Herbicide weed control ­ induced differential tolerance and productivity in cowpea plants / Controle de ervas daninhas com herbicida - tolerância diferencial induzida e produtividade em plantas de feijão-caupi

The use of herbicides is a represents an efficient way to control the infesting plant population, since it is associated with low operational cost, and it does not demand large amounts of labour. An obstacle to growing cowpea (Vigna unguiculate) is the absence of herbicides registered for this crop. The objective of this work was to evaluate the tolerance of cowpea to herbicides. The experiment was carried out in a randomised block with treatment controls with and without weeding, Bentazon (720 g ha-1), Fluazifop-p-butyl (250 g ha-1), Fomesafen and a tank mix between Fluazifop-p-butyl + Fomesafen (250 + 187.5 g ha-1) with treatment replicates. The herbicides were applied on vegetative (V3 ­ stage) cowpea plants using a CO2-pressurised backpack sprayer with four spray tips TT 110.02 operating at a pressure of 2.5 bar and applying 240 litres of syrup per hectare. The cultivar BRS Guariba, with five planting lines per plot, was tested with the three central lines of the useful area, scoring 0.5 m of the ends. The species Oxalis latifolia was difficult to control. The Fluazifop-p-butyl + Fomesafen mixture presented better control of weeds. The herbicides caused phytotoxicity to cowpea and reduced leaf area and dry mass. The productivity of the crop was affected due to the low control of weeds. It was concluded that the cowpea presented differential tolerance to the herbicides tested doses.

O uso de herbicidas é uma alternativa promissora, pois permite um controle eficiente da população de plantas infestantes, associado a baixo custo operacional e sem exigir grandes quantidades de mão de obra. No entanto, um entrave no controle de plantas daninhas no feijão-caupi é a ausência de herbicidas registrados para essa cultura. Objetivou-se com este trabalho avaliar a tolerância do feijão-caupi cultivar BRS Guariba, a herbicidas. Um ensaio foi conduzido a campo em blocos casualizados composto dos tratamentos, testemunhas com e sem capina, Bentazon (720 g i.a. ha-1), Fluazifop-p-butyl (250 g i.a. ha-1), Fomesafen (187,5 g i.a. ha-1) e mistura de tanque entre Fluazifop-p-butyl + Fomesafen (250 + 187,5 g i.a. ha-1) com 4 repetições. Os herbicidas foram aplicados com plantas de caupi em estágio vegetativo V3 com pulverizador costal pressurizado por CO2 com quatro pontas de pulverização TT 110.02 operando a uma pressão de 2,5 Bar e aplicando 240 L ha-1 de calda. As parcelas foram compostas 5 linhas de plantio com cinco metros de comprimento, espaçadas de 0,5 m, com as 3 linhas centrais de área útil, desprezando 0,5 m das extremidades. Avaliou-se a comunidade infestante, a eficiência de controle de plantas daninhas, a tolerância e a produtividade do feijão-caupi. A espécie Oxalis latifolia foi encontrada em todos os tratamentos e apresentou difícil controle. A mistura Fluazifop-p-butyl + Fomesafen apresentou melhor controle das plantas daninhas. Os herbicidas ocasionaram fitotoxicidade ao feijão-caupi e redução de área foliar e massa seca de plantas. A produtividade da cultura foi reduzida nos tratamentos com baixo controle de plantas daninhas bem como nos tratamentos que provocaram toxicidade elevada. Conclui-se que o feijão-caupi apresentoutolerância diferencial aos herbicidas nas doses testadas.

Diseño in silico y evaluación funcional de genes semisintéticos que confieran tolerancia a fosfinotricina / In silico design and functional assessment of semisynthetic genes that confer tolerance to phosphinothricin

La tolerancia a herbicidas es una de las características más usadas en los cultivos GM, con resultados positivos para los agricultores y el ambiente. El punto de partida, es el desarrollo de casetes de expresión que expresen la característica de interés, inicialmente construidos mediante técnicas de biología molecular convencionales. Actualmente, con herramientas de bioinformática y biología sintética, es posible diseñar y probar el constructo in silico, para luego contratar su síntesis. Esta aproximación, permite optimizar la expresión mediante la modificación del uso codónico. En este trabajo se diseñaron y evaluaron en Nicotiana benthamiana versiones semisintéticas de genes que confieren tolerancia al herbicida fosfinotricina. Se realizó un análisis de libertad de operación, con el fin de asegurar que los constructos diseñados no violen derechos de propiedad intelectual en Colombia. Se obtuvieron dos casetes de expresión con libertad de operación, que expresan versiones del gen bar.

Herbicide tolerance is one of the features most used in GM crops, which has shown positive results for farmers and the environment. The starting point is the development of expression cassettes that express the characteristic of interest, they are initially constructed by standard molecular biology techniques. Currently, by bioinformatics and synthetic biology tools, it is possible to design and test the construct in silico, and then hire their synthesis. This approach allows optimizing expression by modifying the codon usage. In this work there were designed and evaluated semi-synthetic versions of genes in Nicotiana benthamiana, these genes confer tolerance to the herbicide phosphinothricin. It was made an analysis of freedom to operate in order to ensure that the designed constructs not violate intellectual property in Colombia. There were obtained two expression cassettes with freedom to operate, which express versions of the bar gene.

Response of ligninolytic macrofungi to the herbicide atrazine: dose-response bioassays / Respuesta de macrohongos ligninolíticos al herbicida atrazina: bioensayos dosis-respuesta

The effect of atrazine concentrations on mycelial growth and ligninolytic enzyme activities of eight native ligninolytic macrofungi isolated in Veracruz, México, were evaluated in a semi-solid culture medium. Inhibition of mycelial growth and growth rates were significantly affected (p = 0.05) by atrazine concentrations (468, 937, 1875, and 3750 mg/l). In accordance with the median effective concentration (EC50), Pleurotus sp. strain 1 proved to be the most tolerant isolate to atrazine (EC50 = 2281.0 mg/l), although its enzyme activity was not the highest. Pycnoporus sanguineus strain 2, Daedalea elegans and Trametes maxima showed high laccase activity (62.7, 31.9, 29.3 U mg/protein, respectively) without atrazine (control); however, this activity significantly increased (p < 0.05) (to 191.1, 83.5 and 120.6 U mg/protein, respectively) owing to the effect of atrazine (937 mg/l) in the culture medium. Pleurotus sp. strain 2 and Cymatoderma elegans significantly increased (p < 0.05) their manganese peroxidase (MnP) activities under atrazine stress at 468 mg/l. The isolates with high EC50 (Pleurotus sp. strain 1) and high enzymatic activity (P. sanguineus strain 2 and T. maxima) could be considered for future studies on atrazine mycodegradation. Furthermore, this study confirms that atrazine can increase laccase and MnP activities in ligninolytic macrofungi.

Se evaluó el efecto de diferentes concentraciones de atrazina sobre el crecimiento micelial y la actividad enzimática de ocho macrohongos ligninolíticos aislados en Veracruz, México. La inhibición del crecimiento micelial y la tasa de crecimiento diaria fueron significativamente (p < 0,05) afectadas por todas las dosis de atrazina (468, 937, 1875 y 3750 mg/l) adicionadas al medio de cultivo. De acuerdo con la concentración efectiva media (CE50), Pleurotus sp. cepa 1 fue el aislamiento más tolerante a la atrazina (CE50 = 2281 mg/l), aunque sus actividades enzimáticas no fueron altas. Pycnoporus sanguineus cepa 2, Daedalea elegans y Trametes maxima mostraron actividades altas de lacasa (62,7, 31,9 y 29,3 U mg/proteína, respectivamente) en ausencia de atrazina (control); estas actividades se incrementaron (p < 0,05) significativamente (191,1, 83,5 y 120,6 U mg/proteína, respectivamente) en presencia de atrazina (937 mg/l) en el medio de cultivo. Pleurotus sp. cepa 2 y Cymatoderma elegans incrementaron significativamente (p < 0,05) sus actividades de manganeso peroxidasa (MnP) bajo la concentración de 468 mg/l de atrazina. Los aislamientos con alta CE50 (Pleurotus sp. cepa 1) y alta actividad enzimática (P. sanguineus cepa 2 y T. maxima) podrían ser considerados para futuros estudios en la micodegradación de atrazina. Además, el presente estudio confirma que la atrazina puede incrementar las actividades lacasa y MnP en macrohongos ligninolíticos.

La selección nauural y los cultivos transgénicos: ¿un hiato darwinisaa? / Natural Selection and Transgenic Crops: A Darwinian Hiatus?

En diciembre de 2008, se reportaron 125 millones de hectáreas de variedades transgénicas de soya, maíz, algodón y canola, sembradas en 23 países de los cinco continentes. Estas variedades fueron transformadas con genes de origen procariote, que les confieren la capacidad de resistir el ataque de insectos lepidópteros o tolerar dosis comerciales de herbicidas. Desde el inicio de la ingeniería genética, se ha planteado la pregunta de si estos organismos, liberados de manera masiva en los agroecosistemas, pueden causar efectos ambientales negativos en el mediano plazo, o efectos evolutivos desastrosos en el largo plazo. Una manera de analizar este problema, es considerar si pueden escapar a la selección natural darwinista, por el hecho de haberse introducido genes foráneos mediante manipulación humana. Para ello, se estudia la literatura disponible sobre el flujo de genes, desde los cultivos modificados hacía sus parientes silvestres estrechamente relacionados. Existe evidencia empírica de la hibridación entre materiales mejorados por métodos convencionales (hibridación, retrocruces, selección) o biotecnológicos (transferencia de genes foráneos) y parientes silvestres estrechamente relacionados. En todo caso, los efectos de estas hibridaciones dependen de la interacción entre el gen transferido y la planta silvestre pariente de la planta hospedera, en el ecosistema particular en que ocurra. El mayor efecto ambiental y evolutivo, es el resultado de la introgresión del transgen en el pariente silvestre, proceso que implica la estabilización del transgen en el genoma hospedero, resultado de sucesivas generaciones de hibridación y retrocruce. La introgresión depende más de la naturaleza del gen, y del lugar que ocupa en el genoma donante, que del mecanismo de introducción en dicho parental. No se han reportado efectos negativos sobre la diversidad genética de las especies transformadas, ni sobre el ambiente o los consumidores. En el contexto de la evidencia analizada, parecería que los cultivos transgénicos no escapan a la selección natural darwinista, sin embargo es muy temprano en términos evolutivos para llegar a una conclusión sobre este asunto.

In December 2008, 125 million hectares of transgenic varieties of soybean, corn, cotton and canola, were reported planted in 23 countries on five continents. These varieties were transformed with genes of prokaryote origin, rendering them resistant to lepidopteran insects attack or toleratant to commercial herbicides. Since the beginning of genetic engineering, the question whether mass release of these crops in agroecosystems, can cause either negative environmental effects in the medium term or evolutionary effects in the long term, has been raised. One way of analyzing this problem is to consider whether they can escape Darwinian natural selection, because foreign genes have been introduced through human manipulation. To this end, I study the available literature on gene flow from modified crops to their wild closely related relatives. There is empirical evidence of hybridization between improved materials, by both conventional methods (hybridization, backcross, selections) and biotechnological (transfer of foreign genes), and closely related wild relatives. In any case, the effects of these hybrids depend on the interaction between the transferred gene and the wild relative, the particular ecosystem in which it occurs. The biggest environmental and evolutionary impact is the result of introgression of a transgene in the wild relative, a process that involves stabilization of the transgene in the host genome, as a result of successive generations of hybridization and backcrossing. The introgression depends more upon the nature of the gene and its localization in the donnor s genome, than on the mechanism of introduction. No negative effects on the genetic diversity of species genetically modified, have been reported, neither on the environment or consummers. In the context of the evidence discussed, it appears s if genetic modified crops do not escape Darwinian natural selection, however it is very early in evolutionary terms to reach a conclusion on this matter.