Seasonal changes in antioxidative/oxidative profile of mining and non-mining populations of Syrian beancaper as determined by soil conditions

Soil pollution by heavy metals/metalloids (HMMs) is a problem worldwide. To prevent dispersion of contaminated particles by erosion, the maintenance of a vegetative cover is needed. Successful plant establishment in multi-polluted soils can be hampered not only by HMM toxicities, but also by soil nutrient deficiencies and the co-occurrence of abiotic stresses. Some plant species are able to thrive under these multi-stress scenarios often linked to marked fluctuations in environmental factors. This study aimed to investigate the metabolic adjustments involved in Zygophyllum fabago acclimative responses to conditions prevailing in HMM-enriched mine-tailings piles, during Mediterranean spring and summer. To this end, fully expanded leaves, and rhizosphere soil, of three contrasting mining and non-mining populations of Z. fabago grown spontaneously in south-eastern Spain were sampled in two consecutive years. Approximately 50 biochemical, physiological and edaphic parameters were examined, including leaf redox components, primary and secondary metabolites, endogenous levels of salicylic acid, and physicochemical properties of soil (fertility parameters and total concentration of HMMs). Multivariate data analysis showed a clear distinction in antioxidative/oxidative profiles between and within the populations studied. Levels of chlorophylls, proteins and proline characterized control plants whereas antioxidant capacity and C- and S-based antioxidant compounds were biomarkers of mining plants. Seasonal variations were characterized by higher levels of alkaloids and PAL and soluble peroxidase activities in summer, and by soluble sugars and hydroxycinnamic acids in spring irrespective of the population considered. Although the antioxidant systems are subjected to seasonal variations, the way and the intensity with which every population changes its antioxidative/oxidative profile seem to be determined by soil conditions. In short, Z. fabago displays a high physiological plasticity that allow it to successfully shift its metabolism to withstand the multiple stresses that plants must cope with in mine tailings piles under Mediterranean climatic conditions.This work was supported by the Ministerio de Ciencia e Innovación [grant number CTM2011-23958]; Ministerio de Ciencia y Tecnología [grant number CGL2006-11569]; and Fundación Séneca [grant number FB/23/FS/02]. AL-O holds a grant from the Ministerio de Educación Cultura y Deporte [grant number AP2012-2559]. Part of this work was carried out at the Instituto de Biotecnología Vegetal, UPCT

Coordinated role of soluble and cell wall bound phenols is a key feature of the metabolic adjustment in a mining woody fleabane (Dittrichia viscosa L.) population under semi-arid conditions

Environmental contamination by hazardous heavy metals/metalloids (metal(loid)s) is growing worldwide. To restrict the migration of toxic contaminants, the establishment of a self-sustainable plant cover is required. Plant growth in multi-polluted soils is a challenging issue not only by metal(loid) toxicities, but also by the co-occurrence of other stressors. Dittrichia viscosa is a pioneer Mediterranean species able to thrive in metal(loid)-enriched tailings in semi-arid areas. The aim of the present work was to examine the metabolic adjustments involved in the acclimation responses of this plant to conditions prevailing in mine-tailings during Mediterranean spring and summer. For this purpose, fully-expanded leaves, and rhizosphere soil of both mining and non-mining populations of D. viscosa grown spontaneously in south-eastern Spain were sampled in two consecutive years. Quantitative analysis of > 50 biochemical, physiological and edaphic parameters were performed, including nutrient status, metal(loid) contents, leaf redox components, primary and secondary metabolites, salicylic acid levels, and soil physicochemical properties. Results showed that mining plants exhibited high foliar Zn/Pb co-accumulation capacity, without substantially affecting their photosynthetic metabolism or nutritional status even in the driest summer period. The comparison of the antioxidative/oxidative profile between mining and non-mining D. viscosa populations revealed no major seasonal changes in the content of primary antioxidants (ascorbate and GSH), or in the levels of ROS. Multivariate analysis showed that phenylalanine ammonia-lyase (PAL) and peroxidase (PRX) activities and soluble and cell wall-bound phenols were potential biomarkers for discriminating between both populations. During the dry season, a marked enhancement in the activity of both PAL and soluble PRX resulted in both a drop in the accumulation of soluble phenols and an increase of the strong metal chelator caffeic acid in the cell-wall fraction, supporting the view that the plasticity of phenylpropanoid metabolism provide an effective way to counteract the effects of stress combinations.This work was supported by the Ministerio de Ciencia e Innovación [grant number CTM2011-23958]; Ministerio de Ciencia y Tecnología [grant number CGL2006-11569]; and Fundación Séneca [grant number FB/23/FS/02]. AL-O holds a grant from the Ministerio de Educación, Cultura y Deporte [grant number AP2012-2559]. Part of this work was carried out at the Instituto de Biotecnología Vegetal, UPCT

Antioxidant compound evolution in Micro-Tom fruits under low-temperature exposure

[SPA] Evolución de metabolitos antioxidantes en frutos de tomate Micro-Tom almacenados a baja temperatura La exposición prolongada a bajas temperaturas –por debajo de 15ºC- ocasiona en el tomate y en otras especies de origen tropical o subtropical alteraciones fisiológicas que se denominan daños por frío. Estos daños por frío son especialmente relevantes en frutos climatéricos y ocasionan considerables pérdidas económicas debido a la disminución de calidad del fruto. La exposición a bajas temperaturas desencadena una serie de cambios bioquímicos y fisiológicos que permiten a las plantas adaptarse a esta situación de estrés. El frío puede conducir a modificaciones en la estructura de la célula que, a su vez, pueden originar, o bien un daño irreversible en los tejidos que conduce a la muerte de parte de sus células, o bien una adaptación a las condiciones estresantes. Las especies activas de oxígeno (EAO) generadas durante el periodo de estrés podrían ser las causantes de los daños inducidos por frío. Las células vegetales disponen de una serie de sistemas antioxidantes, capaces de desactivar las EAO, constituidos por enzimas y por metabolitos de bajo peso molecular. Los principales metabolitos antioxidantes que controlan la homeostasis redox de naturaleza hidrosoluble son el ácido ascórbico, el glutatión y diversos compuestos fenólicos y, en frutos de tomate, dentro de los liposolubles destacan los carotenoides (licopeno) y diversos compuestos fenólicos asociados a la cutícula. Con el objetivo de entender los cambios fisiológicos que tiene lugar en los frutos de tomate durante la conservación a bajas temperaturas se ha estudiado la evolución de los principales metabolitos antioxidantes y la capacidad antioxidante (estimada como capacidad atrapadora de radicales libres) en diferentes fracciones obtenidas de frutos de tomate de la variedad Micro-Tom en dos estadios de crecimiento: inicio de color (breaker) y rojo. Los resultados obtenidos sugieren que los compuestos fenólicos desempeñan un papel protector clave en estas circunstancias. [ENG] Many horticultural crops are sensitive to low-temperature exposure, below 15°C, that produce the so called chilling injuries. Harvest of fresh fruits is usually done before the ripening process is too advanced and, in these circumstances many commodities, particularly pre-climacteric fruits, are highly sensitive to chilling injuries. Chilling injury is mediated, in part, by reactive oxygen species (ROS), resulting in oxidative damage to, or the apoptotic death of cells. A large body of evidence substantiates that ROS-scavenge abilities would be related to chilling acclimation. Different enzymatic and non-enzymatic molecules are involved in scavenging excess ROS in plant cells. In this study, in an attempt to understand the physiological changes involved under low-temperature exposure, we analysed the evolution of ROS-scavenging compounds using Micro-Tom tomato fruits as a model system. Our data suggest that phenolic compounds may have an important protective role in these circumstances.A los Dres. Egea y Weiss por la aportación del material vegetal objeto de estudio. Este trabajo ha sido subvencionado por el Ministerio de Ciencia y Tecnología con la aportación de fondos FEDER (Proyectos BIO2001-1620 y REN2002-02952) y por la Fundación Séneca (Proyectos PI-14/00888/FS/01 y PB/23/FS/02)

Patrones de expresión de sistemas antioxidantes en plantas pioneras presentes en balsas de estériles contaminadas con altas concentraciones de metales pesados

medioambientales, en especial las balsas de estériles mineros por sus altas concentraciones de metales pesados y su susceptibilidad a ser erosionadas por agentes ambientales. El estudio de la fisiología de las plantas que crecen de forma espontánea en estas zonas degradadas, puede constituir una herramienta de gran importancia a la hora de plantear técnicas de restauración de las balsas de estériles mineros más eficaces. Zygophyllum fabago es una de las especies que se encuentran, habitualmente, en las balsas de estériles mineros de la Sierra de Cartagena. Presenta una alta tolerancia a niveles elevados de metales pesados y una buena adaptación a las condiciones edafo‐climáticas de la zona, lo que le permite ser de las primeras especies en colonizar dichos espacios, mejorando las condiciones del suelo para que otras especies puedan establecerse con posterioridad. En este trabajo se analizan los niveles de algunos componentes del sistema antioxidante y la capacidad antioxidante de plantas de Z. fabago pertenecientes a tres poblaciones de la Sierra de Cartagena, dos de las cuales procedentes de sendas balsas de estériles. Los resultados obtenidos mostraron que las plantas crecidas en las balsas presentaron niveles superiores de los parámetros citados, sugiriendo que el carácter de planta pionera de Zygophyllum puede estar relacionado con la activación de un robusto sistema antioxidante que minimice el daño oxidativo provocado por las condiciones desfavorables de crecimiento.Este trabajo ha sido financiado por el MINECO (Proyecto CTM2011‐23958) y por el MECD (beca FPU AP2012/02559). Parte del trabajo se ha realizado en el Instituto de Biotecnología Vegetal de la UPCT

Levels of stress markers in populations of Pinus halepensis growing in different mine tailings

[SPA] La contaminación del suelo por metales pesados/metaloides (HMMs) es un problema mundial. Para evitar la dispersión de las partículas contaminadas por la erosión, se necesita el mantenimiento de una cubierta vegetal estable. Algunas especies vegetales son capaces de prosperar bajo estos escenarios de múltiple estrés. El objetivo de este estudio fue investigar los ajustes metabólicos que intervienen en las respuestas de aclimatación de Pinus halepensis a las condiciones que prevalecen en las balsas de estériles mineros durante la primavera y el verano mediterráneos en dos años consecutivos. Se examinaron aproximadamente 30 parámetros fisiológicos y bioquímicos, incluyendo componentes del estado redox de la hoja, metabolitos primarios y secundarios, y niveles endógenos de ácido salicílico. El análisis multivariante de los datos mostró una clara distinción entre los perfiles antioxidantes/oxidativos de las poblaciones estudiadas y dentro de ellas. P. halepensis muestra una alta plasticidad fisiológica que le permite cambiar con éxito su metabolismo para soportar los múltiples estreses que las plantas deben soportar en las balsas de estériles mineros en las condiciones climáticas mediterráneas. [ENG] Soil pollution by heavy metals/metalloids (HMMs) is a problem worldwide. To prevent dispersion of contaminated particles by erosion, the maintenance of a vegetative cover is needed. Some plant species are able to thrive under these multi-stresses. This study aimed to investigate the metabolic adjustments involved in Pinus halepensis acclimative responses to conditions prevailing in HMM-enriched mine-tailings piles, during Mediterranean spring and summer in two consecutive years. Approximately 30 biochemical and physiological parameters were examined, including leaf redox components, primary and secondary metabolites and endogenous levels of salicylic acid. Multivariate data analysis showed a clear distinction in antioxidative/oxidative profiles between and within the populations studied. P. halepensis displayed a high physiological plasticity that probably allows it to successfully shift its metabolism to withstand the multiple stresses that plants must cope with in mine tailings piles under Mediterranean climatic conditions.Este trabajo ha sido parcialmente financiado por el MINECO (CGL2014-54029-R) y el MECD (beca FPU AP2012/02559). Parte del trabajo ha sido realizado en el Instituto de Biotecnología Vegetal (IBV) de la UPCT

Evaluación de las competencias genéricas mediante rúbricas

Los procesos de reforma del Sistema de Educación Superior han permitido el desarrollo de un sistema de evaluación más centrado en la evaluación para el aprendizaje que en la evaluación del aprendizaje. Así, en los últimos años se han publicado numerosos trabajos en los que se analiza y reflexiona sobre el papel real que debe de tener la evaluación en los nuevos procesos de enseñanza-aprendizaje (E-A) universitarios. En este sentido, coincidimos con Brown y Glasner (1998) al entender que “la evaluación es eminentemente positiva”. No hemos d obviar que, como mencionan Race et al. (2007), el aprendizaje de los estudiantes puede ser tan bueno como lo sean las tareas de evaluación que propongamos

La relación de los resultados del aprendizaje, la metodología docente y la metodología de evaluación

Actualmente, la formación universitaria en Europa, en general, y en España, en particular, está siendo sometida a un profundo análisis y reflexión sobre sus cometidos últimos. El fin de cualquier proceso formativo es que los estudiantes aprendan. Las partes fundamentales de este proceso son tres: Establecer aquello que debe saber el alumno al final de mismo (los resultados esperados del aprendizaje); la programación de actividades formativas a realizar durante el tiempo de duración de enseñanza (la metodología docente); y el sistema empleado para determinar el nivel de conocimientos adquiridos (la metodología de evaluación). La coordinación entre los resultados del aprendizaje, la metodología docente y la metodología de evaluación es clave para asegurar la bondad del proceso de enseñanza y aprendizaje. El presente trabajo muestra la importancia de alinear (coordinar) las tres partes del proceso docente, así mismo, anejo al estudio se acompañan ejemplos de alineación docente de varias asignaturas de carreras técnicas

Seasonal ionomic and metabolic changes in Aleppo pines growing on mine tailings under Mediterranean semi-arid climate

Aleppo pine is the most abundant conifer species in Mediterranean basin. Knowledge of adaptive mechanisms to cope with different environmental stresses simultaneously is necessary to improve its resilience to the predicted climatic changes and anthropogenic stressors, such as heavy metal/metal(loid)s (HMMs) pollution. Here, one year-old needles and rhizosphere soil samples from five mining and non-mining (NM) populations of Aleppo pines grown spontaneously in SE Spain were sampled in two consecutive years during spring and summer. Quantitative determination of a wide suite of edaphic, biochemical, and physiological parameters was performed, including soil physicochemical properties, ionome profile, foliar redox components, primary and secondary metabolites. Mining rhizosphere soils were characterized by elevated contents of HMMs, particularly lead and zinc, and low carbon, nitrogen and potassium levels. Multivariate data analysis based on needle ionome and antioxidative/oxidative parameters revealed a clear distinction between seasons irrespective of the population considered. Spring needles were characterized by higher levels of HMMs, sulfur, glutathione (GSH), proanthocyanidins (PAs), and soluble phenols (TPC), whereas reduced chlorophylls and increased levels of carotenoids, relative water content and K+, Na+ and Cl− typified summer needles. In general mining populations had higher levels of ascorbate, and TPC, and exhibited higher antioxidant activities than the NM population. This could contribute to prevent oxidative injury induced by HMMs. Taken together, results suggest that seasonal factors have a more marked effect on the metabolism of the Aleppo pine populations studied than that exerted by soil conditions. This effect could be mediated by water availability in surface soil layers. If this conclusion is right, predicted rainfall reduction and temperature increase in the Mediterranean basin associated to global climate change would lead to pine needle metabolism to express the summer pattern for more prolonged periods. This, in turn, could negatively affect the performance of Aleppo pine populations.This work was supported by the Ministerio de Ciencia e Innovación [grant number CTM2011-23958]; Ministerio de Economía, Industria y Competitividad [grant number CGL2014-54029-R]; Ministerio de Ciencia y Tecnología [grant number CGL2006-11569]; and Fundación Séneca [grant number FB/23/FS/02]. AL-O holds a grant from the Ministerio de Educación Cultura y Deporte [grant number AP2012- 2559]. Part of this work was carried out at the Instituto de Biotecnología Vegetal, UPCT

Application of refrigeration for debittering table olives

During the process of making table olives, it is necessary to remove bitterness caused by phenolic compounds like oleuropein. This debittering effect is achieved by degrading these compounds into non-bitter ones that are beneficial for health due to their antioxidant properties. One of the most used methods is alkaline debittering using NaOH but the main drawback is the environmental impact generated by wastes and degradation of high-value nutraceutical compounds in olives. Different olive debittering pre-treatments followed by refrigeration storage at 5ºC during 90 days have been performed using Ocal variety olives (Olea europaea L.) by combining heat, β- glucosidase and Lactobacillus plantarum treatments. Oleuropein and hydroxytyrosol concentrations were determined in olive pulp and brine. The data has been complemented with sensory tests. The treatment with the best results was storage in refrigeration, which achieved significant debittering and greater degradation of oleuropein, due to the action of endogenous enzymes of the olives

Expression patterns of antioxidant systems in pioneer plants present in mine tailings contaminated with high concentrations of heavy metals

[SPA] Zygophyllum fabago es un arbusto perenne que es capaz de tolerar las duras condiciones ambientales prevalentes en el sudeste español, donde se localizan las balsas de estériles mineros que se encuentran dispersas por la Sierra de Cartagena. Sin embargo, a pesar de ser una especie pionera en estas balsas y de producir una considerable cantidad de semillas viables, la tasa de cobertura del suelo por esta especie en las balsas de estériles mineros es baja, debido a las condiciones adversas de la zona, sobre todo por los altos contenidos en metales pesados. El objetivo principal de este trabajo es evaluar el nivel de estrés soportado al aplicar plomo a plantas de Z. fabago procedentes de tres poblaciones distintas. Los resultados obtenidos muestran que la toxicidad por plomo se manifiesta de forma diferente dependiendo de la población considerada, lo que sugiere que cada población pone en juego diferentes mecanismos de adaptación para sobrevivir a las condiciones específicas de cada entorno. [ENG] Zygophyllum fabago is a succulent perennial shrub that is able to tolerate harsh environmental conditions prevailing in the southeastern Spain, where mine tailing ponds are scattered throughout the Sierra de Cartagena. However, despite being a pioneer species in the study area and produce a substantial amount of viable seeds, the rate of soil cover by this species in mine tailing ponds is low, probably because of adverse conditions in the area, especially high content of heavy metals. The main objective of this work is to assess the impact of applying a high lead concentration to Z. fabago plants from three different populations on the level of stress endured by the plants. Our results show that lead toxicity affects differently each population. This may be due to the different adaptation mechanisms developed to survive in any environment.Este trabajo ha sido parcialmente financiado por el MECD (beca FPU AP2012/02559). Parte del trabajo se ha realizado en la Universidad de Aveiro (Portugal) gracias a la concesión de una ayuda para la movilidad del MECD (EST13/00414)