Traditional uses and seed chemical composition of Jatropha spp. (Euphorbiaceae) in Tehuacán-Cuicatlán, México / Usos tradicionales y composición química de la semilla de Jatropha spp. (Euphorbiaceae) en Tehuacán-Cuicatlán, México

Abstract The Tehuacán-Cuicatlán Biosphere Reserve in México holds genetic richness and endemism for the genus Jatropha, but the specific use of the plants and the seed chemical profiles are still unknown. We recorded the traditional forms of use of Jatropha species, and analyzed the chemical composition of Jatropha spp. seeds. For this, a semi-structured survey was conducted in 15 towns, and 20 interviews were applied in each one between May and August 2012 to estimate the Significant Use Level and Relative Use Value per species. Besides, seeds from J. neopauciflora, J. rufescens, and J. rzedowskii were collected between August and October 2013, and to seed flour samples we determined total lipids by the Soxhlet method, crude protein by the Kjendahl method, and ashes according to AOAC methods; fatty acid profile and phorbol esters were determined by gas chromatography and by HPLC, respectively. The species J. neopauciflora, J. oaxacana, J. rufescens, J. ciliata, and J. rzedowskii, are used as traditional medicine, food, and ornaments, except for J. ciliata, for which none use was recorded. The Significant Use Level as food was found not significant, but for medicinal purposes, J. neopauciflora obtained the highest Relative Use Value (9.0 %). The latex is used to treat 13 disorders, including dental problems and oral diseases with a Significant Use Level of 32.9 %; it is also used as a hemostatic. The protein content among species varied from 23.37 to 26.06 %, and total lipids from 34.79 to 36.60 %. The principal unsaturated fatty acids were oleic (25.08 to 30.09 %) and linoleic (44.55 to 48.46 %), and the saturated fatty acids were palmitic (10.11 to 16.50 %) and stearic (9.47 to 11.15 %). Phorbol esters, the main cause of seed's toxicity, were absent in J. neopauciflora, J. rufescens, and J. rzedowskii. In conclusion, the Significant Use Level of Jatropha species studied was low, with little cultural acceptance and sporadic utilization. The Relative Use Value was important for medicinal purposes, especially for J. neopauciflora. The dehulled seeds of J. neopauciflora, J. rufescens, and J. rzedowskii are potentially useful as food, having high protein contents, and unsaturated oleic and linoleic fatty acids. With this study we report three non-toxic Jatropha species and recommend to scientifically validate the antimycotic use of J. neopauciflora latex. Rev. Biol. Trop. 66(1): 266-279. Epub 2018 March 01.

Resumen La Reserva de la Biosfera Tehuacán-Cuicatlán, México contiene riqueza genética y endemismo para el género Jatropha, pero se desconoce el uso específico de las plantas y la composición química de la semilla. Documentamos las formas tradicionales de uso de las especies de Jatropha y, analizamos la composición química de las semillas de las especies de Jatropha. En 15 comunidades se aplicaron 20 entrevistas semiestructuradas entre mayo y agosto de 2012 para estimar el Nivel de Uso Significativo y el Valor de Uso Relativo por especie. Se colectó semilla solo de J. neopauciflora, J. rufescens, y J. rzedowskii entre agosto y octubre de 2013 para determinar mediante los métodos de la AOAC, el contenido total de lípidos en una muestra de 3 g de harina mediante el método de Soxhlet, proteína cruda en una muestra de harina de 0.4 g por el método Kjendahl y ceniza en una muestra de 5 g de harina. El perfil de ácidos grasos se determinó por cromatografía de gases y el contenido de ésteres de forbol mediante HPLC. Las especies registradas fueron J. neopauciflora, J. oaxacana, J. rufescens, J. rzedowskii y J. ciliata, que se usan en medicina tradicional, alimento y como ornamental, excepto J. ciliata, para la cual no se reportó ningún uso. El Nivel de Uso Significativo como alimento no fue importante, pero para propósitos medicinales J. neopauciflora tuvo el mayor Valor de Uso Relativo (9.0 %). El látex es usado para tratar 13 trastornos, incluyendo problemas dentales y enfermedades bucales con un Nivel Significativo de Uso de 32.9 %; y también es usada como hemostático. El contenido de proteína entre especies varió de 23.37 a 26.06 % y los lípidos totales variaron de 34.79 a 36.60 %. Los principales ácidos grasos insaturados fueron oleico (25.08 a 30.09 %) y linoleico (44.55 a 48.46 %); los ácidos grasos saturados fueron palmítico (10.11 a 16.50 %) y esteárico (9.47 a 11.15 %). No se detectó la presencia de ésteres de forbol (la causa principal de la toxicidad de la semilla) en J. neopauciflora, J. rufescens, y J. rzedowskii. En conclusión, el Nivel de Uso Significativo de las especies de Jatropha fue bajo, con poca aceptación cultural y utilización esporádica. El Valor de Uso Relativo fue importante para propósitos medicinales, especialmente para J. neopauciflora. Las semillas sin testa de J. neopauciflora, J. rufescens, y J. rzedowskii son potencialmente útiles como alimento por su alto contenido de proteínas, ácidos grasos insaturados oleico y linoleico. Se identificaron tres especies no toxicas de Jatropha. Se recomienda validar científicamente el uso antimicótico del látex de J. neopauciflora.

Diagnóstico ecológico para la conservación de Jatropha spp. (Euphorbiaceae) y sus hábitats, en la Reserva Tehuacán-Cuicatlán, México / Diagnosis for the ecological conservation of Jatropha spp. (Euphorbiaceae) and their habitats in the Tehuacan-Cuicatlan Reserve, Mexico

Jatropha spp. is an important phytogenetic resource used as food, medicine, and biofuel. In this study, we verified the taxonomic identity of Jatropha species for The Biosphere Reserve Tehuacan-Cuicatlan, and the Ecological Land Units (ELU) occupied by them. We assessed the conservation status of their habitats, and the vulnerability of Jatropha spp. populations. A total of 15 sampling sites were selected in the Reserve. The taxonomic work was based on specimens, original descriptions and type material from herbaria and those available on-line. ELUs were classified using biophysical variables, and gvSIG software. Ecological attributes were determined using a quantitative analysis by the point-centered quarter method; disturbance was estimated through site indicators, and the conservation status of the Jatropha populations was assessed using the Method for Evaluation of the Risk of Extinction of Plants in Mexico (MER). Jatropha frequently dominated the physiognomy of plant communities. The current distribution of Jatropha species in the Reserve was mainly determined by elevation, temperature, and precipitation variables. The confirmed species were Jatropha ciliata Sessé ex Cerv., Jatropha neopauciflora Pax, Jatropha oaxacana J. Jiménez Ram. & R. Torres, Jatropha rufescens Brandegee, and Jatropha rzedowskii J. Jiménez Ram., which are distributed in four of the six defined ELU. J. neopauciflora and J. rzedowskii were the most widespread species; this last species concur in four, J. oaxacana in two, while J. rufescens and J. ciliata in one ELU, being the most restricted. The richness of the genera in the associated communities ranged from 16 to 42. The maximum and minimum importance Value indexes were observed in San Nicolas Tepoxtitlan for J. neopauciflora (53.75%) and J. rzedowskii (1.50%). The disturbance index varied from 0.22 to 0.82, with an average of 0.51, where the livestock variable had a high contribution. Considering the risk categories of MER, we concluded that J. oaxacana requires special protection, and J. ciliata and J. rufescens were species under extinction risk. The conservation status of the plant communities inhabited by populations of Jatropha spp. was moderate, taking into account the rate of disturbance. The main factors affecting the habitats of Jatropha were livestock and human activities; the floristic composition of the surrounding plant communities has low richness. These results support the urgent need of conservation strategies to avoid the loss of important wild growing species of Jatropha populations. Rev. Biol. Trop. 63 (1): 23-33. Epub 2015 March 01.

Jatropha spp., es un importante recurso fitogenético usado como alimento, medicina y biocombustible. En este estudio verificamos la identidad taxonómica de las especies de Jatropha para la Reserva de la Biosfera Tehuacán-Cuicatlán, y las unidades ambientales (UA) que ocupan. Evaluamos el estado de conservación de sus hábitats y la vulnerabilidad de las poblaciones de Jatropha. Los sitios de muestreo seleccionados en la Reserva fueron 15. El trabajo taxonómico estuvo basado en especímenes, descripciones originales y material tipo de herbarios y aquellos en línea. Las UA fueron clasificadas mediante variables biofísicas y el software gvSIG. Los atributos ecológicos fueron determinados con análisis cuantitativo por el método de cuadrado centrado en un punto; el disturbio fue estimado a través de indicadores de sitio, y el estado de conservación de las poblaciones de Jatropha con el Método para la Evaluación de Riesgo de Extinción de Plantas en México (MER). Jatropha frecuentemente dominó la fisonomía de las comunidades vegetales. La distribución actual de las especies de Jatropha en la Reserva estuvo principalmente determinada por las variables altitud, temperatura y precipitación. Las especies confirmadas fueron: Jatropha ciliata Sessé ex Cerv., Jatropha neopauciflora Pax, Jatropha oaxacana J. Jiménez Ram. & R. Torres, Jatropha rufescens Brandegee, y Jatropha rzedowskii J. Jiménez Ram., las cuales estuvieron distribuidas en cuatro de las seis UA definidas. J. neopauciflora y J. rzedowskii son las especies más ampliamente distribuidas; estas últimas especies concurrieron en cuatro, J. oaxacana en dos, mientras que J. rufescens y J. ciliata en una UA, siendo ésta la especie más restringida. La riqueza de géneros en las comunidades asociadas varió entre 16 y 42. Los máximos y mínimos Índices de Valores de Importancia fueron observados en San Nicolás Tepoxtitlan para J. neopauciflora (53.75%) y J. rzedowskii (1.50%). El índice de disturbio varió entre 0.22 y 0.82, con promedio de 0.51, mientras que la variable ganado tuvo mayor contribución. Considerando las categorías de riesgo del MER, concluimos que J. oaxacana requiere protección especial, mientras que J. ciliata y J. rufescens fueron especies en riesgo de extinción. El estado de conservación de los hábitats ocupados por poblaciones de Jatropha spp. es moderado, tomando en cuenta la tasa de disturbio. Los principales factores que afectan a los hábitats de Jatropha son el ganado y las actividades humanas; la composición florística de las comunidades vegetales tuvo baja riqueza. Estos resultados apoyan la necesidad de establecer estrategias de conservación para evitar la pérdida de importantes poblaciones silvestres de Jatropha.

Physiological performance, yield, and quality of dry bean seeds under drought stress / Comportamiento fisiológico, rendimiento y calidad de semilla de frijol sometido a sequía / Comportamento fisiológico, rendimento e qualidade da semente do feijão submetido à seca

Net photosynthesis (A), respiration (RE), stomatal conductance (gs), transpiration rate (E), yield, and its components, as well as physical and physiological quality of seeds were evaluated on dry bean (Phaseolus vulgaris L.) plants cv. ‘Otomí’, subjected to drought stress during the stages of flowering (F), pod formation (PF) and seed filling (SF). After 3 days under drought stress, gs, E and A decreased by more than 50% at F, PF and SF, respectively; after 10 days of stress, there was total inhibition of those processes, whereas the maximum reductions showed by RE were 42, 62, and 85% in F, PF and SF, respectively. Drought stress induced seed yield reductions of 10, 57, and 50% at F, PF and SF, respectively. High yield losses at PF and SF were caused by reductions in the number of seeds and pods per plant and seeds per pod. At the SF stage the loss in yield was moderate, because at this stage the plants were able to form new leaves and delay pod formation until water stress was over. The physiological quality was not affected by drought stress, even though the weight of 1000 seeds was reduced by about 10%.

Se evalúo la fotosíntesis neta (A), respiración (RE), conductancia estomática (gs), tasa de transpiración (E), rendimiento y sus componentes, así como la calidad física y fisiológica de semillas de plantas de frijol (Phaseolus vulgaris L.) cv. ‘Otomí’ sometidas a sequía durante las etapas de floración (F), formación de vaina (FV) y llenado de semilla (LLS). Después de 3 días de sequia, gs, E y A disminuyeron en más de 50% en F, FV y LLS, respectivamente; después de 10 días de estrés hubo inhibición total de estos procesos, mientras que las reducciones máximas mostradas por RE fueron de 42, 62 y 85% en F, FV y LLS, respectivamente. La sequía propició reducciones en el rendimiento de semilla de 10, 57 y 50% en F, FV y LLS, respectivamente. Las altas pérdidas de rendimiento en FV y LLS se debieron a las reducciones en número de semillas, de vainas por planta y de semillas por vaina. En F la disminución en rendimiento fue moderada, debido a que en esta etapa las plantas formaron nuevas hojas y retardaron la formación de vainas cuando terminó la sequía. La calidad fisiológica de las semillas no resultó afectada por la sequía, aun cuando el peso de 1000 semillas tuvo una reducción de casi 10%.

Avaliou-se a fotossíntese neta (A), respiração (RE), condutância estomática (gs), taxa de transpiração (E), rendimento e seus componentes, assim como a qualidade física e fisiológica de sementes de plantas de feijão (Phaseolus vulgaris L.) cv. ‘Otomí’ submetidas à seca durante as etapas de floração (F), formação de vagens (FV) e enchimento da semente (LLS). Depois de 3 dias de seca, gs, E e A diminuiram em mais de 50% em F, FV e LLS, respectivamente; depois de 10 dias de estresse houve inibição total destes processos, enquanto que as reduções máximas mostradas por RE foram de 42, 62 e 85% em F, FV e LLS, respectivamente. A seca propiciou reduções no rendimento da semente de 10, 57 e 50% em F, FV e LLS, respectivamente. As altas perdas de rendimento em FV e LLS foram devido às reduções em número de sementes, de vagens por planta e de sementes por vagem. Em F a diminuição no rendimento foi moderada, devido a que nesta etapa as plantas formaram novas folhas e retardaram a formação de vagens quando terminou a seca. A qualidade fisiológica das sementes não resultou afetada pela seca, mesmo quando o peso de 1000 sementes teve uma redução de quase 10%.

Respuestas fisiológicas rendimiento y calidad de semilla en frijol sometido a estrés hídrico / Physiological responses, yield and seed quality of dry bean submitted to drought stress

Se evaluó la fotosíntesis global, respiración, rendimiento y calidad física y fisiológica de semillas de frijol de la variedad “Frijol negro precoz”, originario de la Mixteca Alta de Oaxaca, México. Las plantas fueron sometidas a estrés hídrico durante las etapas de formación de vainas (EFV) y llenado de semillas (ELLS). Durante ELLS la fotosíntesis global en la hoja superior disminuyó de 21,5 a -4,5µmol·m-2·s-1 de CO2 a los 5 días de iniciado el estrés hídrico y en la inferior se detectó inhibición total a los 3 días. Las vainas de plantas sometidas a estrés hídrico redujeron su fotosíntesis global en 39 y 72 por ciento en el estrato superior e inferior, respectivamente. El estrés hídrico causó pérdidas en el rendimiento de semilla de 23 y 18 por ciento en EFV y ELLS, respectivamente. En EFV la reducción se debió a la disminución de 30; 15,5 y 15,4 por ciento en el número de semillas, vainas por planta y semillas por vaina, respectivamente. En ELLS la pérdida del rendimiento fue causado por reducciones de 23 y 13 por ciento en tamaño de semilla y número de semillas por planta. La germinación, peso seco de plántulas y peso volumétrico de semilla no fueron afectados por el nivel del estrés hídrico aplicado en ambas etapas fenológicas; sin embargo, el vigor de las semillas se redujo ante un incremento de 46 por ciento en la conductividad eléctrica en la semilla de plantas con sequía en la ELLS