una consolidada industria petroquímica. Esta última representa un potencial peligro para la Salud Pública, como consecuencia de la emisión de metales tóxicos (plomo y cadmio) que pueden incorporarse a la cadena trófica. Por ello se realizó un inventario de pasturas en esta región en función de la distancia (100, 500, 2500 y 5000 m) al foco emisor contaminante. Así se muestrearon en zonas próximas a la refinería de crudo (Barrancabermeja, Santander), en pozos de extracción (Yondó, Antioquía) y tomando como testigo el Campus académico de la Universidad de la Paz (Barrancabermeja, Santander). Los resultados obtenidos indican una alta frecuencia de representantes de la familia Poaceae y de sus géneros de Brachiaria spp., con importantes diferencias. La información se interpretó en los tres primeros componentes, donde las variables con mayor peso fueron la profundidad del suelo a 5 y 30 cm, tipo de pastura con predominio de las especies introducidas y el transecto en relación a la distancia focal de las fuentes de contaminación. Así, en la zona de la refinería solo se han detectado dos especies de Brachiaria, mientras que en la zona de los pozos de extracción y en la zona testigo se presenta mayor frecuencia de otras especies de Brachiaria. Se concluye que los mayores niveles de bioacumulación de metales en tejidos vegetales presentó el siguiente orden: raíz > tallo > hojas, a su vez la acumulación en suelo mostró ser mayor en la profundidad de 5 cm.

In the Middle Magdalena Colombian converge two economic activities: intensive livestock and a consolidated petrochemical industry. The latter represents a potential danger to public health, resulting from the emission of toxic metals (lead and cadmium) that can enter in the food chain. Therefore pasture inventory is performed in this region depending on the distance (100, 500, 2500 and 5000 m) to the emitting source contaminant. So they were sampled near the oil refinery (Barrancabermeja, Santander) in extraction wells (Yondó, Antioquia) and sampling as witness the academic campus of the Universidad de la Paz (Barrancabermeja, Santander) areas. The results indicate a high frequency of representatives of the Poaceae family and its genera Brachiaria, with important differences. The information was interpreted in the first three components, where the variables with more weight were soil depth to 5 and 30 centimeters, type of pasture with predominance of introduced species and transect relative to the focal length of the sources of pollution. Then, in the area of the refinery were detected only two species of Brachiaria, while in the area of the extraction wells and in the control area it is presented a higher frequency of other species of Brachiaria. It’s concluded that higher levels of bioaccumulation of metals in plant tissues presented the following order: root > stem > leaves, turn the accumulation in soil was found to be higher in the depth of 5 cm