A reliable method for spectrophotometric determination of glycine betaine in cell suspension and other systems.

Glycine betaine is a quaternary ammonium compound that accumulates in a large variety of species in response to different types of stress. Glycine betaine counteracts adverse effects caused by abiotic factors, preventing the denaturation and inactivation of proteins. Thus, its determination is important, particularly for scientists focused on relating structural, biochemical, physiological, and/or molecular responses to plant water status. In the current work, we optimized the periodide technique for the determination of glycine betaine levels. This modification permitted large numbers of samples taken from a chlorophyllic cell line of the grass Bouteloua gracilis to be analyzed. Growth kinetics were assessed using the chlorophyllic suspension to determine glycine betaine levels in control (no stress) cells and cells osmotically stressed with 14 or 21% polyethylene glycol 8000. After glycine extraction, different wavelengths and reading times were evaluated in a spectrophotometer to determine the optimal quantification conditions for this osmolyte. Optimal results were obtained when readings were taken at a wavelength of 290 nm at 48 h after dissolving glycine betaine crystals in dichloroethane. We expect this modification to provide a simple, rapid, reliable, and cheap method for glycine betaine determination in plant samples and cell suspension cultures.

Analysis and optimization of bulk DNA sampling with binary scoring for germplasm characterization.

The strategy of bulk DNA sampling has been a valuable method for studying large numbers of individuals through genetic markers. The application of this strategy for discrimination among germplasm sources was analyzed through information theory, considering the case of polymorphic alleles scored binarily for their presence or absence in DNA pools. We defined the informativeness of a set of marker loci in bulks as the mutual information between genotype and population identity, composed by two terms: diversity and noise. The first term is the entropy of bulk genotypes, whereas the noise term is measured through the conditional entropy of bulk genotypes given germplasm sources. Thus, optimizing marker information implies increasing diversity and reducing noise. Simple formulas were devised to estimate marker information per allele from a set of estimated allele frequencies across populations. As an example, they allowed optimization of bulk size for SSR genotyping in maize, from allele frequencies estimated in a sample of 56 maize populations. It was found that a sample of 30 plants from a random mating population is adequate for maize germplasm SSR characterization. We analyzed the use of divided bulks to overcome the allele dilution problem in DNA pools, and concluded that samples of 30 plants divided into three bulks of 10 plants are efficient to characterize maize germplasm sources through SSR with a good control of the dilution problem. We estimated the informativeness of 30 SSR loci from the estimated allele frequencies in maize populations, and found a wide variation of marker informativeness, which positively correlated with the number of alleles per locus.

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%.

A molecular selection index method based on eigenanalysis.

The traditional molecular selection index (MSI) employed in marker-assisted selection maximizes the selection response by combining information on molecular markers linked to quantitative trait loci (QTL) and phenotypic values of the traits of the individuals of interest. This study proposes an MSI based on an eigenanalysis method (molecular eigen selection index method, MESIM), where the first eigenvector is used as a selection index criterion, and its elements determine the proportion of the trait's contribution to the selection index. This article develops the theoretical framework of MESIM. Simulation results show that the genotypic means and the expected selection response from MESIM for each trait are equal to or greater than those from the traditional MSI. When several traits are simultaneously selected, MESIM performs well for traits with relatively low heritability. The main advantages of MESIM over the traditional molecular selection index are that its statistical sampling properties are known and that it does not require economic weights and thus can be used in practical applications when all or some of the traits need to be improved simultaneously.

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

Characterization of mandarin (citrus spp): using morphological and afpl markers

Se evaluaron 63 cultivares de mandarina (Citrus spp.) provenientes de la colección del Campo Citrícola Experimental Francisco Villa, Tamaulipas, México, usando marcadores morfológicos y AFLP (Amplified Fragment Length Polymorphism). Se usaron 20 caracteres cuantitativos y 10 cualitativos de hojas, flores y frutos. Las mejores combinaciones de iniciadores AFLP fueron la Mse +CAG más Eco +ACA, y Mse +CAA más Eco +AGG, dando un total de 109 bandas con un 86 por ciento de polimorfismo. Tanto los marcadores morfológicos como los moleculares mostraron un alto grado de variación entre los individuos analizados, lo que indica una importante fuente de diversidad genética que puede ser utilizada en futuros programas de mejoramiento genético. Aunque la comparación de los datos morfológicos y moleculares usando la prueba de Mantel no mostró una correlación significativa (r= 0.31), ambas técnicas parecen ser complementarias para la caracterización de mandarinas

Comparación de la tolerancia a la sequía de cuatro variedades de maíz (zea mays L) y su relación con la acumulación de prolina / Comparison of drought tolerance in four maize varieties (zea mays L) and its relation to proline accumulation

Se comparó la tolerancia a la sequía con base en los potenciales hídricos, acumulación de prolina y biomasa, en las variedades de maíz Zacatecas 58 original (Zo), Cafime original (Co) y sus respectivas variedades mejoradas para resistencia a la sequía, Zacatecas 58 Selección Masal 19 (Z19) y Cafime Selección Masal 16 (C16) en condiciones de sequía y riego en invernadero. En la quinta hoja de las cuatro variedades los potenciales hídrico (Psi Pi) y osmótico (Psi pi) disminuyeron conforme se prolongó la sequía; las variedades mejoradas presentaron menores Psiw y Psi pi con respecto a las originales. La acumulación de prolina aumentó conforme se prolongó el periodo de sequía en las cuatro variedades, en diferente proporción. Las variedades mejoradas presentaron mayor acumulación de prolina que las originales, con excepción de la Z19, que a los 38 días de sequía mostró menor acumulación que Zo y mayor acumulación de biomasa. Los resultados permiten establecer que las variedades mejoradas por selección masal en condiciones de humedad restringida en el suelo, han desarrollado un mecanismo de resistencia a sequía semejante al propuesto inicialmente por otros autores, al cual han llamado latencia o resurrección, que les permite sobrevivir en condiciones extremas de sequía, recuperarse completamente y reiniciar su metabolismo normal y crecimiento una vez que hay humedad, donde la prolina juega un papel preponderante

Caracterización morfológica de poblaciones nativas de maíz del istmo de tehuantepec México / Morphological characterization of native populations of maiz from tehuantepec isthmus México

Con la finalidad de conocer la variación del maíz (Zea mays L) de la región del Istmo de Tehuntepec, considerada el ñarea de la distribución de la raza Zapalote Chico, se colectaron 120 poblaciones nativas, más 12 poblaciones típicas de otras razas descritas. Las 132 poblaciones se evaluron en tres localidades, caracterizándolas con 18 variables cuantitativas, principalmente sobre estructuras reproductivas. Con el auxilio de un análisis de componentes principales se observaron seis grupo, tres de ellos integraron poblaciones conocidas regionalmente como Maíz Chico, correspondientes a la raza Zapalote Chico con valores menores en variables de naturaleza reproductiva, vegetativa y fenológica: los otros tres grupos agregaron poblaciones denominadas regionalmente como Maíz Grande, con valores altos de las mismas variables, y corresponen a una amplia base de la raza Zapalote Chico, con introgresión de las razas Vandeño, Tepecintle y Tuxpeño. La variación genética del maíz se relaciona con la variación ambiental determinada por la altitud, humedad relativa y con la disponibilidad de humedad en el suelo, señalando a la planicie costera del Istmo Oaxaqueño como el área de distribución natural de la raza Zapalote Chico. Se obtuvo un dendrograma usando distancias euclidianas con el método de agrupamiento de vecinos, que revela que los grupos de Maíz Grande evolucionaron hacia poblaciones tardías, y los de Maíz Chico hacia poblaciones precoces y tardías. Se concluye que en la región existe variación genética a nivel de raza y entre poblaciones de la raza Zapalote Chico