Ionic effects of NaCl counter osmotic inhibition of germination and seedling growth of Scorzonera hispanica and subsequent plantlet growth is not affected by salt

Scorzonera (Scorzonera hispanica) is experiencing range reduction in Portugal while its distribution in the Iberian Peninsula largely coincides with areas affected by salinization. Thus two experiments were conducted to evaluate the response of scorzonera to salinity. In the first experiment, seed germination and seedling growth were investigated under osmotic potentials down to −1.21 MPa using NaCl or iso-osmotic polyethylene glycol (PEG) solutions. Results of PEG treatments show that osmotic potential alone reduces germination and seedling growth while on NaCl reductions were much lower. Ionic effects of NaCl are stimulatory and clearly counteract osmotic effects. Most seeds completed germination after being transferred from PEG to distilled water. Conversely, on NaCl recovery results essentially from more time allowed for seeds to complete germination. In the second experiment, young plantlets were treated with NaCl solutions up to 250 mM. In general plantlets were insensitive to NaCl except for a concentration-dependent increase of relative chlorophyll content suggesting that scorzonera tolerance to NaCl might depend upon nitrogen availability. Altogether, results support the conclusion that scorzonera may be a naturally salt tolerant species able to accumulate and sequester NaCl, its tolerance increasing as plants grow older

Defensive role of allelopathic secondary compounds in plants: a review of data on two independent general hypotheses

This review examines and whenever appropriate, reanalyses published literature related to two general and independent hypotheses having the underlying assumption that phytoactive secondary compounds produced by plants evolved primarily as plant defences against competitor plant species. The first hypothesis is that production and the main way of release of phytoactive compounds reflect an adaptive response to climate conditions. Thus, higher phytoactivity by volatile-compounds should prevail in plants of hot, dry environments whereas higher phytoactivity by water- solubles should be preponderant in plants from wetter environments. The second hypothesis is that the synergy between phytoactive compounds of plants should be widespread while antagonism or absence of interaction of effects should be rare because of the higher efficiency of energy and use of resources provided by synergy. Published literature does not support either hypotheses. We found no pattern of association between higher phytoactivity in volatile compounds in plants from drier environments or in water-soluble compounds in plants from wetter environments. Neither did we found evidences for the predominance of synergy. On the contrary, antagonism or no interaction of effects among allelopathic compounds largely prevailed

Defensive role of allelopathic secondary compounds in plants I: testing two independent general hypotheses

This study tests two general and independent hypotheses with the basic assumption that phytoactive secondary compounds produced by plants evolved primarily as plant defences against competitor plant species. The first hypothesis is that the production and main way of release of phytoactive compounds reflect an adaptive response to climatic conditions. Thus, higher phytoactivity by volatile compounds prevails in plants of hot, dry environments, whereas higher phytoactivity by water-soluble compounds is preponderant in plants from wetter environments. The second hypothesis is that synergy between plant phytoactive compounds is widespread, due to the resulting higher energy efficiency and economy of resources. The first hypothesis was tested on germination and early growth of cucumber treated with either water extracts or volatiles from leaves or vegetative shoot tops of four Mediterranean-type shrubs. The second hypothesis was tested on germination of subterranean clover treated with either water extracts of leaves or vegetative shoot tops of one tree and of three Mediterranean-type shrubs or with each of the three fractions obtained from water extracts. Our data do not support either hypotheses. We found no evidence for higher phytoactivity in volatile compounds released by plants that thrive in hot, dry Mediterranean-type environments. We also found no evidence for the predominance of synergy among the constituents of fractions. To the contrary, we found either antagonism or no interaction of effects among allelopathic compounds

Responses of germination and early growth of scorzonera (Scorzonera hispanica L.) to pH, mineral deficiencies and growth substrates

In order to identify early constraints to scorzonera cultivation, seed germination under a range of pH values, the response of plantlet growth to six different mineral deficiencies and to different growth substrates were investigated in laboratory and outdoor pot experiments. Total germination, time needed for germination to begin and to finish and asymmetry of germination distribution over time was insensitive to pH within the range 5−10. Generalized and clear symptoms of mineral deficiency in plantlets younger than two months were only found in the absence of iron. Significant reductions in shoot and total biomass were found in the absence of magnesium or iron and in the later also in root biomass. Very young scorzonera plantlets seem thus to be able to rapidly accumulate enough mineral reserves to sustain subsequent growth during a considerable period. After seven months growing outdoors, scorzonera plants especially the roots, grew significantly better in a very light texture mixture of sand and vermiculite than in a heavier commercial growth substrate. Altogether, these results suggest that scorzonera is a species able to grow in less favourable environments, thus offering good prospects for its cultivation as cash crop in marginal and less productive soils

Seed germination in Cistus ladanifer: heat shock, physical dormancy, soil temperatures and significance to natural regeneration

Seeds of Cistus ladanifer experience bursts of germination following fires. The effects of heat shock from 10 °C to 150 °C on seed germination were investigated by final germination plus the number of days required for germination to start and finish, and symmetry of cumulative germination. The occurrence of physical dormancy in C. ladanifer seeds was investigated by a variety of methods, including imbibition, scanning electron microscopy (SEM) and light microscopy, and use of dyes. The significance of responses of C. ladanifer seeds to fires was investigated essentially by abstracting existing literature and by using fire effects models and simulations. Parameters of germination were variously affected by heat treatments—positively in the range 80100 °C, negatively above 130 °C. Non-dormancy was consistently found in about 30% of seeds but no evidence was obtained to support the existence of physical dormancy in the dormant fraction of C. ladanifer seeds. Two complementary processes seem to be in place in seeds response to fire. A direct fire-driven increase in germination of virtually all seeds in response to the appropriate heat load produced by fire or, in the absence of such heat loads, the germination of the non-dormant fraction provided that above-ground vegetation burns

Activity of water extracts of Cistus ladanifer and Lavandula stoechas in soil on germination and early growth of wheat and Phalaris minor

The phytoactivity of water extracts of C. ladanifer and L. stoechas on P. minor germination, as observed under controlled conditions, was lost in soil. Conversely, early growth of wheat and P. minor was sensitive to water extracts of C. ladanifer and L. stoechas. Nevertheless, because of differential effects on early growth of the weed and crop, L. stoechas unlike C. ladanifer, is worth searching for inhibitors of P. minor, among the ca. 80 compounds identified so far in its essential oil

Ranking Mediterranean-type shrubs and trees by their allelopathic activity is not independent of how extract concentration is expressed

Water extracts from nineteen Mediterranean-type shrubs and trees were screened for phytoactivity on germination of lettuce. The existing model for the effects of pH and osmotic pressure on germination requires refitting. Extract concentrations were expressed as plant fresh weight, plant dry weight and extract dry weight and final ranking of the six phytoactive species was found to strongly depend on the way the concentrations are expressed. This methodological issue undoubtedly requires consideration when designing allelopathic bioassays. Extract dry weight is conceptually the most adequate way to express concentration and should be used despite the increase in time and labor it requires

The potential of music in engaging students to learn english

Dissertação de mestrado em Teaching English in Primary EducationThe aims of the present teaching report, integrated in the Master of Teaching English in Primary Education, are to describe, interpret and evaluate the Intervention Project “The potential of music in engaging students to Learn English”. This project was developed with fourth-graders in a primary school. Exploring and investigating the potential of music in the classroom as a way to engage and motivate students in learning English as a second language was the main intent of the project. Its objectives were: identifying students’ attitudes towards English language learning in general and specifically their sentiment towards music, promoting students’ engagement using activities related to music, helping students develop their "learning to learn" ability, and evaluating gains and limitations of using music in the classroom. In the first stage of the project there was a period of field observation, where I was able to collect data using direct classroom observation and guided observation with the help of an observation grid. I tried to make a profile of the class in order to perceive their engagement in the English class and their attitude towards English learning and music, which was essential to start incorporating music activities in class. I used music for various purposes: to initiate and end lessons, to learn vocabulary/new lexis, to compose a verse for a song and with TPR. These different music activities were part of three didactic sequences, and after each sequence students could evaluate not only what they felt towards the music activities but also what they had learnt in that sequence. This enabled students to develop self-evaluation abilities and provided information for analysing my action. Based on the project results, I came to the conclusion that music is a very powerful tool, enabling students to learn English in a stress-free and playful way. So, music has the potential of engaging and motivating students

Natural compounds in attenuating virulence in Listeria monocytogenes

Food safety is a pressing global concern with widespread implications. Contamination of food products is linked to the transmission of over 200 diseases. The World Health Organization (WHO) estimates that 1 in 10 people worldwide falls ill each year from consuming contaminated food. Among the foodborne bacteria, Listeria monocytogenes is a significant pathogen known for its impact on public health and economies. Listeria monocytogenes is commonly found in unpasteurized dairy products and ready-to-eat foods, posing a global food safety concern and potentially causing severe health consequences. Listeria monocytogenes causes listeriosis in humans and animals, a disease with a high rate of hospitalization and mortality. Listeria monocytogenes is challenging to control due to its virulence traits and ability to adapt to antibiotics and adverse conditions encountered during food processing. Researchers are studying alternative methods to reduce the presence of pathogens, with bacteriophages, bacteriocins, and natural compounds, like essential oils being explored. Nonetheless, isolated natural compounds offer a consistent approach compared to essential oils, which can vary in composition. This study investigated the effects of four natural compounds (resveratrol, pcoumaric acid, camphor, and linalool) on inhibiting the virulence factors of Listeria monocytogenes. Sub-inhibitory concentrations of these compounds were examined for their impact on motility, quorum sensing, biofilm formation, toxin production, tolerance to adverse conditions, and antibiotic minimum inhibitory concentration (MIC). Camphor only inhibited motility, while p-coumaric acid reduced the bacterium’ hemolytic activity and increased susceptibility to low temperatures without NaCl. Resveratrol inhibited quorum sensing and biofilm formation and enhanced the impact of low temperatures and high osmolarity. Linalool emerged as the most promising compound, inhibiting all tested virulence traits, and potentiating the impact of stress conditions on bacterial survival. These findings highlight the potential of natural compounds in inhibiting Listeria monocytogenes virulence factors and their applicability as preservatives in the food industry.A segurança alimentar e a contaminação de alimentos são preocupações da saúde pública por todo o mundo. Segundo a Organização Mundial de Saúde, a contaminação de alimentos por organismos patogénicos está associada a mais de 200 doenças, e é estimado pela mesma organização que 1 em 10 pessoas acabam doentes devido ao consumo de alimentos contaminados. Estes organismos patogénicos afetam facilmente grupos vulneráveis, tais como imunocomprometidos, idosos, grávidas e crianças. Adicionalmente, ao impacto na saúde pública também possuem um impacto na economia nacional dos países, comércio alimentar, turismo e na indústria alimentar. As doenças alimentares são normalmente causadas por diversos organismos, tais como bactérias, vírus, ou parasitas através da ingestão de alimentos contaminados. Entre os agentes patogénicos salienta-se a bactéria Listeria monocytogenes, que pode ser encontrada em diversos alimentos, tais como productos lácteos, vegetais, peixes e alimentos prontos a consumir. L. monocytogenes é uma bactéria Gram-positiva, anaeróbia facultativa, não formadora de esporos com forma de bacilo e ubíqua, que quando ingerida pode causar listeriose. Esta doença afeta principalmente imnunocomprometidos, pessoas idosas e grávidas e possui uma taxa de mortalidade entre 20 e 30%. Esta doença pode apresentar sintomas ligeiras como dores musculares, náuseas, vómitos e diarreia ou evoluir para uma forma mais grave e sistémica, apresentando sintomas mais severos como febre, confusão perdas de equilíbrio e sépsis, cujo tratamento requer hospitalização e que em casos mais graves pode levar à morte. No caso de infeção de grávidas esta doença está associada a morbilidade fetal e neonatal em cerca de 25% dos casos. Esta situação resulta desta bactéria ter a capacidade de se disseminar através da corrente sanguínea e e de atravessar a barreira placentária e de infetar o feto. O sucesso da bactéria L. monocytogenes está relacionado com a sua capacidade em promover a sua internalização em células hospedeiras e de possuir diversos fatores de virulência que lhe permitem sobreviver a agentes antimicrobianos e proliferar em condições adversas. Esta bactéria apesar da temperatura ideal de crescimento ser entre 30 e os 37 °C possui diversos mecanismos de proteção contra condições adversas que lhe permite proliferar a baixas temperaturas (0,4 a 4°C), altas temperaturas (55°C), altas concentrações sal e baixo pH. Como diversas destas condições podem ser encontradas na indústria alimentar, faz com que esta bactéria represente um risco para estas indústrias. Outros fatores importantes da virulência L. monocytogenes é a sua capacidade de motilidade mediada por flagelo e a formação de biofilmes. Quando a uma temperatura de 30 °C esta bactéria consegue movimentar-se devido ao flagelo, permitindo assim uma melhor procura de nutrientes e colonização de locais para propagação do organismo. Esta motilidade mediada por flagelo também está relaciona com a formação de biofilmes tanto na adesão inicial à superfície como na formação do biofilme. Biofilmes são comunidades de células bacterianas ligadas entre si ou/e a uma superfície e envolvidas por uma matriz autoproduzida de substâncias poliméricas extracelulares. A formação de biofilmes permite uma melhor sobrevivência em superfícies como aço ou vidro, contra condições adversas e a agentes antimicrobianos usados na indústria alimentar. Apesar dos biofilmes protegerem a bactéria dos agentes antimicrobianos, esta bactéria também possui mecanismos como bombas de efluxo que lhe confere resistência a agentes antimicrobianos e a antibióticos. Devido à bactéria L. monocytogenes conseguir sobreviver a agentes antimicrobianos e proliferar em diversas condições adversas, novas alternativas têm vindo a ser estudadas com o objetivo de reduzir a presença deste organismo patogénico, tais como a utilização de bacteriófagos, bacteriocinas e compostos naturais, como os óleos essenciais. Focando nos compostos naturais, os óleos essenciais extraídos de plantas já revelaram ter capacidade bactericida contra organismos patogénicos e apresentam a vantagem de ser também uma alternativa a agentes sintéticos ou químicos. Porém estes óleos essenciais são compostos por uma mistura de 20 a 60 diferentes compostos naturais que variam facilmente em termos de constituição. Esta variação na constituição dos óleos essenciais não permite um efeito consistente, e com base neste problema surgiu o estudo de compostos naturais isolados. Os compostos naturais isolados ao contrário dos óleos essenciais não possuem o problema de variação na sua composição. Outra vantagem é que podem ser combinados com outras substâncias como antibióticos para aumentar ou restaurar o seu efeito. Diversos compostos naturais isolados já têm vindo a ser estudados e vários apresentam propriedades bactericidas e anti virulência contra diversos organismos patogénicos. Apesar de, em L. monocytogenes, já existirem alguns estudos com compostos naturais isolados, existem, no entanto, diversos compostos cuja ação é desconhecida nesta bactéria ou que requerem mais estudos na sua virulência. Com base nisto foram selecionados quatro compostos (resveratrol, ácido p - cumárico, cânfora e linalool) para analisar o seu impacto na virulência desta bactéria. Para entender o efeito destes compostos selecionados na virulência de L. monocytogenes foi determinada a concentração mínima inibitória de cada composto. Posteriormente concentrações sub-inibitórias foram também determinadas de forma a ter certeza que o efeito inibitório dos compostos nos ensaios seguintes era devido a um efeito do composto e não devido a morte celular. De seguida procedeu-se ao estudo do efeito dos compostos em diversos fatores de virulência da bactéria tais como “quorum sensing“, biofilmes, motilidade, capacidade hemolítica e tolerância a condições adversas. Primeiramente foi estudado o efeito dos compostos selecionados no “quorum sensing” devido a associação deste com a comunicação celular e outros fatores de virulência como motilidade e formação de biofilmes. De forma a avaliar este efeito foi usado Chromobacterium violaceum como biossensor. Esta bactéria produz violaceína, no entanto, quando o “quorum sensing” é inibida a produção de violaceína também é afetada. Assim dos compostos testados só o resveratrol e o linalool inibiram de forma significativa a produção de violaceína. De seguida, devido a ligação existente entre o “quorum sensing” e a formação de biofilmes e motilidade foram analisados os efeitos dos compostos em estudo nestes fatores de virulência. A motilidade mediada por flagelo da L. monocytogenes é um importante fator de virulência, que lhe permite procurar por nutrientes e melhores locais de proliferação. De forma a avaliar o efeito dos compostos em estudo na motilidade foram usadas placas de TSA com 0,3% (m/v) de agar e compostos naturais. No final do ensaio todos os compostos, expeto resveratrol, mostraram alguma inibição na motilidade deste organismo ao longo das 72 horas de incubação a 30°C. A etapa seguinte deste trabalho consistiu no estudo do efeito destes compostos naturais na formação de biofilmes. A formação de biofilmes permite à bactéria sobreviver a diversas condições e agentes antimicrobianos e proliferar em superfícies como aço ou vidro. Para estudar a capacidade de formação de biofilmes foi usada a metodologia de coloração com violeta de cristal usando placas de 48 poços. Entre os compostos estudados, o resveratrol e o linalool mostraram uma inibição significativa na formação de biofilmes, sendo o efeito do linalool mais acentuado. Outro importante fator de virulência de L. monocytogenes está relacionado com a sua capacidade de infeção de células hospedeiras. Durante este processo esta bactéria precisa de escapar de um vacúolo formado durante o processo de internalização. Para isso a bactéria secreta toxinas capazes de formar poros na membrana do vacúolo. Umas das toxinas é a Listeriolisina O, que é uma citolisina fundamental para o processo de infeção deste organismo. Uma forma de estudar a presença desta toxina é através de um ensaio de hemólise, que quando estudado em in vitro esta citolisina é a capacidade de provocar a hemólise de eritrócitos. Analisando assim a hemólise que ocorre em eritrócitos quando em conjunto com L. monocytogenes após uma exposição aos compostos naturais é possível determinar se os compostos têm algum efeito nestas propriedades desta bactéria. Em primeiro lugar foi realizado um estudo de citotoxicidade dos compostos em relação aos eritrócitos humanos utilizados. Através deste estudo foi possível concluir que as concentrações sub-inibitórias dos compostos não apresentam efeito citotóxico para com os eritrócitos humanos, porém em algumas das concentrações superiores já apresentam efeito citotóxico. Relativamente ao ensaio que permite analisar o efeito na capacidade hemolítica deste organismo após a pré-exposição aos compostos naturais foi possível que certos compostos como o ácido p-cumárico e o linalool foram capazes de inibir a hemólise, sendo que no caso do linalool foi possível inibir totalmente a hemólise provocada por esta bactéria. Após o estudo da influência dos compostos naturais na virulência de diversos fatores de virulência da L. monocytogenes foi analisado se haveria algum efeito por parte dos compostos naturais na tolerância a condições adversas de L. monocytogenes. A capacidade desta bactéria de sobreviver a diversas condições tais como baixas e altas temperaturas, altas concentrações sal e pH ácido faz com que este organismo seja de difícil erradicação. De forma a estudar se os compostos naturais poderiam aumentar a suscetibilidade deste organismo às condições adversas mencionadas, foram misturados compostos naturais juntamente com a bactéria em TSB com cada condição adversa. No caso das concentrações de sal foram incubadas em TSB com 12% (m/v) de NaCl, para o de pH baixo o TSB foi acidificado até um pH de 2.4, no caso de temperaturas elevadas foi utilizado uma temperatura de 55°C e no caso temperaturas baixas uma temperatura de 4°C. Relativamente, ao estudo do stress osmótico provocado pelas concentrações salinas, ao pH baixo e ao ensaio com temperaturas elevados somente o linalool foi capaz de aumentar a suscetibilidade de L. monocytogenes a estas concentrações adversas, sendo que os restantes compostos não demonstraram nenhum efeito significativo. No que respeita ao estudo de temperaturas de refrigeração, este organismo foi incubado por 196 dias a uma temperatura de 4°C com compostos naturais. Os compostos e o organismo patogénico foram também incubados com e sem 12%(m/v) de NaCl. Neste estudo foi possível observar que o linalool, uma vez mais foi capaz de aumentar a suscetibilidade da bactéria à temperatura de 4°C com e sem presença de NaCl. Em relação aos restantes compostos, o resveratrol mostrou diminuir a tolerância deste organismo, porém só na presença de NaCl. O ácido p-cumárico por sua vez também conseguiu alterar a tolerância a temperaturas baixas, porém na presença de NaCl este efeito não ocorre. A canfora não mostrou ter efeito algum na tolerância de L. monocytogenes. Por fim, devido às capacidades deste organismo para resistir a antibióticos e ao crescente aumento do aparecimento de resistências a antibióticos foi realizado um estudo para analisar se estes compostos naturais poderiam ter um efeito modulatório da concentração mínima inibitória dos antibióticos, potenciando assim o seu efeito. Para isso, os compostos naturais foram incubados com o organismo patogénico e 6 antibióticos separadamente (ampicilina, cefotaxima, gentamicina, eritromicina, tetraciclina e rifampicina). Entre os antibióticos testados só para a gentamicina ocorreram alterações da concentração mínima inibitória quando em contacto com resveratrol e linalool. Em suma, os compostos naturais testados neste trabalho foram capazes de inibir ou afetar diversos fatores de virulência de L. monocytogenes. No entanto, o linalool, devido a mostrar efeito em todos os ensaios e estudos realizados, foi, entre os compostos estudados, o composto mais promissor contra L. monocytogenes