Efecto de la insulina en la regulación de la expresión génica y del ciclo celular en semillas de maíz en germinación

Durante la germinación de las semillas, se reactiva el metabolismo, se repara el ADN y se reinicia la división celular en los meristemos. Sin embargo, los mecanismos que coordinan el crecimiento y la división celular en los ejes embrionarios de maíz en germinación no se comprenden completamente. Se ha reportado que la insulina bovina acelera la germinación y el crecimiento en ejes embrionarios de maíz y recientemente se ha descrito la presencia de un factor semejante a la insulina ó ZmIGF (por sus siglas en inglés Zea mays Insulin-like growth factor), que muestra efectos similares. En el presente trabajo, se estudió el efecto de la insulina en la regulación del reinicio del ciclo celular en ejes embrionarios de maíz en germinación. Los resultados muestran que la insulina estimuló diferencialmente el crecimiento, la fosforilación de S6K y la acumulación de los transcritos de prS6 en la fracción polisomal, en las radículas y los coleoptilos de ejes embrionarios. Se observó un efecto más temprano y mayor en las radículas comparadas con los coleoptilos, por lo que se estudió el efecto de la insulina en el ciclo celular en el meristemo radicular mediante citometría de flujo, se encontró que la transición G1-S fue estimulada y se indujó la proliferación. Además, se determinó mediante qRT-PCR que la insulina incrementó la transcripción de E2F y de PCNA (proteínas reguladoras de la transición G1- S) asimismo, indujo la síntesis de novo de PCNA a las 15 horas de germinación. Estos resultados indican que la insulina estimula preferencialmente el crecimiento en las radículas de ejes embrionarios en germinación y sugieren que su efecto en la transición G1-S y en la activación de la proliferación celular es mediado en parte por la inducción de E2F y PCNA.During seed germination, metabolism is reactivated, ADN is repaired and cell division is restarted in the meristems. The mechanisms that coordinate cell growth and division in maize embryonic axes during germination are not well understood. It has been reported that bovine insulin accelerates the germination and growth of embryonic axes recently described the presence of one factor or insulin-like ZmIGF (Zea mays Insulin-like growth factor) showing similar effects. In the present work, regulation of the cell cycle restart by insulin was studied in germinating embryonic axes. Our results showed that insulin differentially stimulates growth, S6K phosphorylation, S6rp transcript accumulation on the polysomal fraction, in the radicles and the coleoptiles of the embryonic axis. A stronger and earlier effect was observed in radicles compared to coleoptiles; therefore, the effect of insulin on the cell cycle of the radícular meristem was studied by flow cytometry, finding that G1-S transition was stimulated and cell proliferation was induced. Furthermore, it was determined by qRT-PCR insulin increased E2F transcription and PCNA (regulatory proteins G1-S transition) and the de novo synthesis of PCNA at 15 hours of germination. These results show that insulin preferentially stimulates growth in the radicles of germinating embryonic axes and suggest that its effect in the G1-S transition and in the activation of cell proliferation is mediated by induction of E2F and PCNA proteins

Regulación de la expresión génica en respuesta a insulina en las distintas partes del eje embrionario de maíz (Zea mays L.) durante la germinación

La insulina afecta el crecimiento y participa en la regulación de la síntesis de proteínas en animales y plantas. En la vía de transducción de insulina en animales participa la cinasa TOR inhibida por rapamicina (Target of rapamicyne) y entre sus efectos están la transcripción de genes específicos y el incremento en la traducción de ARNm denominados 5’TOP (Track of pirymidines). Entre las proteínas codificadas por los mensajes 5’TOP se encuentran proteínas ribosomales (prS6) y factores de traducción (eIFiso4E). En plantas de lechuga, Lemna giba, soya y maíz, se han reportado factores peptidícos semejantes a insulina. La ruta de señalización activada por insulina y factores semejantes a insulina (ZmIGF) en ejes embrionarios de semillas de maíz, incluye elementos homólogos a los descritos en animales, como la activación de ZmS6K, la fosforilación de S6 y el reclutamiento preferente en polisomas de ARNm 5’TOP (factor eIFiso4E y prS6). Sin embargo, no se sabe en que parte del eje embrionario (coleóptilo, nodo ó radícula) se ubica el efecto. Por lo que, en este trabajo se propuso analizar el efecto de la insulina o insulina/rapamicina en los niveles de transcritos de los genes de prS6, prL3 y eIFiso4E en el ARN total y polisomal de las distintas partes del eje embrionario de maíz en germinación y compararlo con el efecto sobre el eje completo. Los resultados muestran, que en el eje completo la insulina incrementa los niveles de transcritos de prS6 y del factor eIFiso4E en el ARN polisomal (reclutamiento preferencial). Este efecto es mediado por TOR ya que es revertido por rapamicina. En el ARN total, la insulina no afecta los niveles de expresión del factor eIFiso4E en ninguna de las partes del eje embrionario, pero sí provocó una ligera disminución en los niveles de transcritos de prS6 en el ARN total del eje completo. Cuando se analizaron las partes del eje embrionario (radícula, nodo y coleóptilo) se encontró que el efecto de la insulina en los transcritos de prS6 y eIFiso4E en el ARN polisomal observado en el eje embrionario completo, se localizaba en la radícula. El análisis de los niveles de transcritos de prL3 en el ARN polisomal, muestra que éstos no se modifican en el eje embrionario completo, ni en cada una de las partes por separado. Sin embargo, en el ARN total, se observa una disminución de los niveles de estos transcritos en presencia de insulina, que no pudo ubicarse con precisión en ninguna de las partes estudiadas (radícula, nodo y coleóptilo). En conclusión, el efecto de la insulina en la regulación traduccional observado en el eje completo para la prS6 y el eIFiso4E, se ubica en la radícula y es tejido específico. Además se observó que la insulina no afecta de la misma forma la expresión de los genes de la maquinaria traduccional analizados en el presente estudio (prS6 y prL3), lo que sugiere una heterogeneidad en la regulación de la síntesis de la maquinaria traduccional.Insuline effects growth and plays a key role in the regulation of protein shyntesis in animal and plants. In animals TOR kinase participates in the signal transduction pathway of insulin and is the target of rapamycin wich inhibit it. Two the insuline effects are the transcription of specific genes an the increased translation of RNAm denominated 5’TOP (Track of pirymidines). Among the protein coded by the 5’TOP message are ribosomal protein (prS6) and translation factor (eIFiso4E). In lettuce, Lemna gibba and the maiz plant Insuline like growth factor had been reported. In the embryonic axes of maize, designal pathway actives by insuline and factor similar to insulin (ZmIGF) included homologous element to those described in animals, such ZmS6K activation, S6 phosporylation and the preferential recruitment of 5’TOP RNAm in polysomes (eIFiso4E and prS6). However, it is unknown where in the embryonic axes (radicle, node or coleoptile) insulin effect is located. In the present work the effect of insuline or insuline/rapamycin on the level of transcripts of prS6, prL3 and eIFiso4E genes in the total and polysomal ARN from different parts of the germinating maize embryonic axes was compared to their effect on the whole embryionic axes. Result showed that insulin increases levels ofprS6 and the eIFiso4E factor transcripts in polysomal RNA (preferential recruitment) on the whole embryonic axes. This effects is mediated by TOR since it is reversed by rapamycin. In total RNA, insulin does nos affect expression levels of the eIFiso4E factor in any part of the embryonic axes. However, it slightly diminished levels of transcribed prS6 in the total RNA of the whole axes. The analysis of the embryonic axes parts (radicle, node and coleoptile) showed that insulin effect on the prS6 and the eIFiso4E factor transcripts in polysomal RNA that had been observed on the whole embryonic axes, was located in the radicle. Levels of prL3 transcripts in polysomal RNA were not modificated in the whole embrionic axes or in any of its separate parts. However, in total RNA, these transcripts levels decreases when insulin was present, but this effect was not precisely located in any of the embryo parts (radicle, node or coleoptile). In conclusion, the observed effect of insulin in the translational regulation of prS6 and eIFiso4E genes is located in the radicle, and is tissue specific. Furthermore, insulin doesnot affect gene expression for prS6 and prL3 translation machinery in the same manner. This suggests heterogeneity in the synthesis regulation of the tranlation machinery

Characterization of agricultural practices in the community Mulato Viejo in Oaxaca

ABSTRACT Objective: Document the standard of living of the "Mulato Viejo" community, their culture and agricultural practices in light of current development policies. Design/methodology/approach: The study was carried out during the year of 2019, applying surveys and interviews using key informants with experience in community positions. Results: The results showed that families practice some traditional farming techniques with family labor. A delay was also observed in the incorporation of women (5.5%) and in the generational rotation of producers, 84% are over 40 years old and of these 69% only have primary education, so they do not know the fundamentals of agricultural practices used, this limits the use of machinery to reduce workload, production costs or innovate Limitations on study/implications: The main limitation was the sample size and the repeatability of the study, a single community was analyzed. It is proposed to extend to other communities with similar characteristics Findings/conclusions: Semi-traditional agriculture has preserved the local maize races. However, it is necessary for the community to incorporate dynamics that diversify agricultural activities, crops, establish intra-community cooperation and trade networks, so that agricultural activities are a profitable economic option for the new generations, who would have a greater capacity to acquire the foundations of a sustainable agriculture that improves its yield but, with the challenge of keeping traditional agricultural practices intact Keywords: Mulato Viejo, rural nucleus, solidarity networks.Objective: To describe the standard of living in the "Mulato Viejo" community; culture and their agricultural practices facing the current governmental development policies. Design/methodology/approach: The study was conducted during 2019, applying surveys and interviews to key informants with experience in community-elected positions. Results: The results showed that families practice some traditional farming techniques based on family labor. There was also a lag in the incorporation of women (5.5%), and in the generational renewal of producers. For example, 84% are older than 40 years-old and out of those, only 69% completed elementary education. Thus, they do not know the rationality fundamentals of the agricultural practices they use. This limits the use of machinery to reduce the workload and the production costs, or to innovate. Study limitations/implications: The main limitations were the sample size and the replicability of the study; a single community was analyzed. It is proposed then to expand the study to other communities with similar characteristics. Findings/conclusions: Semi-traditional agriculture has preserved local landraces of maize. Yet, it is necessary for the community to incorporate dynamics that may diversify agricultural activities, crops; and allow establishing networks of cooperation and intra-community trade. So that agricultural activities may become an economic option profitable to further generations, who would have a greater capacity to acquire the bases for a sustainable agriculture. With the goal to improve yield but, with the challenge of keeping the traditional agricultural practices intact

Diseño, construcción, verificación y prueba de un germinador de bajo costo

Automated germinators are an indispensable tool to optimize agricultural processes. However, they have high costs, so the design, construction and operation of devices with accessible prices for small producers is required. The objective of this work was to design, build and verify a prototype of low cost germinator, under the guidelines of a prototype design. Said germinator was built using materials available in the region and is able to automatically control the temperature and photoperiod through circuits W1401 and Tem-8 48386 respectively. Furthermore, by means of simple switches, the light intensity can be controlled. Additionally, a temperature verifier was built with an Arduino Uno card. The verification system allowed the monitoring of temperature changes in real time (every minute). The prototype was tested by germinating seeds of Capsicum chinense, using different volumes of imbibition water. According to the results obtained, the built prototype is adjusted to the requirements recommended by the International seed testing association (ISTA), as well as by the Food and Agriculture Organization (FAO) for the evaluation of seeds, but also showed a higher yield, compared to a commercial incubator and even a very minor construction and operation cost. Keywords: arduino, germination, low costLos germinadores automatizados, son una herramienta indispensable para optimizar los procesos agrícolas. Sin embargo, tienen altos costos, por lo que se requiere el diseño, construcción y operación de aparatos con precios accesibles para pequeños productores. El objetivo del presente trabajo fue, diseñar, construir y verificar un prototipo de germinador de bajo costo, bajo las directrices de diseño de un prototipo. Dicho germinador, se construyó usando materiales disponibles en la región y es capaz de controlar automáticamente la temperatura y fotoperiodo mediante los circuitos W1401 y Tem-8 48386 respectivamente. Además, mediante conmutadores simples se puede controlar la intensidad lumínica. Adicionalmente, se construyó un verificador de temperatura con una tarjeta Arduino Uno. El sistema de verificación permitió el monitoreo de los cambios de temperatura en tiempo real (cada minuto). El prototipo se probó germinando semillas de Capsicum chinense, usando distintos volúmenes de agua de imbibición. De acuerdo con los resultados obtenidos, el prototipo construido se ajusta a los requerimientos recomendados tanto por la International seed testing association (ISTA), como por la Food and Agriculture Organitation (FAO) para la evaluación de semillas, pero, además mostró un rendimiento mayor, en comparación con una incubadora comercial y aun costo de construcción y operación muy menor. Palabras clave: arduino, bajo costo, germinació