AbstractLupinus synthesizes quinolizidine alkaloids (AQ) as a defense strategy against herbivores. These compounds have a wide variety of applications; however, it is necessary to have a sufficient amount of raw material to satisfy market needs. The species rich in these compounds are wild species, which limits the obtaining of the raw material. One of the strategies for obtaining raw material and producing secondary metabolites is the use of biotechnological tools such as plant tissue culture. In this work we report the characterization of germination, callus induction of Lupinus bilineatus and L. montanus and the characterization of in vitro growth and AQ production. The culture medium and seed scarification protocol allowed the germination of seeds of both species with percentages at 12 days of 100% for L. bilineatus and 74% for L. montanus. With respect to callus induction, a sweep of indolbutyric acid (2,4-D) and cinetin (CIN) concentrations was employed using leaf, stem and root as explants. The best response for callus induction for both species was presented using root with a combination of 2 mg L-1 of 2,4-D and 1 mg L-1 of CIN for L. bilineatus and 1 mg L-1 of 2,4-D and 0.5 mg L-1 of CIN for L. montanus, in both cases friable callus was obtained with two colorations: green and beige. Growth and AQ production were characterized for green callus, since AQ are synthesized in photosynthetic tissues. The growth kinetics shows a characteristic three-phase curve, an adaptation phase extending to day seven, the fastest growth phase and finally a senescence phase starting on day 18. AQ production was observed on day 21. This work contributes to the knowledge of germination behavior, the induction of dedifferentiated tissue and the growth and production of alkaloids in a callus culture in two species of Lupinus, L. montanus and L. bilineatus, both with potential in the chemical and agrochemical industry.

Resumen Lupinus sintetiza alcaloides quinolizidínicos (AQ) como estrategia de defensa en contra de herbívoros. Estos compuestos tienen una amplia variedad de aplicaciones; sin embargo, es necesario contar con la suficiente cantidad de materia prima para satisfacer las necesidades del mercado. Las especies ricas en estos compuestos son especies silvestres, lo que limita la obtención de la materia prima. Una de las estrategias para la obtención de materia prima y la producción de metabolitos secundarios es el uso de herramientas biotecnológicas como el cultivo de tejidos vegetales. En este trabajo se reporta la caracterización de la germinación, la inducción de callo de Lupinus bilineatus y L. montanus y la caracterización del crecimiento in vitro y producción de AQ. El medio de cultivo y el protocolo de escarificación permitieron la germinación de las semillas de ambas especies a los 12 días con porcentajes de 100% para L. bilineatus y de 74% para L. montanus. Con respecto a la inducción de callo, se empleó un barrido de concentraciones de ácido 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D) y cinetina (CIN) utilizando como explante cotiledón, hipocótilo y raíz. La mejor respuesta para la inducción de callo para ambas especies se presentó usando raíz con una combinación de 2 mg L-1 de 2,4-D y 1 mg L-1 de CIN para L. bilineatus y 1 mg L-1 de 2,4-D y 0.5 mg L-1 de CIN para L. montanus, en ambos casos se obtuvo callo friable con dos coloraciones: verde y beige. El crecimiento y la producción de AQ se caracterizaron para el callo verde, pues los AQ se sintetizan en tejidos fotosintéticos. La cinética de crecimiento muestra una característica curva de tres fases, una fase de adaptación que se alarga hasta el día siete, la fase de crecimiento más rápido y finalmente una fase de senescencia que inicia el día 18. La producción de AQ se observó el día 21. Este trabajo contribuye al conocimiento del comportamiento de la germinación, la inducción de tejido desdiferenciado y el crecimiento y producción de alcaloides en un cultivo de callo de dos especies de Lupinus, L. montanus y L. bilineatus, ambas con potencial en la industria química y de agroquímicos.

ABSTRACT The shortage of water and the increasing salinity are the main limiting environmental factors that directly affect the establishment and the development of crops. In this research, phytodesalination capacity of Sesuvium verrucosum was evaluated alone and in combination with agricultural gypsum (CaSO4·2H2O) and Polisul-C, in order to remedy a moderately saline soil at greenhouse level and under nonleaching conditions. The treatments studied were the following: T1 (soil), T2 (soil + S. verrucosum), T3 (soil +S. verrucosum + Polisul-C), T4 (soil + S. verrucosum + CaSO4·2H2O). Polyvinyl chloride (PVC) tubes filled with 8 kg of clay soil with an electrical conductivity of the saturation paste extract (ECe) of6.21 dS.m-1 were used. Soil samples were analyzed to determine the ECe, and the soluble and interchangeable cations (Na+, K+, Ca2+ and Mg2+) content. Then, the halophytic plants were divided into root and aerial parts and the content of Na+, K+, Ca2+ and Mg2+ was determined. In summary, S. verrucosum showed potential to desalinate its rhizosphere. Moreover, S. verrucosum desalination capacity significantly increases when used in combination with either of the tested amendments. This increase occurred mainly in the upper layers of the clay soil (0-30 cm). CaSO4·2H2O was shown to be the most effective amendment, since a greater gain in biomass and a large accumulation of sodium (Na+) in the aerial part of S. verrucosum was observed as a consequence of the soil improved physico-chemical properties caused by this chemical.

Abstract: Background: Castilleja tenuiflora is a hemiparasite of Baccharis conferta. The haustorium is the characteristic structure of hemiparasitic plants and its anatomy varies depending several factors such as host species, position on the root and environment. Question: What is the structure and anatomy of haustoria builded in field interaction? Based on C, N and chlorophyll contents, is C. tenuiflora a facultative hemiparasite of B. conferta? Species studied: Castilleja tenuiflora Benth. and Baccharis conferta Kunth. Study site and dates: Plant materials were collected in the Iztaccihuatl-Popocatepetl National Park (N 19° 0.5´ 9.6'', W 98° 40´ 24.2'', 3,480 m.a.s.l.), State of Mexico, Mexico, in December 2013. Methods: Individuals of B. conferta and C. tenuiflora growing independently or in hemiparasite interactions were collected and samples were processed for anatomical and histochemical characterization, determination of C, N and chlorophyll. Results: Haustoria were globular and located mainly in the lateral roots of B. conferta. Anatomy of haustorium shows the characteristic structures: exophyte and endophyte. Haustorial tissues storage starch, tannins and essential oils while in the B. conferta roots also calcium oxalate crystals were found. C levels were significantly influenced by hemiparasitic interaction. This is the first study that characterizes a hemiparasitic interaction in the field and specifically between C. tenuiflora and B. conferta. Conclusions: Haustoria builded in interaction with B. conferta show the characteristic structure and anatomy. Hemiparasitic relationship represents for C. tenuiflora a source of C and other compounds such as essential oils.

Resumen: Antecedentes: Castilleja tenuiflora es una hemiparásita de Baccharis conferta. El haustorio es característico de las plantas hemiparasíticas y su anatomía varía según varios factores, como la especie hospedadora, la posición en la raíz y el ambiente. Hipótesis: ¿Cuál es la estructura y anatomía de los haustorios en la interacción C. tenuiflora - B. conferta? Según el contenido de C, N y clorofila, ¿Es C. tenuiflora una hemiparasita facultativa de B. conferta? Especies de estudio: Castilleja tenuiflora Benth. y Baccharis conferta Kunth. Sitio de estudio y fechas: Los materiales vegetales se recolectaron en el Parque Nacional Iztaccíhuatl-Popocatépetl (N 19 ° 0.5' 9.6 '', O 98 ° 40' 24.2 '', 3,480 msnm), Estado de México, México, en diciembre de 2013. Métodos: Se recolectaron plantas que crecen independientes o en interacción hemiparásita. Se realizó una caracterización anatómica e histoquímica y se determinó el contenido de C, N y clorofila. Resultados: Los haustorios se localizaron en las raíces laterales del hospedero. Fueron globulares y presentaron las estructuras características: exófito y endófito; almacenan almidón, taninos y aceites esenciales. Las raíces del hospedero acumularon cristales de oxalato de calcio. Los niveles de C se vieron influenciados significativamente por la interacción hemiparásita. Este es el primer estudio que caracteriza una interacción hemiparasítica en campo y específicamente entre C. tenuiflora y B. conferta. Conclusiones: Los haustorios de C. tenuiflora muestran la estructura y anatomía característica. La relación hemiparasítica representa una fuente de C y aceites esenciales para C. tenuiflora.

We undertook this study to (1) evaluate an in vitro procedure for plantlet regeneration of Castilleja tenuiflora Benth. (Scrophulariaceae) from axillary buds and (2) induce callugenesis and organogenesis through the manipulation of explant type, culture media and plant growth regulators. An efficient propagation protocol for in vitro multiplication and plantlet regeneration of C. tenuiflora using axillary buds of wild plants was developed. Shoot multiplication was induced from axillary buds in Murashige and Skoog (MS) medium containing 0.2 mg L-1 BAP and 0.1 mg L-1 NAA with an efficiency of 33%. Shoot multiplication and elongation were achieved in one step using 0.1 mg L-1 IBA and 0.25 mg L-1 BAP. After 14 days, an average of four shoots per explant was observed. For rooting, IBA was increased to 1.0 mg L-1 and BAP was excluded. Hyperhydricity was not observed and 88% of the shoots rooted. From one axillary bud, 250 plantlets were produced within eight weeks. To induce callugenesis and organogenesis, explants (leaves and internodes) from plantlets were excised and inoculated into MS, B5 and NN culture media in combination with NAA (0-10 µM) and kinetin (0-0.5 µM). In general, rhizogenesis was the main in vitro response (up to 100%) followed by shoot formation (5-50%) and, finally, callugenesis (2-35%). Internodes were more competent than leaves for both callugenesis and organogenesis, along with the fact that leaf explants oxidized easily. Rhizogenesis depended on exogenous NAA, but auxin requirement varied according to the culture medium and type of explant used. On the basis of our results, conditions for callugenesis and organogenesis induction of C. tenuiflora can be recommended: a) callus-internode, 0.1 µM NAA and B5 medium; b) rhizogenesis-0.1 µM NAA and NN medium; and c) shoots-internode, 0.1 µM NAA and MS medium. Results of the present study show the feasibility of using in vitro culture to propagate and conserve germplasm of the 'cancer herb' C. tenuiflora.

La presente investigación tuvo por objetivos: 1) evaluar un procedimiento in vitro para la regeneración de plántulas de la "hierba del cáncer" Castilleja tenuiflora Benth. (Scrophulariaceae) a partir de yemas axilares e, 2) inducir callogénesis y organogénesis utilizando diferentes tipos de explante, medios de cultivo y reguladores de crecimiento. Se desarrolló un procedimiento eficiente para la multiplicación in vitro de brotes y la regeneración de plántulas de C. tenuiflora utilizando yemas axilares. Este método consta de una etapa de inducción de brotes (eficiencia del 33%) en medio de cultivo Murashige y Skoog (MS) complementado con 0.2 mg L-1 BAP y 0.1 mg L-1 ANA. Posteriormente, la multiplicación de los brotes y su elongación se lograron en un mismo paso utilizando 0.1 mg L-1 AIB y 0.25 mg L-1 BAP. Cada 14 días se generan en promedio, cuatro brotes por explante. Para el enraizamiento de los brotes se utilizó 1.0 mg L-1 AIB sin BAP. A partir de una yema axilar, es posible obtener 250 plántulas en un periodo de ocho semanas. Para inducir la callogénesis y la organogénesis, se inocularon explantes de hojas e internodo, en los medios de cultivo MS, B5 y NN en combinación con ANA (0-10 µM) y cinetina (0-0.5 µM). En general, la principal respuesta fue la rizogénesis (hasta el 100%) seguida de la formación de brotes (5-50%) y por último, la callogénesis (2-35%). Los internodos fueron más competentes que las hojas para formar callos y órganos; por otro lado, los explantes de hoja se oxidaron fácilmente. La rizogénesis fue dependiente de la adición exógena de ANA, pero los requerimientos de esta auxina variaron según el medio de cultivo y el tipo de explante. De acuerdo con los resultados, se pueden recomendar condiciones para la inducción de callos y órganos de C. tenuiflora: a) callos-internodo, 0.1 µM ANA y medio B5; b) rizogénesis-0.1 µM ANA y medio NN; y c) brotes-internodo, 0.1 µM ANA y medio MS. Los resultados de esta investigación muestran la factibilidad de utilizar el cultivo in vitro para propagar y conservar germoplasma de la "hierba del cáncer" C. tenuiflora.

El maracuyá amarillo (Passiflora edulis var. Flavicarpa Degener) es una fruta tropical muy apreciada por su sabor. Los componentes responsables del sabor se desarrollan durante la maduración, como resultado del incremento en la actividad metabólica. En el presente trabajo se evaluó la producción de CO2 y el desarrollo del color como indicadores de la maduración, así como la actividad de la a-amilasa, poligalacturonasa (PG) y pectinmetilesterasa (PME), con relación a la presencia de diversos componentes responsables del sabor agridulce (sólidos solubles, azúcares, ácidos orgánicos y pH) característico del maracuyá. Los resultados mostraron que la maduración del fruto continuó después de su separación de la planta en la semana 8 después de la antesis (DA). La actividad de a-amilasa y PG se elevó en la semana 9 DA y la de PG se incrementó nuevamente al final del desarrollo del fruto. La actividad de PME también presentó dos valores máximos, en las semanas 8 y 11 DA. El incremento conjunto en la actividad de las enzimas asociado a la maduración de la fruta, indicada por el cambio de color y la elevación en la producción de CO2, generan un incremento en los azúcares y ácidos orgánicos, algunos de los cuales pueden ser responsables del sabor característico del maracuyá.

Passion fruit (Passiflora edulis var. Flavicarpa Degener) is a tropical fruit well known for its distinctive flavor. The responsible components for this flavor are developed during ripening as a result of the increase in metabolic activity. In this work, CO2 production and color development were evaluated as markers of ripening. Also the activities of a-amylase, polygalacturonase (PG) and pectinmethylesterase (PME) were determinated, in relation to the presence of different responsible components (like soluble solids, sugar, organic acids and pH) for the flavor of this fruit. The results show that fruit ripening continued after separation from the plant at week 8 after anthesis (AA). The activity of a-amylase and PG increased during week 9 AA and that of PG increased again after fruit development. That of PME also had two maxima, at weeks 8 and 11 AA. The results show that the increase in the activity of the enzymes is asociated with the ripening of the fruit indicated by the increase in CO2 production and color rise, and generate an increase on sugars and organic acids, some of which could be responsible for the characteristic flavor of passion fruit.

O maracujá amarelo (Passiflora edulis var. Flavicarpa Degener) é uma fruta tropical muito apreçada devido a seu sabor. Os componentes responsáveis de seu sabor são desenvolvidos durante a maturação como o resultado do incremento na atividade metabólica. No presente estudo avaliou-se a produção de CO2 e o desenvolvimento do colore, como indicadores da maturação do fruto, asim como a atividade das enzimas a-amilasa, poligalacturonasa (PG) e pectinmetilesterasa (PME), em relação com a presença de diversos compostos responsavels do sabor agridoce (sólidos solúveis, açúcares, ácidos orgânicos e pH) característico do maracujá. Os resultados mostrarão que a maduração do fruto continuó depois de sua separação da planta na semana 8 depois da antesis (DA). A a-amilasa e a PG, tiveram uma elevada atividade na semana 9 DA e posteriormente a atividade da PG incrementou-se novamente cerca do final do desenvolvimento do fruto. A PME do mesmo modo que a PG, apresentou dois valores máximos, nas semanas 8 e 11 DA. A ação conjunta destas enzimas e o aumento na maduração do fruto indicado pelo aumento do colore e atividade metabólica do CO2, incrementaram a presença de açúcares e ácidos orgânicos algums dos quais, são responsáveis do sabor característico desta fruta.