Aluminium tolerance mechanisms in Brachiaria sp.

La tesis se ha centrado en el estudio las diferentes respuestas a la toxicidad por aluminio en tres especies del genero Brachiaria (gramíneas forrajeras de importancia económica) con el fin de contribuir a una mejor comprensión de los mecanismos de resistencia del Al. La investigación se dividió en 5 capítulos. En el primer capítulo se evaluó la respuesta de tres especies del genero Brachiaria a la toxicidad del aluminio. Brachiaria decumbens, B. brizantha y B. ruziziensis fueron crecidas en solución nutritiva completa de baja fuerza iónica y pH ácidos. Se realizaron ensayos para las respuestas al aluminio tales como el crecimiento radicular, primer síntoma de toxicidad y la capacidad para mantener la homeostasis adecuada de nutrientes. En el segundo capítulo hemos utilizado diferentes métodos de tinción para analizar los efectos tóxicos y la distribución de aluminio en el ápice de las especies de Brachiaria. Para la observación del efecto del aluminio y ubicación del aluminio en los ápices de las raíces se utilizaron varias técnicas de tinción: tinción con lumogallion-DAPI, morin y su posterior observación al microscopio confocal. B. decumbens es más eficiente en la exclusión del aluminio, en esta especie fue observada la formación de pelos radiculares, los cuales se desarrollan muy cerca del ápice, contribuyendo a una baja acumulación de aluminio en zonas sensibles. En el tercer capítulo fueron observadas las superficies radiculares para dos especies de Brachiaria, B. decumbens y B. brizantha, utilizando los microscopios SEM-EDX y TEM. Esto con el fin de estudiar los posibles cambios en la estructura y ultraestructura de las plantas en respuesta al aluminio. El Al indujo alteraciones estructurales y ultraestructurales en ambas especies de Brachiaria. Sin embargo, la especie más tolerante al aluminio, B. decumbens, mostró una recuperación después de 96h de exposición a Al. Estos resultados indican el carácter inducible de la tolerancia mecanismo de Al en B. decumbens. En el cuarto capítulo se realizo un análisis de sustancias fenólicas con el objetivo de encontrar su relación en la tolerancia al Al en B. decumbens y B. brizantha y poder contribuir a una mejor comprensión de la hiperresistencia al Al en B. decumbens. Los compuestos fenólicos cambian en la presencia toxicidad por Al. En el último capítulo se estudiaran los cambios producidos por el aluminio a nivel de prteinas en la especie B. decumbens. Fue llevado a cabo este análisis por una moderna técnica 2-D-DIGE y análisis MALDI-TOF. Fueron identificadas 11 proteínas que fueron up y down-regulate durante la exposición al aluminio a las horas 96h. La cantidad de PAL (fenilalanina-amoniao-liasa) fue down-regulate después de 24h de exposición al aluminio, pero este se recupera casi a los niveles del control a 96h.This thesis considers the differential responses to Al toxicity of three contrasting Brachiaria species in order to contribute to a better understanding of the Al resistance mechanisms in these economically important fodder grasses. The research was divided into 5 chapters. In the first one, we evaluated the response of three Brachiaria species to aluminium toxicity. Brachiaria decumbens, B. brizantha and B. ruziziensis were grown in low ionic strength nutrient solution and pH acid. Root elongation and the ability to maintain adequate nutrient homeostasis under Al stress was evaluated by mineral analysis of roots. In the second chapter we used different staining methods to analyse toxic effects and distribution of Aluminium in the root apex of the Brachiaria species. Localization of Al in Brachiaria roots was performed using confocal fluorescence microscopy of lumogallion or morin stained roots. In B. decumbens more efficiently excluded Al from the roots and in this species Al was localized mainly in root hair initials that developed close to the apex. These sites with high Al accumulation seem to contribute to low Al accumulation in sensitive root zones. In the third chapter Al-induced alterations on root surface structure of two Brachiaria species were observed. SEM-EDX and TEM techniques were used for better characterizing the time dependent responses to Al in B. decumbens and B. brizantha. We found that Al induced structural and ultrastructural alterations in both Brachiaria species. However, in the Al resistant B. decumbens root recovered after 96 h exposure to Al. These results indicate the inducible character of the Al tolerance mechanism in B. decumbens In the fourth chapter we explored the possible implication of phenolic substances in the differential Al tolerance of B. decumbens and B. brizantha in order to contribute to a better understanding of this hyperresistance to Al in B. decumbens. The phenolics change in the presence of Al-toxicity. Once characterize the most Al tolerant species (B. decumbens) in the last chapter the proteomic study was focused on this species. We conducted proteomic analysis of B. decumbens roots under Al stress after different exposure two times using 2-D-DIGE and MALDI-TOF analysis. A relative small number of only 11 proteins were found to be specifically up or down regulated during the first 96h of exposure to Al. Among those PAL (phenylalanine ammonia lyase) was found to be down regulated after 24 h exposure to Al, but recovered after 96 h

Diversidad botánica y contenido de metales pesados en la matriz de residuos y los vegetales en el basurero de moravia en medellín, colombia.

Con el fin de establecer el nivel de contaminación por metales pesados (MP), se llevó a cabo una caracterización florística y análisis de la matriz de residuos (MR) y muestras de tejidos vegetales en el morro de basuras de Moravia en Medellín, un antiguo botadero de basuras habitado desde 1984 por más de 17.000 personas. Se identificaron más de 65 especies vegetales, la mayoría de ellas herbáceas, agrupadas en 28 familias. El contenido de MP en 14 diferentes muestras de MR varió considerablemente, yendo de 121 y 9.600 mg/kg de Hg y Pb, respectivamente. El contenido promedio de MP en la MR siguió el orden: Pb and gt; Ni and gt; Cr and gt; Hg and gt; Cd. Hubo absorción de MP en diversas especies vegetales, alcanzando valores máximos de 1,0; 123,7; 263,7 mg/kg en el caso de Hg, Pb y Cr, respectivamente. Sin embargo, a excepción de Lepidium virginicum, los valores de factores de bioconcentración estimados no fueron mayores que 1.0. Dada su cobertura y adaptación a las condiciones del antiguo basurero, Bidens pilosa, Urochloa maxima y L. virginicum, se evidencian como especies adecuadas para el proceso de revegetación del Morro de Moravia. Aún después de 24 años desde la clausura del basurero, se encontraron altos contenidos de MP tanto en la MR como en los tejidos vegetales muestreados. Dado que estudios complementarios a este han mostrado que aún existe producción de lixiviados en Moravia y que existe transferencia activa de metales pesados a la fauna presente en Moravia, existe la necesidad de implementar medidas de reducción de la contaminación en este sitio

Aluminium Tolerance Mechanisms in Brachiaria sp.

La tesis se ha centrado en el estudio las diferentes respuestas a la toxicidad por aluminio en tres especies del genero Brachiaria (gramíneas forrajeras de importancia económica) con el fin de contribuir a una mejor comprensión de los mecanismos de resistencia del Al. La investigación se dividió en 5 capítulos. En el primer capítulo se evaluó la respuesta de tres especies del genero Brachiaria a la toxicidad del aluminio. Brachiaria decumbens, B. brizantha y B. ruziziensis fueron crecidas en solución nutritiva completa de baja fuerza iónica y pH ácidos. Se realizaron ensayos para las respuestas al aluminio tales como el crecimiento radicular, primer síntoma de toxicidad y la capacidad para mantener la homeostasis adecuada de nutrientes. En el segundo capítulo hemos utilizado diferentes métodos de tinción para analizar los efectos tóxicos y la distribución de aluminio en el ápice de las especies de Brachiaria. Para la observación del efecto del aluminio y ubicación del aluminio en los ápices de las raíces se utilizaron varias técnicas de tinción: tinción con lumogallion-DAPI, morin y su posterior observación al microscopio confocal. B. decumbens es más eficiente en la exclusión del aluminio, en esta especie fue observada la formación de pelos radiculares, los cuales se desarrollan muy cerca del ápice, contribuyendo a una baja acumulación de aluminio en zonas sensibles. En el tercer capítulo fueron observadas las superficies radiculares para dos especies de Brachiaria, B. decumbens y B. brizantha, utilizando los microscopios SEM-EDX y TEM. Esto con el fin de estudiar los posibles cambios en la estructura y ultraestructura de las plantas en respuesta al aluminio. El Al indujo alteraciones estructurales y ultraestructurales en ambas especies de Brachiaria. Sin embargo, la especie más tolerante al aluminio, B. decumbens, mostró una recuperación después de 96h de exposición a Al. Estos resultados indican el carácter inducible de la tolerancia mecanismo de Al en B. decumbens. En el cuarto capítulo se realizo un análisis de sustancias fenólicas con el objetivo de encontrar su relación en la tolerancia al Al en B. decumbens y B. brizantha y poder contribuir a una mejor comprensión de la hiperresistencia al Al en B. decumbens. Los compuestos fenólicos cambian en la presencia toxicidad por Al. En el último capítulo se estudiaran los cambios producidos por el aluminio a nivel de prteinas en la especie B. decumbens. Fue llevado a cabo este análisis por una moderna técnica 2-D-DIGE y análisis MALDI-TOF. Fueron identificadas 11 proteínas que fueron up y down-regulate durante la exposición al aluminio a las horas 96h. La cantidad de PAL (fenilalanina-amoniao-liasa) fue down-regulate después de 24h de exposición al aluminio, pero este se recupera casi a los niveles del control a 96h.This thesis considers the differential responses to Al toxicity of three contrasting Brachiaria species in order to contribute to a better understanding of the Al resistance mechanisms in these economically important fodder grasses. The research was divided into 5 chapters. In the first one, we evaluated the response of three Brachiaria species to aluminium toxicity. Brachiaria decumbens, B. brizantha and B. ruziziensis were grown in low ionic strength nutrient solution and pH acid. Root elongation and the ability to maintain adequate nutrient homeostasis under Al stress was evaluated by mineral analysis of roots. In the second chapter we used different staining methods to analyse toxic effects and distribution of Aluminium in the root apex of the Brachiaria species. Localization of Al in Brachiaria roots was performed using confocal fluorescence microscopy of lumogallion or morin stained roots. In B. decumbens more efficiently excluded Al from the roots and in this species Al was localized mainly in root hair initials that developed close to the apex. These sites with high Al accumulation seem to contribute to low Al accumulation in sensitive root zones. In the third chapter Al-induced alterations on root surface structure of two Brachiaria species were observed. SEM-EDX and TEM techniques were used for better characterizing the time dependent responses to Al in B. decumbens and B. brizantha. We found that Al induced structural and ultrastructural alterations in both Brachiaria species. However, in the Al resistant B. decumbens root recovered after 96 h exposure to Al. These results indicate the inducible character of the Al tolerance mechanism in B. decumbens In the fourth chapter we explored the possible implication of phenolic substances in the differential Al tolerance of B. decumbens and B. brizantha in order to contribute to a better understanding of this hyperresistance to Al in B. decumbens. The phenolics change in the presence of Al-toxicity. Once characterize the most Al tolerant species (B. decumbens) in the last chapter the proteomic study was focused on this species. We conducted proteomic analysis of B. decumbens roots under Al stress after different exposure two times using 2-D-DIGE and MALDI-TOF analysis. A relative small number of only 11 proteins were found to be specifically up or down regulated during the first 96h of exposure to Al. Among those PAL (phenylalanine ammonia lyase) was found to be down regulated after 24 h exposure to Al, but recovered after 96 h

BOTANICAL DIVERSITY AND HEAVY METAL CONTENT IN THE RESIDUE MATRIX AND PLANTS AT THE MORAVIA DUMP IN MEDELLÍN, COLOMBIA DIVERSIDAD BOTÁNICA Y CONTENIDO DE METALES PESADOS EN LA MATRIZ DE RESIDUOS Y LAS PLANTAS EN EL BASURERO DE MORAVIA EN MEDELLÍN, COLOMBIA

. Floristic characterization, plant tissue and residue matrix (RM) analysis were conducted to establish the extent of heavy metal (HM) pollution of the Moravia dump at Medellín, Colombia, a site that was inhabited by more than 17000 people since 1984. More than 65 plant species (28 families) were identified, most of which were herbaceous. Content of HM in the (RM) was determined in 14 different RM samples varied greatly among them, reaching 121 and 9600 mg/kg of Hg and Pb respectively. Mean content of HM (mg/kg) in the RM had the following pattern: Pb > Ni > Cr > Hg > Cd. Uptake of HM from the RM to plants was evident in most sampled species, with concentrations of Pb, Cr, and Hg reaching maximum values of 1.0, 123.7, 263.7 mg/kg of Hg, Pb and Cr respectively. However, Lepidium virginicum excluded, estimated bioconcentration factors were not greater than 1.0. Given their adaptation, Bidens pilosa, Urochloa maxima and L. virginicum, appear to be suitable for the revegetation of Moravia. Twenty-four years after its closure, HM content in Moravia continue to be high and the local flora actively takes up HM. Since other studies have shown that in Moravia there is still production of lixiviates and that there is an active heavy metal transference to the local Moravia fauna, it is imperative to implement adequate control measures in order to control HM contamination at this site.<br>Con el fin de establecer el nivel de contaminación por metales pesados (MP), se llevó a cabo una caracterización florística y análisis de la matriz de residuos (MR) y muestras de tejidos vegetales en el morro de basuras de Moravia en Medellín, un antiguo botadero de basuras habitado desde 1984 por más de 17.000 personas. Se identificaron más de 65 especies vegetales, la mayoría de ellas herbáceas, agrupadas en 28 familias. El contenido de MP en 14 diferentes muestras de MR varió considerablemente, yendo de 121 y 9.600 mg/kg de Hg y Pb, respectivamente. El contenido promedio de MP en la MR siguió el orden: Pb > Ni > Cr > Hg > Cd. Hubo absorción de MP en diversas especies vegetales, alcanzando valores máximos de 1,0; 123,7; 263,7 mg/kg en el caso de Hg, Pb y Cr, respectivamente. Sin embargo, a excepción de Lepidium virginicum, los valores de factores de bioconcentración estimados no fueron mayores que 1.0. Dada su cobertura y adaptación a las condiciones del antiguo basurero, Bidens pilosa, Urochloa maxima y L. virginicum, se evidencian como especies adecuadas para el proceso de revegetación del Morro de Moravia. Aún después de 24 años desde la clausura del basurero, se encontraron altos contenidos de MP tanto en la MR como en los tejidos vegetales muestreados. Dado que estudios complementarios a este han mostrado que aún existe producción de lixiviados en Moravia y que existe transferencia activa de metales pesados a la fauna presente en Moravia, existe la necesidad de implementar medidas de reducción de la contaminación en este sitio

Caracterización del aceite microencapsulado de cardamomo (Elettaria cardamomum) extraído por fluidos supercríticos a escala semi-industrial

Resumen El objetivo de este trabajo radicó en encontrar las condiciones óptimas para la obtención de un aceite de cardamomo, extraído por FSC a escala semi-industrial, con rendimientos iguales o superiores a los métodos convencionales, pero con calidad sensorial y técnica competitiva para los mercados internacionales, así como la producción de microcápsulas del aceite que permitieran incrementar la solubilidad, sin afectar las características sensoriales como aroma y sabor. Las semillas de cardamomo se obtuvieron en el municipio de Tarso, (Antioquia, Colombia), se acondicionaron para ser extraídas por FSC a escala de laboratorio a 200.400 bar y 50 °C, 60 °C, con tres réplicas al centro a 300 bar y 55 °C, de acuerdo a un diseño central compuesto y la optimización de los resultados por superficie de respuesta según el rendimiento (%) y contenido de 1,8-cineol y acetato de α-terpenilo. Las condiciones finales (50 °C, 400 bar) se escalaron a un extractor semi-industrial hasta obtener un aceite con un rendimiento de 8,54 ± 1,09% y una concentración de 1,8-cineol (28,37 ± 1,80% p/p) y acetato de α-terpenilo (32,93 ± 1,24% p/p), analizados por GC-FID. La caracterización complementaria del aceite se encaminó al perfil sensorial y pruebas fisicoquímicas, con un resultado de atributos balanceados (herbal: 3,0, menta: 2,6, floral: 2,4 y cítrico: 2,3) e índice de color entre (+2 y +20). El aceite fue microencapsulado por secado por aspersión con una mezcla de goma arábiga, maltodextrina y almidón modificado (4/6, 1/6, 1/6) respectivamente. Se obtuvieron microcápsulas con un tamaño de partícula entre 12,2 y 25,78 µm y una distribución de la misma en solución acuosa de 13,18 µm, lo que permitió el aumento de la solubilidad del aceite en una matriz polar a temperatura ambiente