Amorphous silica biomineralizations in Schoenoplectus californicus (Cyperaceae): their relation with maturation stage and silica availability

The factors involved on the silicification process in Cyperaceae are scarcely known. In this study we analyse the effect of maturation stage and silica availability on the production of amorphous silica biomineralizations in culms of Schoenoplectus californicus. Young and senescent culms were collected from ponds with different silica availability. Two complementary methodologies (calcination and staining techniques), light and scanning electron microscopy and EDS were applied for amorphous silica analyses in plants. Quantitative data were analysed by Kruskal-Wallis and a two-way ANOVA tests. There were no significant differences between silica content of culms collected in ponds with different silica availability. Instead, silica content in senescent culms was higher than in young culms (F=91.43, P<0.01). Young culms only produce cone-shaped amorphous silica bodies, located in epidermal cells overlying sclerenchyma. Senescent culms produce a higher diversity of silicified cells, such as epidermal, stellate (aerenchyma) and parenchymatic cells. Silicification process in S. californicus is clearly affected by age and may act as a mechanism of structural resistance improvement. Some cells became silicified very early in the development and others may be silicified at a later stage depending on wall characteristics or rate of transpiration.Biomineralizaciones de sílice amorfo en Schoenoplectus californicus (Cyperaceae): su relación con el estado de maduración y la disponibilidad de sílice. Los factores involucrados en el proceso de silicificación en Cyperaceae son poco conocidos. En este estudio se analiza el efecto del estado de maduración y la disponibilidad de sílice en la producción de biomineralizaciones de sílice amorfo en tallos de Schoenoplectus californicus. Tallos jóvenes y senescentes fueron recolectados de lagunas con diferente disponibilidad de sílice. Dos técnicas complementarias (calcinación y tinción), microscopía óptica y electrónica y EDAX fueron aplicados para el análisis en las plantas. Los datos cuantitativos fueron analizados por tests de Kruskal-Wallis y ANOVA de dos vías. No hubo lagunas con diferente disponibilidad de sílice. En cambio, el contenido en tallos senescentes fue mayor que en los jóvenes (F=91,43; P<0,01). Los tallos jóvenes solo producen cuerpos silíceos cónicos, localizados en células epidérmicas asociadas al esclerénquima. En los tallos senescentes se silicifican una mayor diversidad de células, como las epidérmicas, del aerénquima y esclerénquima. El proceso de silicificación en S. californicus está claramente afectado por la edad y mejoraría la resistencia estructural. Algunas células se silicifican tempranamente, mientras que en otras depende de las características de la pared celular y/o de la tasa de transpiraciónFacultad de Ciencias Naturales y Muse

Fitolitos

Los fitolitos son biomineralizaciones de origen vegetal, es decir, depositaciones minerales ymineraloides generadas como consecuencia de distintos procesos metabólicos de losorganismos vegetales (Coe et al. 2014). Es relevante destacar que las biomineralizaciones hanacompañado la evolución de la vida desde los inicios de la presencia de la biota en el planeta;por lo cual están presentes en todos los niveles de la biósfera (Osterrieth 2004). En las plantasvasculares se encuentran presentes en idioblastos, elementos celulares discordantes del restode las células de los tejidos, denominados litocistes. Los fitolitos pueden formarse en elcitoplasma celular, ocupar todo el lumen de la célula o bien espacios intercelulares, dando origena distintas formas que en muchos casos permiten reconocer los tejidos en donde se originaron,como así también, el grupo taxonómico que los produce. De acuerdo a su composición química,los fitolitos pueden ser cálcicos o calcifitolitos, y se encuentran principalmente presentes endepositaciones cristalinas de oxalato y carbonato de calcio (Prychid & Rudall 1999), originadasmayoritariamente en los tejidos parenquimáticos. Por otra parte, los fitolitos silíceos o silicofitolitos, que se originan por la depositación de sílice amorfa hidratada o dióxido de siliciopolimerizado, principalmente en los tejidos epidérmicos/subepidérmico, de conducción y sostén(sensu Hayward & Parry 1973; Amos 1952).Fil: Zucol, Alejandro Fabián. Provincia de Entre Ríos. Centro de Investigaciones Científicas y Transferencia de Tecnología a la Producción. Universidad Autónoma de Entre Ríos. Centro de Investigaciones Científicas y Transferencia de Tecnología a la Producción. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Centro de Investigaciones Científicas y Transferencia de Tecnología a la Producción; ArgentinaFil: Osterrieth, Margarita Luisa. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones Marinas y Costeras. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Investigaciones Marinas y Costeras; ArgentinaFil: Borrelli, Natalia Lorena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones Marinas y Costeras. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Investigaciones Marinas y Costeras; ArgentinaFil: Patterer, Noelia Isabel. Provincia de Entre Ríos. Centro de Investigaciones Científicas y Transferencia de Tecnología a la Producción. Universidad Autónoma de Entre Ríos. Centro de Investigaciones Científicas y Transferencia de Tecnología a la Producción. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Santa Fe. Centro de Investigaciones Científicas y Transferencia de Tecnología a la Producción; Argentin

Silicophytoliths and silicon studies by field assays in mollic epipedons of the southeastern Pampean Plains, Argentina

Silicon is the second most abundant element in the earth's crust. It is essential for the normal development and growth of plants, and plays a key role in the physical, chemical and biological soil properties. Silicon is important in the formation of inorganic matrix and supporting structures, which in turn condition the availability and mobilization of basic elements,such as C, 0 , P, Al, and trace elements. Amorphous silica biomineralizations (silicophytoliths) constitute a significant source of silicon to the soil-plant-atmosphere system, as they dissolve faster than silicate minerals. However, their role in agronomic aspects related to the loss of physical, chemical and biological fertility is still poorly documented. Research on the importance of silicon nutrition in order to promote plant growth has been reported in many countries, but not in Argentina. Given the negative effects that the intense agricultural activity has been causing on soils of the Pampean Plain, this work aimed at evaluating the silicophytoliths and silicon contribution in natural and experimental soils sowed with two varieties of wheat (Aviso and Baguette), and with the application of solid (Silfix) or liquid (Quicksoil) silicon fertilizers . The content of silicophytoliths (% dry weight) in wheat was determined by calcination, and the content of SiO2 in soil solutions was determined through UV-Vis spectrophotometry by the silicomolybdate method. Wheat plants ( Triticum aestivum) produced 27 Kg silicophytoliths.ha-1 in the vegetative stage, and 738 Kg silicophytoliths.ha-1 in the maturity stage. Media values of silicon in soil solutions varied from 1100 μmol/L in natural soils, to 722 μmol /L in plots with solid silicon fertilizer and 635 μmol/L in plots with liquid silicon fertilizer. These results, showing a substantial Si content decrease in cultivated soils, are important in order to advance into the knowledge of inputs and losses of silicon in agro-ecosystems. Specially, given the increase of the production of some crops that are not commonly producers of silicophytoliths/ silicon (like soybean) in the Pampean Plain of Argentina. The Argentinian perspectives on agriculture application of silicon fertilizers and silicon enhancement of crops quality were also discussed. This work was supported by the Agencia Nacional de Promoci6n Cientifica y Tecnol6gica, Ministerio de Ciencia y Tecnica (PICT 1583-2013) and Universidad Nacional de Mar del Plata (EXA 741 / 15)

Calcium biomineralizations and bioerosion, its role in the biogeochemistry of soils and sediments in southeastern Buenos Aires province

Las biomineralizaciones de calcio son comunes y ampliamente distribuidas en el planeta, y son el resultado de procesos metabólicos esenciales de microorganismos, plantas y animales en ambientes continentales, litorales y marinos. Asociado a las biomineralizaciones cálcicas se hallan los procesos de bioerosión sobre la superficie y/o fisuras de los minerales y/o biominerales. Se trabajó en secuencias costeras bonaerenses, mediante técnicas de rutina. Mineralógicamente se trabajó a escala de resolución mesoscópica, microscópica y submicroscopica, la composición química se definió mediante estudios difractométricos microdispersivos (EDS). Los niveles bioclásticos asociados a la génesis de las conchillas, están todos afectados por intensa bioerosión y disolución, que reprecipitan como oxalatos, carbonatos y sulfatos de calcio, por acción de microrganismos especialmente. La actividad biológica en relación con la generación y/o degradación de componentes cálcicos en distintos ambientes, juega un rol de consideración en la biogeoquímica del calcio y su presencia como macronutriente esencial para distintos niveles tróficos de la biota en el sudeste bonaerense.Centro de Investigaciones Geológica

Calcium biomineralizations and bioerosion, its role in the biogeochemistry of soils and sediments in southeastern Buenos Aires province

Las biomineralizaciones de calcio son comunes y ampliamente distribuidas en el planeta, y son el resultado de procesos metabólicos esenciales de microorganismos, plantas y animales en ambientes continentales, litorales y marinos. Asociado a las biomineralizaciones cálcicas se hallan los procesos de bioerosión sobre la superficie y/o fisuras de los minerales y/o biominerales. Se trabajó en secuencias costeras bonaerenses, mediante técnicas de rutina. Mineralógicamente se trabajó a escala de resolución mesoscópica, microscópica y submicroscopica, la composición química se definió mediante estudios difractométricos microdispersivos (EDS). Los niveles bioclásticos asociados a la génesis de las conchillas, están todos afectados por intensa bioerosión y disolución, que reprecipitan como oxalatos, carbonatos y sulfatos de calcio, por acción de microrganismos especialmente. La actividad biológica en relación con la generación y/o degradación de componentes cálcicos en distintos ambientes, juega un rol de consideración en la biogeoquímica del calcio y su presencia como macronutriente esencial para distintos niveles tróficos de la biota en el sudeste bonaerense.Centro de Investigaciones Geológica

Calcium biomineralizations and bioerosion, its role in the biogeochemistry of soils and sediments in southeastern Buenos Aires province

Las biomineralizaciones de calcio son comunes y ampliamente distribuidas en el planeta, y son el resultado de procesos metabólicos esenciales de microorganismos, plantas y animales en ambientes continentales, litorales y marinos. Asociado a las biomineralizaciones cálcicas se hallan los procesos de bioerosión sobre la superficie y/o fisuras de los minerales y/o biominerales. Se trabajó en secuencias costeras bonaerenses, mediante técnicas de rutina. Mineralógicamente se trabajó a escala de resolución mesoscópica, microscópica y submicroscopica, la composición química se definió mediante estudios difractométricos microdispersivos (EDS). Los niveles bioclásticos asociados a la génesis de las conchillas, están todos afectados por intensa bioerosión y disolución, que reprecipitan como oxalatos, carbonatos y sulfatos de calcio, por acción de microrganismos especialmente. La actividad biológica en relación con la generación y/o degradación de componentes cálcicos en distintos ambientes, juega un rol de consideración en la biogeoquímica del calcio y su presencia como macronutriente esencial para distintos niveles tróficos de la biota en el sudeste bonaerense.Centro de Investigaciones Geológica

Amorphous silica and biogeochestry of silicon in pedosedimentary sequences of southeastern Buenos Aires province

El silicio segundo elemento en abundancia en la corteza terrestre, se presenta como silicatos y una alta proporción en ambientes geoquímicos superficiales como sílice amorfa geogénica y biogénica. El trabajo presenta una síntesis de los contenidos se sílice amorfa asociados a: la producción vegetal de comunidades típicas nativas y cultivos; la presencia de sílice amorfa en secuencias pedosedimentarias; y su relación con el contenido de sílice en la solución del suelo, aguas superficiales y subterráneas, para contribuir a la comprensión del ciclo biogeoquímico de silício en ecosistemas templados de la llanura de latitudes medias. Los resultados obtenidos contribuyen a una mejor comprensión de, las condiciones de saturación, los procesos erosivos, pedogenéticos, diagenéticos, entre otros, que aportan a las interpretaciones paleoambientales del Cenozoico tardío, que conllevan a la comprensión de los aportes de silício en los diferentes compartimentos que incluyen los flujos de entradas y salidas de silicio al geoecosistema de llanura.Centro de Investigaciones Geológica

Amorphous silica and biogeochestry of silicon in pedosedimentary sequences of southeastern Buenos Aires province

El silicio segundo elemento en abundancia en la corteza terrestre, se presenta como silicatos y una alta proporción en ambientes geoquímicos superficiales como sílice amorfa geogénica y biogénica. El trabajo presenta una síntesis de los contenidos se sílice amorfa asociados a: la producción vegetal de comunidades típicas nativas y cultivos; la presencia de sílice amorfa en secuencias pedosedimentarias; y su relación con el contenido de sílice en la solución del suelo, aguas superficiales y subterráneas, para contribuir a la comprensión del ciclo biogeoquímico de silício en ecosistemas templados de la llanura de latitudes medias. Los resultados obtenidos contribuyen a una mejor comprensión de, las condiciones de saturación, los procesos erosivos, pedogenéticos, diagenéticos, entre otros, que aportan a las interpretaciones paleoambientales del Cenozoico tardío, que conllevan a la comprensión de los aportes de silício en los diferentes compartimentos que incluyen los flujos de entradas y salidas de silicio al geoecosistema de llanura.Centro de Investigaciones Geológica

Amorphous silica and biogeochestry of silicon in pedosedimentary sequences of southeastern Buenos Aires province

El silicio segundo elemento en abundancia en la corteza terrestre, se presenta como silicatos y una alta proporción en ambientes geoquímicos superficiales como sílice amorfa geogénica y biogénica. El trabajo presenta una síntesis de los contenidos se sílice amorfa asociados a: la producción vegetal de comunidades típicas nativas y cultivos; la presencia de sílice amorfa en secuencias pedosedimentarias; y su relación con el contenido de sílice en la solución del suelo, aguas superficiales y subterráneas, para contribuir a la comprensión del ciclo biogeoquímico de silício en ecosistemas templados de la llanura de latitudes medias. Los resultados obtenidos contribuyen a una mejor comprensión de, las condiciones de saturación, los procesos erosivos, pedogenéticos, diagenéticos, entre otros, que aportan a las interpretaciones paleoambientales del Cenozoico tardío, que conllevan a la comprensión de los aportes de silício en los diferentes compartimentos que incluyen los flujos de entradas y salidas de silicio al geoecosistema de llanura.Centro de Investigaciones Geológica