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Cambio climático y su efecto en la asimilación de nitrógeno en plántulas de encinos (Quercus spp.)
Get PDF"Los escenarios de cambio climático predicen que en los bosques estacionalmente secos de México
aumentará la temperatura y se reducirá la precipitación. Esto amenaza a las etapas tempranas del
ciclo de vida de los árboles que residen en estos ecosistemas, ya que el efecto combinado del
calentamiento y la sequía pueden intensificar la mortandad de plántulas durante su primer año de
vida. Estos cambios climáticos también pueden afectar los procesos bióticos responsables de
incorporar nitrógeno al suelo, lo que alteraría la forma en que las plántulas adquieren y procesan
este nutriente. En este contexto, realizamos dos experimentos de campo donde simulamos las
condiciones de cambio climático predichas para mediados de siglo en bosques de encinos de la
Sierra de Álvarez, San Luis Potosí, México. El primer experimento estuvo destinado a determinar
los efectos del incremento de temperatura y la reducción de precipitación sobre la emergencia, la
supervivencia, las respuestas funcionales y la asimilación de nitrógeno en plántulas de encinos
durante la temporada de lluvias. En el segundo experimento evaluamos la manera en que el cambio
climático puede afectar los procesos biológicos de fijación de nitrógeno y sus consecuencias para
las plántulas de encino a lo largo de su primer año de vida. Los resultados de ambos experimentos
sugieren que el cambio climático afectará de manera negativa la emergencia y el establecimiento
de la mayoría de las especies de encino de estos ecosistemas, reduciendo también su crecimiento y
desempeño general. Además, nuestros resultados indican que el cambio climático disminuirá las
tasas de fijación biológica de nitrógeno, reduciendo su disponibilidad para las plántulas de encinos
y, en consecuencia, la eficiencia de los procesos vegetales ligados a este nutriente.""Climate change scenarios predict that temperature will increase, while rainfall will decrease in
seasonally dry forests of Mexico. This threatens the early stages of the life cycle of trees that inhabit
these ecosystems because the combined effect of warming and drought can intensify seedling
mortality during the period of the year in which their establishment occurs (rainy season). These
climatic changes can also affect biotic processes responsible of incorporating nitrogen into the soil,
which could alter how seedlings acquire and process this nutrient. In this context, we conducted
two field experiments where we simulated climate change conditions predicted for the middle of
this century in oak forests of Sierra de Álvarez, San Luis Potosí, Mexico. The first experiment was
aimed to determine the effects of raising temperature and decreasing rainfall on the emergence,
survival, functional responses and assimilation of nitrogen in oak seedlings during the rainy season.
In the second experiment we evaluated the manner in which climate change can affect biological
processes linked with nitrogen fixation and its consequences for oak seedlings throughout their
first year of life. The results of both experiments suggest that climate change will negatively affect
the emergence and establishment of most oak species from these ecosystems, also reducing their
growth and overall performance. In addition, our results indicate that climate change will decrease
the rates of biological nitrogen fixation, reducing its availability for oak seedlings and,
consequently, the efficiency of plant processes linked to this nutrient.
Protection of silver nanoparticles using Eysenhardtia polystachya in peroxide-induced pancreatic beta-Cell damage and their antidiabetic properties in zebrafish
Get PDF"Background: The aim was to explore the efficacy of extract of Eysenhardtia polystachya-loaded silver nanoparticles (EP/AgNPs) on pancreatic β cells, INS-1 cells, and zebrafish as a valuable model for the study of diabetes mellitus. Materials and methods: EP/AgNPs were synthesized using methanol/water bark extract of E. polystachya and characterized using various physicochemical techniques. Results: Immersion of adult zebrafish in 111 mM glucose solution resulted in a sustained hyperglycemic, hyperlipidemic state, and serum insulin levels decreased. The synthesized EP/AgNPs showed an absorption peak at 413 nm on ultraviolet–visible spectroscopy, revealing the surface plasmon resonance of the nanoparticles. Transmission electron microscopy indicated that most of the particles were spherical, with a diameter of 10–12 nm, a polydispersity index of 0.197, and a zeta potential of -32.25 mV, suggesting high stability of the nanoparticles. EP/AgNPs promote pancreatic β-cell survival, insulin secretion, enhanced hyperglycemia, and hyperlipidemia in glucose-induced diabetic zebrafish. EP/AgNPs also showed protection of the pancreatic β-cell line INS-1 against hydrogen peroxide-induced oxidative injury. Conclusion: The results indicate that EP/AgNPs have good antidiabetic activity and therefore could be used to prevent the development of diabetes.
Diseño e implementación de arreglos de compuertas dinámicas programables en campo y su aplicación en redes booleanas
No full text"A menudo, en el estudio de redes Booleanas es deseable poder llevar a cabo su realización electrónica. Con los dispositivos electrónicos comercialmente disponibles, este objetivo se puede lograr de dos maneras diferentes: mediante el uso de compuertas lógicas comerciales o por medio de un arreglo de compuertas programables en campo (FPGA). Sin embargo, cada una de estas metodologías presenta ciertos inconvenientes. Para superar estos inconvenientes, en esta tesis se diseña e implementa un arreglo de compuertas dinámicas programables en campo (FPDGA), el cual es un dispositivo reconfigurable conformado de compuertas lógicas dinámicas cuya funcionalidad e interconexión pueden ser configuradas por el usuario. La teoría matemática que sustenta el funcionamiento dinámico de las compuertas del FPDGA es desarrollada en este trabajo de tesis y consiste en un sistema no lineal. Con esta teoría, se logra que cada compuerta sea capaz de emular cinco operaciones lógicas. También se propone una forma de crear la estructura de ruteo programable que interconecta las compuertas unas con otras. La múltiple funcionalidad de las compuertas, en conjunto con la estructura de ruteo programable, representa una ventaja sobre los dispositivos reconfigurables existentes debido a que la ejecución de una función lógica compleja puede realizarse de manera directa. Aunado al diseño e implementación del FPDGA, en esta tesis es presentado un estudio analítico, numérico y experimental del fenómeno de sincronización entre un par de redes Booleanas autónomas acopladas bajo tres esquemas diferentes (unidireccional, bidireccional y forzamiento por una señal externa). Mediante un análisis basado en ecuaciones Booleanas con retardo, se calcula una señal de acoplamiento que permite a las redes alcanzar un estado de sincronización completa en cada uno de los esquemas utilizados. Estos resultados teóricos son corroborados por medio de simulaciones numéricas. En el caso del forzamiento por señal externa, los resultados también son verificados de manera experimental utilizando el FPDGA.""Often, in the study of Boolean networks it is desirable to be able to carry out their electronic
realization. With commercially available electronic devices, this objective can be achieved
in two different ways: through the use of commercial logic gates or through a FieldProgrammable
Gate Array (FPGA). However, each of these methodologies has certain disadvantages.
To overcome these disadvantages, in this thesis is designed and implemented a
Field-Programmable Dynamical Gate Array (FPDGA), which is a reconfigurable device consisting
of dynamical logic gates whose functionality and interconnection can be configured
by the user.
The mathematical theory that supports the dynamical functioning of the FPDGA’s gates
is developed in this thesis work and consists of a non-linear system. With this theory, each
gate is able to emulate five logical operations. A way to create the programmable routing
structure that interconnects gates with each other is also proposed. The multiple functionality
of gates, in conjunction with the programmable routing structure, represents an advantage
over existing reconfigurable devices because the execution of a complex logic function can
be performed directly.
In addition to the design and implementation of FPDGA, this thesis presents an analytical,
numerical and experimental study of the phenomenon of synchronization between a
pair of autonomous Boolean networks coupled under three different schemes (unidirectional,
bidirectional and forcing by an external signal). By means of an analysis based on Boolean
delay equations, a coupling signal is calculated which allows the networks to achieve
a complete synchronization state in each of the schemes used. These theoretical results are
corroborated by means of numerical simulations. In the case of forcing by external signal,
the results are also verified experimentally using the FPDGA.
La acetiltransferasa de histonas TGF-1 regula el micoparasitismo y el metabolismo secundario en el hongo filamentosos Trichoderma atroviride
Get PDF"El género Trichoderma es usado como agente de biocontrol contra una gran variedad de hongos fitopatógenos y oomicetos. Trichoderma spp. antagoniza a los fitopatógenos a través de la liberación de enzimas líticas, antibiosis y micoparasitismo. En este trabajo analizamos el papel de la acetilación de histonas sobre el micoparasitismo y la antibiosis de Trichoderma atroviride contra el hongo fitopatógeno Rhizoctonia solani. Utiizamos la tricostatina A (TSA), un inhibidor de desacetilasas de histonas, para promover la acetilación de histonas en T. atroviride, evaluar su efecto sobre el micoparasitismo y la síntesis de compuestos antimicrobianos contra R. solani, así como la transcripción de genes relacionados con el micoparasitismo (prb-1 y ech-42) y la antibiosis (pbs-1 y tps-1). La TSA afectó ligeramente el crecimiento de T. atroviride y R. solani, pero no el crecimiento del micoparásito sobre R. solani y produjo un aumento en la síntesis de compuestos antimicrobianos por T. atroviride. Además, el análisis de expresión de prb-1, ech-42, pbs-1 y tps-1 mostró que estos genes son regulados negativamente por la presencia de TSA y R. solani. Por otro lado, la deleción del gen tgf-1 de T. atroviride, que codifica la histona acetiltransferasa TGF-1 ortóloga a Gcn5p de Saccharomyces cerevisiae provocó un crecimiento lento, hifas más delgadas y menos ramificadas que las del tipo silvestre pero no afectó la capacidad para enrollar las hifas de R. solani. T. atroviride Δtgf-1 fue incapaz de sobrepasar el crecimiento de R. solani pero tuvo mayor capacidad para inhibir su crecimiento. La expresión de prb-1, ech-42, pbs-1 y tps-1 en Δtgf-1 disminuyó en presencia y ausencia de R. solani. Además, la cepa de T. atroviride Δtgf-1 confrontada consigo misma y con la cepa silvestre perdió la manera de identificarse con la cepa silvestre y reconocerse a sí misma, ya que mostró una marcada zona de lisis; también perdió la capacidad de reconocer, defenderse o antagonizar a otras especies de Trichoderma. Estos resultados indican que la acetilación de las histonas desempeña un papel crucial en el micoparasitismo, la competencia, el metabolismo secundario y la regulación génica en T. atroviride.""The genus Trichoderma is used as a biocontrol agent against a large number of
airborne and soilborne phytopathogens. Trichoderma spp. antagonize
phytopathogens through the release of lytic enzymes, antibiosis and
mycoparasitism. In this study we analyzed the role of histone acetylation on
mycoparasitism and antibiosis of Trichoderma atroviride against the phytopathogen
Rhizoctonia solani. We used Trichostatin A (TSA), a histone deacetylase inhibitor,
to promote histone acetylation in T. atroviride, to asses its role in mycoparasitism
and synthesis of antimicrobial compounds against R. solani, as well as in the
transcription of genes related to mycoparasitism (prb-1 and ech-42) and antibiosis
(pbs-1 and tps-1). TSA slightly affected T. atroviride and R. solani growth, but not
the ability of the mycoparasite to grow over R. solani. Application of TSA to the
medium induced the synthesis of antimicrobial compounds by T. atroviride.
Additionally, prb-1, ech-42, pbs-1 and tps-1 were negatively regulated by TSA and
R. solani. On the other hand, deletion of the T. atroviride tgf- 1 gene encoding the
histone acetyltransferase TGF-1 orthologous to Gcn5p from Saccharomyces
cerevisiae caused a decrease in growth rate, thinner and less branched hyphae
but did not affect the ability to coil R. solani hyphae. T. atroviride Δtgf-1 was
incapable to overgrow R. solani but enhanced the ability to inhibit its growth.
Expression of prb-1, ech-42, pbs-1 and tps-1 decreased in the presence and
absence of R. solani. Besides, the T. atroviride Δtgf-1 strain co-cultured with the
wild type strain or herself lost its ability to identify the wild-type strain and to
recognize itself and also lost the ability to recognize, defend itself or antagonize
other species of Trichoderma. These results indicate that histone acetylation plays
a crucial role in T. atroviride mycoparasitism, competence, secondary metabolism
and gene regulation.
Una aproximación determinista de orden fraccionario al movimiento Browniano
Get PDF"A partir de la ecuación de Langevin, un modelo determinista para la generación
de movimiento Browniano es propuesto. Reemplazando el término estocástico por
una variable de estado adicional da un grado de libertad más a la ecuación de Langevin
y la transforma en un sistema de tres ecuaciones diferenciales lineales, además
derivadas fraccionarias son consideradas; las cuales nos permiten obtener mejores
propiedades estadísticas propias del movimiento Browniano real. Como parte de la
aceleración fluctuante se establecen superficies de conmutación en el modelo. El sistema
final no contiene términos estocásticos, esto es, el movimiento obtenido es
completamente determinista. Además, del análisis de series de tiempo, encontramos
que el comportamiento del sistema presenta las propiedades características de movimiento
Browniano, tales como: crecimiento lineal en tiempo para el desplazamiento
cuadrado promedio, distribución de probabilidad Gaussiana para el desplazamiento
promedio. Adicionalmente, usamos el análisis de fluctuación sin tendencia para
probar el carácter Browniano de las series obtenidas.""From the Langevin equation, a deterministic model for Brownian motion generation is proposed. Replacing the stochastic term with an additional state variable gives a degree of freedom to the Langevin equation and transforms it into a system of three linear differential equations, also fractional derivatives are considered; which allow us to obtain better statistics properties of the real Brownian movement. As a part of the fluctuating acceleration, switching surfaces are established in the model. The final system does not contain a stochastic terms, that is, the obtained motion is completely deterministic. In addition, from the time series analysis, we found that the system behavior exhibits statistics properties of Brownian motion, such as, a linear growth in time of the mean square displacement, Gaussian probability distribution for the average displacement. Furthermore, we use the detrended fluctuation analysis to prove the Brownian character of this motion."Conacyt beca 26224
Groundwater quality assessment: an improved approach to K-means clustering, principal component analysis and spatial analysis: a case study
Get PDF"K-means clustering and principal component analysis (PCA) are widely used in water quality analysis and management. Nevertheless, numerous studies have pointed out that K-means with the squared Euclidean distance is not suitable for high-dimensional datasets. We evaluate a methodology (K-means based on PCA) for water quality evaluation. It is based on the PCA method to reduce the dataset from high dimensional to low for the improvement of K-means clustering. For this, a large dataset of 28 hydrogeochemical variables and 582 wells in the coastal aquifer are classified with K-means clustering for high dimensional and K-means clustering based on PCA. The proposed method achieved increased quality cluster cohesion according to the average Silhouette index. It ranged from 0.13 for high dimensional k-means clustering to 5.94 for K-means based on PCA and the practical spatial geographic information systems (GIS) evaluation of clustering indicates more quality results for K-means clustering based on PCA. K-means based on PCA identified three hydrogeochemical classes and their sources. High salinity was attributed to seawater intrusion and the mineralization process, high levels of heavy metals related to domestic-industrial wastewater discharge and low heavy metals concentrations were associated with industrial wastewater punctual discharges. This approach allowed the demarcation of natural and anthropogenic variation sources in the aquifer and provided greater certainty and accuracy to the data classification.
Structure and tree diversity of secondary dry tropical forests in the Sierra de Huautla Biosphere Reserve, Morelos
Get PDF"Se estudió la recuperación en riqueza, composición, estructura y diversidad arbórea en 3 condiciones de bosque tropical caducifolio secundario con diferente tiempo de abandono (C35, C45 y C65 años) en el sureste del estado de Morelos. En cada condición se establecieron 3 unidades de muestreo de 50 × 50 m (2,500 m2) y se midieron a todos los individuos ≥ 2.5 cm de diámetro normal (DN). En total se registraron 2,791 individuos, pertenecientes a 79 especies, 53 géneros y 30 familias. Fabaceae fue la familia con el mayor número de especies e individuos. C45 presentó la mayor riqueza de especies (57), seguida de C35 (48) y C65 (43). Las condiciones fueron diferentes (p < 0.0001) en área basal, altura total, DN y cobertura de copa. Las especies con mayores índices relativos de valor de importancia (IVIR) y de valor forestal (IVFR) fueron Pachycereus grandis (IVIR = 22.6, IVFR = 28.7), Amphipterygium adstringens (IVIR = 20.9, IVFR = 17.0), Lysiloma divaricatum (IVIR = 11.2, IVFR = 18.9) y Quercus glaucoides (IVIR = 10.5, IVFR = 13.1). Se encontraron diferencias altamente significativas (p < 0.001) entre condiciones de abandono para la heterogeneidad (Shannon-Wiener: H´), y valores significativamente (p < 0.05) mayores en C65 para el recíproco de Simpson (1/D), así como en C35 y C45 para los índices de Margalef (DMG) y α de Fisher (S). La semejanza florística (Sorensen: Is) fue máxima entre condiciones con menor tiempo de abandono (72%) y mínima con la condición de mayor tiempo (54%). El procedimiento de permutación de respuesta múltiple indicó diferencias significativas (p
< 0.05) en la composición de especies entre condiciones tempranas (C35 y C45) y tardías (C65). Estos resultados explican el proceso de la sucesión secundaria en los bosques tropicales caducifolios del área de estudio y dan elementos para efectuar una mejor planificación de las actividades conducentes a su conservación.""The recovery in richness, composition, structure and tree diversity was studied in three conditions of secondary
tropical deciduous forest with different time of abandonment (C35, C45 and C65 years) in the southeast of the state
of Morelos. In each condition, three plots of 50 × 50 m (2,500 m2) were established and all individuals ≥ 2.5 cm of
normal diameter (ND) were measured. In total, 2,791 individuals belonging to 79 species, 53 genera and 30 families
were registered. Fabaceae was the family with the largest number of species and individuals. C45 had the highest
species richness (57), followed by C35 (48) and C65 (43). The conditions were different (p < 0.0001) in basal area,
total height, ND and crown coverage. The species with the highest relative value of importance (IVIR) and forest value
(IVFR) were Pachycereus grandis (IVIR = 22.6, IVFR = 28.7), Amphipterygium adstringens (IVIR = 20.9, IVFR =
17.0), Lysiloma divaricatum (IVIR =11.2, IVFR = 18.9) and Quercus glaucoides (IVIR = 10.5, IVFR = 13.1). High
significant differences (p < 0.001) between abandonment conditions were found for heterogeneity (Shannon-Wiener:
H’), and highest significant values (p < 0.05) for Simpson reciprocal index (1/D) in C65, as well as to Margalef (DMG)
and Fisher’s α (S) indexes in C35 and C45. The floristic similarity (Sorensen: Is) was highest among conditions with
less time of abandonment (72%) and minimum with the condition of greater time (54%). The multiple response
permutation procedure indicated significant differences (p < 0.05) in the species composition between early (C35 and
C45) and late (C65) conditions. These results explain the process of secondary succession in the tropical deciduous
forests of the study area and provide elements for improve planning of the activities leading to its conservation.
Producción de etanol a partir de residuos lignocelulósicos: optimización de la hidrólisis enzimática y efecto de la aplicación de vacío en la fermentación
Get PDF"La paja de trigo (PT) y las podas de Jatropha (PJ) son residuos lignocelulósicos
con alto potencial para ser utilizados en la obtención de etanol en México. Sin
embargo, para aprovechar al máximo estos dos residuos, es necesario mejorar el
proceso de producción de etanol. Por tal motivo, en este trabajo se realizó una
optimización de las condiciones de hidrólisis enzimática de las dos biomasas
(después de ser sometidas a una hidrólisis ácida) evaluando el efecto que tienen
la concentración de sustrato, la concentración de enzima (Celluclast 1.5L®), el pH,
el tiempo de reacción y la temperatura sobre la producción máxima de azúcares
reductores y el porcentaje de líquido recuperado (%LR). Se utilizó de manera
secuencial un diseño Plackett-Burman (PB), un Diseño Central Compuesto (DCC)
y finalmente una cinética (optimización del tiempo). Los valores óptimos para la PT
fueron: 50.34 g/L de sustrato, un pH de 4.98, 43.24°C y 24 h (1.5 mg/mL de
enzima del PB); mientras que para las PJ se encontraron las siguientes
condiciones óptimas: 50.44 g/L de sustrato, 5.13 de pH y 24 h (tomando 0.52
mg/mL de enzima y 40°C del PB). Al término de la optimización se alcanzaron
21.94 g/L de azúcares reductores en el caso de la PT (con 73 %LR) y 7.49 g/L
para las PJ (con 55 %LR), lo que representa un 81.3 y 99.5%, respectivamente,
del valor de azúcar predicho por el DCC. Así mismo, también se evaluó el efecto
que tiene la aplicación de vacío (eliminación in-situ de etanol) sobre el proceso de
fermentación de hidrolizados de PT y PJ en un reactor CSTR (por sus siglas en
inglés continuous stirred-tank reactor), donde se observó un cambio positivo para
los hidrolizados de PT, aumentando la productividad de etanol de 0.26 a 0.64
g/L*h, mientras que para las PJ no se observaron diferencias significativas.
Adicionalmente, se estudió el impacto de las PJ sin la corteza en la producción de
azúcares reductores, observando que no se tienen diferencias significativas, por lo
que se decidió utilizar las PJ con corteza, lo cual evita la pérdida adicional de
tiempo y costos ocasionados por el proceso de descortezado. ""Wheat straw (WS) and Jatropha prunings (JP) are lignocellulosic wastes with high
potential to be used in the production of ethanol in Mexico. However, in order to
make the most of both residues, it is necessary to improve the ethanol production
process. For this reason, the aim of this thesis was to optimize the enzymatic
hydrolysis conditions of the two biomasses (after being subjected to an acid
hydrolysis) by evaluating the effect of the substrate concentration, enzyme
concentration (Celluclast 1.5L® ), pH, reaction time and temperature, on the
maximum production of sugars and the recovered liquid percentage (% RL). A
Plackett-Burman design (PB), a Central Composite Design (CCD) and finally a
kinetic (time optimization) were sequentially used. The optimal values for the WS
were: 50.34 g/L of substrate, a pH of 4.98, 43.24 ° C and 24 h (taking 1.5 mg/mL of
enzyme of PB); while for the JP the following optimal conditions were found: 50.44
g/L of substrate, 5.13 of pH and 24 h (taking 0.52 mg/mL of enzyme and 40 ° C of
PB). At the end of the optimization, 21 g/L of reducing sugars were reached in the
case of WS (with 73% RL) and 7.5 g/L for JP (with 55% RL), representing 81.3 and
99.5%, respectively, of the sugar value predicted by the CCD. Likewise, the effect
of the application of vacuum (in-situ removal of ethanol) on the fermentation
process of WS and JP hydrolysates in a CSTR reactor was evaluated. There was,
a positive change observed for WS hydrolysates increasing the ethanol productivity
of 0.26 to 0.64 g/L*h, however, no significant differences were observed for JP.
Additionally, the impact of using JP without bark in the production of reducing
sugars was studied. As there were no significant differences, we recommend the
use of JP with bark, thus saving additional time and costs produced by manual
bark removal process.
Multistability in a prion replication interconnected cell reaction network
Get PDF"Aggregation of misfolded proteins has been implicated in a number of neurodegenerative disorders including prion disease. In spite of intensive research, the detailed mechanisms of protein misfolding leading to protein aggregation remain unsolved. Here, we explore the capacity for bistability of several classes of mechanisms proposed in the literature and compatible with protein aggregation kinetic data sets (it has been shown that bistability explains thresholds phenomena observed in protein aggregation in vitro and in vivo). Using a novel method for bistability detection we find a plausible scenario for which the so called subsequent monomer addition model leads to bistability.