Relationship between nitrogen fixation and mycorrhiza

Summary Since the discovery of mycorrhizal symbiosis 100 years ago, its role in the nitrogen metabolism of plants has received much attention. In early literature there are numerous reports of the fixation of atmospheric nitrogen by mycorrhizal fungi. N-fixation has been suggested in most kinds of mycorrhizal systems, i.e. ectomycorrhizal forest trees, orchids, Ericales, and VA-mycorrhizal plants. Today, however, it is generally accepted that only procaryotic organisms can fix atmospheric nitrogen and that both ecto- and endomycorrhizal fungi lack this capacity. Many vascular plants possess both mycorrhizae and N-fixing symbiotic organs. This group includes legumes with rhizobial nodules and non-legumes with actinorrhizal nodules. Mycorrhizae of such systems can be either ectotrophic or endotrophic, or both. Nitrogen fixation in forests and other natural ecosystems has recently been attributed mainly to associative-symbiotic bacteria, i.e. bacteria living in the rhizosphere or close proximity of plant roots. Since the roots, in fact, are usually also infected by mycorrhizal fungi, a new concept of mycorrhizosphere has been introduced. Relationships between mycorrhizal fungi and N-fixing bacteria of the mycorrhizosphere are poorly known. N-fixing bacteria have been found even inside the fungal mantle of ectomycorrhizae.

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Resumen Desde el descubrimiento de la simbiosis micorrízica hace 100 años su papel en el metabolismo nitrogenado de las plantas ha recibido una atención preferente. En la literatura más antigua peuden encontrarse numerosas referencias relacionadas con la fijación de nitrógeno atmosférico por hongos micorrízicos. La fijación de nitrógeno ha sido sugerida una y otra vez para la mayoría de sistemas micorrízicos (ectomicorrizas de árboles, orquídeas, ericaceas y plantas con micorrizas VA). Hoy en día se acepta, sin embargo, que en términos generales tan solo organismas procariotas son capaces de fijar nitrógeno atmosférico y por lo tanto los hongos tanto ecto como endo-micorrízicos no pueden tener dicha propiedad. Un gran número de plantas poseen a la vez micorrizas y organismos simbióticos de fijación de N. Estas incluyen las leguminosas con nódulos deRhizobium y no leguminosas con nódulos actinorrízicos. Las micorrizas de dichas sistemas pueden ser ecto o endotróficas o ambos tipos a la vez. La fijación de nitrógeno en bosques y otros ecosistemas naturales ha sido recientemente atribuida principalmente a bacterias de tipo asociative-simbiótico, es decir bacterias que viven en ia rizosfera o en las cercanías de las raíces de las plantas. Debito a que las raíces, de hecho, estan al mismo tiempo infectadas por hongos micorrízicos, un nuevo concepto, la micorrizofera ha sido acieñado. Las relaciones entre hongos micorrízicos y bacterias fijadoras de N son poco conocidas. Se han encontrado bacterias fijadoras de N todavia dentro el manto fúngico de las ectomicorrizas.

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Résumé Depuis la découverte de la symbiose mycorhizienne, il y 100 ans, son rôle dans le métabolisme azoté des plantes a reçu beaucoup d'attention. Dans la litérature ancienne, on trouve beaucoup de rapports sur la fixation de l'azote atmosphérique par les champignons des mycorhizes. La fixation de N été suggérée pour la plupart des systèmes de mycorhizes, c'est à dire pour les ectomycorhizes des arbres forestiers, des orchidées, des Ericales, et pour les plantes à mycorhizes yésiculaires-arbusculaires (VA). Aujourd'hui, cependant, il est généralement reconnu que neuls les organismes procaryotes peuvent fixer l'azote atmosphérique et que, par conséquent, les champignons des ecto- et endo-mycorhizes sont dépourvus de cette aptitude. Un grand nombre de plantes vasculaires possèdent à la fois des mycorhizes et des organes symbiotiques fixant l'azote. Ce groupe comprend les légumineuses à nodules rhizobiens et des nonlégumineuses à nodules actinorhiziens. Les mycorhizes de ces systèmes peuvent être ecto- ou endo-trophiques ou les deux à la fois. La fixation de l'azote dans les forêts et d'autres écosystèmes naturels a récemment été attribuée aux bactéries associatives-symbiotiques, c'est à dire à des bactéries vivant dans la rhizosphère où en proximité étroite avec les racines des plantes. Comme les racines, en fait, sont en même temps inféctées par des champignons mycorhiziens, un nouveau concept de la mycorhizosphère s'est introduit. Les relations entre champignons des mycorhizes et bactéries fixatrices de l'azote sont mal connues. On a trouvé des bactéries fixatrices à l'intérieur même du manteau fongique des ecto-mycorhizes.

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Invited paper presented at the VII International Conference on the Global Impacts of Applied Microbiology, Helsinki, 12-16.8.1985. Session 10.     

World culture collections ofRhizobium

Summary Reliable and efficientRhizobium germplasm banks are essential for the development of research and for practical application. The second edition of the World Catalogue ofRhizobium Collections lists 64 institutions in 38 countries holding some 3000 effective, tested strains. MIRCENs Culture Collections are playing an important role in this way and in the dissemination of valuable strains for legume inoculation. Constraints for development are: adequate facilities and equipment, trained personnel, co-ordination of effort. Recommendations are: preparation of an inventory on technical aspects, new directives for training and for next edition of the Catalogue, establishment of specialized germplasm banks.

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Resumen Los bancos de germoplasma deRhizobium son esenciales tanto para el desarrollo de la investigación como para el de las aplicaciones prácticas. La segunda edición del catálogo mundial de las colecciones deRhizobium cuenta con 64 instituciones repartidas en 38 países con un total de más de 3000 cepas de probada eficacia. Las colecciones de cultivos de los MIRCEN tienen un papel importante tanto en su valor intrínseco como en la distribución de cepas eficaces para la inoculación de leguminosas. Los principales problemas con los que se enfrenta su desarrollo son: facilidades adecuadas y equipamientos; personal cualificado y coordinación de esfuerzos. Las recomendaciones son: preparación de inventarios sobre aspectos técnicos; nuevas directrices para la formación de personal y para la edición de catálogos; establecimiento de bancos de germoplasma especializados.

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Résumé Des collections deRhizobium fiables et efficaces sont essentielles à la fois pour la recherche et pour les applications agricoles. La deuxième édition du catalogue mondial des collections deRhizobium comporte 64 institutions, situées dans 38 pays, et environ 3.000 souches testées. Les collections de cultures des MIRCEn jouent un rôle important sur le plan scientifique et en ce qui concerne la distribution de souches utilisées pour l'inoculation des légumineuses. Leur développement est soumis à des difficultés concernant les installations et l'équipement, le personnel qualifié, et la coordination des efforts. Il est recommandé de faire l'inventaire des aspects techniques et de formuler de nouvelles directives pour la formation technique, pour la prépartion d'une nouvelle édition du catalogue, et pour l'établissement d'une banque de gènes spécialisée.

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Invited paper presented at the VII International Conference on the Global Impacts of Applied Microbiology, Helsinki, 12–16.8.1985. Session 2     

Scientists' judgements of the prospects for biological nitrogen fixation research

Summary More than 100 scientists responded to a mail survey concerning prospects for 33 technological developments related to biological nigrogen fixation. Respondents anticipated that most of the hypothesized developments in the legume/Rhizobium and rice/Azolla areas would occur in the next 10 years, while generally developments in nitrogen-fixing cereals and other research would occur later. An additional 28 technological advances were suggested by respondents. Scientists responded that the increasing cost of chemical fertilizer was the major driving force, lack of trained extension workers the major constraint, and research funding the most important issue concerning the development and adoption of the technology.

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Resumen Más de 100 científicos han contestado a una encuesta por correo sobre las perspectivas de 33 avances tecnológicos relacionados con la fijación biológica de nitrógeno. Los encuestados anticiparon que la mayor parte de los hipotéticos avances en los temas: leguminosas/Rhizobium y arroz/Azolla ocurrirían en los próximos 10 años, mientras que descubrimientos en cereales fijadores de nitrógeno y otros temas afines ocurrirían más tarde. Los encuestados sugirieron además otros 28 posibles avances tecnológicos. Los científicos identificaron la carestía de los fertilizantes como el motivo más importante que impulsa la investigación en estas areas, señalaron la falta de extensionistas cualificados como el mayor problema y la financiación de la investigación como la cuestión más importante para el desarrollo e implementación de neuvas tecnologías.

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Résumé Plus de 100 scientifiques ont répondu à une enquête menée par courrier et concernant la perspective de 33 développements technologiques relatifs à la fixation biologique de l'azote. Ces scientifiques anticipent que la plupart des développements prévus par hypothèse dans domaines des interractions légumes-Rhizobium et riz/Azolla vont se réaliser dans les 10 prochaines années, tandis que d'une manière plus générale, les développements dans les céréales fixatrices d'azote et d'autres domaines de recherche, vont se réaliser plus tard. Ces scientifiques suggèrent en outre 28 développements technologiques supplémentaires. Ils ont fait savoir que le coût accru de fertilisants chimiques était la force motrice principale, que le manque d'ouvriers qualifiés d'entretien était la contrainte principale et que la subsidation de la recherche était l'objectif le plus important pour le développement et la popularisation de cette technologie.

     

Dynamics of the population sizes of cowpea and soybean rhizobia at three locations in West Africa

Summary Variation in the population sizes of rhizobia that are capable of nodulating cowpeas and two soybean cultivars with different symbiotic promiscuities was assessed at three locations in West Africa. Maradi, in Niger, is subject to temperature extremes and prolonged drought; the soil contained fewer rhizobia than those at Onne and at the International Institute of Tropical Agriculture both of which are located in the humid zone of Nigeria. Numbers of rhizobia, especially of cowpea rhizobia in the top 15 cm six weeks after planting, were significantly higher in fields cropped to cowpeas than fallow soil, indicating that cowpea crops built up the population of compatible rhizobia in the root zone.Bradyrhizobium japonicum specific for American soybean cultivars had the smallest population at all three locations, confirming the need for inoculating these cultivars with appropriate rhizobia in tropical soils. In fallow plots, in the absence of the host plant, rhizobial population sizes remained stable for four years.

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Resumen Se estudió la variación en el tamaño de población deRhizobium capaces de nodular en caupíes y en dos cultivars de soja con distintos requerimientos simbióticos, en tres localidades del Oeste de Africa. Maradi, en Nigeria es un lugar con un régimen de temperaturas extremas y sequía prolongada; en este lugar el suelo contenía menor número deRhizobium comparado con las poblaciones encontradas en Onne y en le Instituto Internacional de Agricultura Tropical, ambos lugares situados en la zona húmeda de Nigeria. La población deRhizobium, especialmente deRhizobium associados a caupíes, era significativamente superior en aquellos campos que habían sido cultivados que en las parcelas dejadas en barbecho, indicando con ello que el cultivo de caupíes aumenta la población rizosférica deRhizobium compatibles.Bradyrhizobium japonicum, específico para los cultivars americanos de soja, era el menos abundante en las tres localidades estudiadas, confirmándose así la necesidad de inocular dichos cultivars con elRhizobium apropiado en suelos tropicales. En las parcelas en barbecho, en ausencia de planta huésped, las poblaciones deRhizobium se mantuvieron establizadas durante 4 años.

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Résumé Ce travail concerne l'étude des variations de populations deRhizobium capables de faire noduler le cowpea et deux cultivars de soja soumis à des environnements différents. A Maradi, au Niger, localité éxposée à des températures extrêmes et à une sécheresse prolongée, le sol contient moins deRhizobium qu'à Onne et à l'Institut International d'Agriculture Tropicale, lesquels sont situés dans la zone humide du Nigéria. Six semaines après les semailles, lesRhizobium sont sensiblement plus nombreux dans les champs de cowpea que dans les jachères, ce qui indique que la culture de cowpea entraîne le développement deRhizobium compatibles dans la couche racinaire des 15 centimètres superficiels.Bradyrhizobium japonicum, qui est spécifique des cultivars de soja américain, est la population la plus faible dans les trois sites, confirmant ainsi la nécessité dans les sols tropicaux d'inoculer ces cultivars avec desRhizobium appropriés. En jachère, c'est à dire en l'absence de plante-hôte, les populations rhizobiennes sont restées stables pendant quatre années.

     

The East AfricanRhizobium MIRCEN; A framework for promoting regionally co-ordinated biological nitrogen fixation

Summary The Nairobi MIRCEN, which addresses itself to N₂-fixation by legume-rhizobia systems, was established in 1977 in the Departments of Soil Science and Botany of the University of Nairobi as one of the first four MIRCENs. The centre embraces Eastern Africa region. The countries served include Uganda, Sudan, Tanzania, Zambia, Zimbabwe, Rwanda, Lesotho, Malawi, Mauritius, Ethiopia and Kenya. Its broad responsibilities include collection, identification, maintenance, testing and distribution of rhizobia cultures compatible with leguminous crops of the region. Additionally, the centre provides training facilities for scientific personnel and extention workers, and its also disseminates information onRhizobium technology. The centre maintains liaison with appropriate microbiologists, agronomists and institutions within and outside the region. The population of Eastern Africa is increasing rapidly at the rate of 3% per annum while growth in agricultural output continues to lag behind at 1.5% per annum. Grain legumes (beans, cowpeas, pigeon peas) play an important role in the diet of the people, yet the agronomic yields of these legumes are markedly low due to poor practices. The Nairobi MIRCEN has since its inception employed an interdisciplinary approach in tackling the problems of increased legume production. The University staff (agronomists, microbiologists, physiologists, pathologists, soil scientists) who themselves are associated with specific research programmes (e. g. cowpea improvement programme, pigeon pea, MIRCEN) work very closely. This paper reports on some of the achievements of the Nairobi MIRCEN on (a) production and distribution ofRhizobium inoculants (b) research activities on legume-rhizobia symbiosis and other N₂-fixing organisms (c) training of scientific personnel (d) dissemination of information and (e) fostering regional and international co-operation.

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Resumen El MIRCEN de Nairobi que se orienta hacia el estudio de la fijación de nitrógeno en los sistemas leguminosa-rhizobium, se estableció en 1977 en el seno del Departamento de Ciencias del Suelo y Botánica de la Universidad de Nairobi como uno de los cuatro primeros MIRCENs. El centro abarca toda la región Este de África, sirviendo a los siguientes países: Uganda, Sudán, Tanzania, Zambia, Zimbabue, Ruanda, Lesotho, Malawi, las Mauricio, Etiopía y Kenia. Los vastos cometidas del centro incluyen la recogida, identificación y mantenimiento de cepas deRhizobium compatibles con las leguminosas propias o no de la región. El centro proporciona además facilidades para las formación de personal investigador y de extensión agraria, aparte de divulgar información relativa a la tecnología de uso deRhizobium. El centro también mantiene vínculos con microbiologos, agrónomos e instituciones relacionadas tanto dentro como fuera de la región. La población de África del Este crece rapidamente con un indice del 3% anual, sin embargo, el output agricola sigue por debajo con un crecimiento de tan solo 1.5% por año. Las legumbres (alubias, fújoles etc) juegan un papel importante en la dieta de la población, no obstante los rendimientos de dichos cultivos permanecen extremadamente bajos debido al elevado coste de los abonos inorgánicos. El MIRCEN de Nairobi ha tratado, desde su concepción, de resolver de una forma interdisciplinar los problemas inherentes a la obtención de un incremento en la produción de legumbres. El personal de la Universidad (agrónomos, biólogos, fisiólogos, patólogos, edafólogos) trabajan en estrecha colaboración aún que cada uno de ellos este adscrito a un programa específico (programa de mejora del fújol, MIRCEN). Este trabajo muestra algunos de los resultados obtenidas en le MIRCEN de Nairobi en las siguentes areas: (a) producción y distribución de inóculo deRhizobium; (b) investigaciones sobre la simbiosisRhizobium-leguminosas y otros organismos fijadores de nitrógeno; (c) formación de personal investigador; (d) divulgación de información; (e) adopción y promoción de programas de cooperación nacinoal e internacional.

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Résumé Consacré à la fixation de N₂ par les systèmes rhizobium-légumineuse, le MIRCEN de Nairobi est l'un des quatre premiers Centres créés. Il a été implanté en 1977 dans le Département de Pédologie et de Botanique de l'Université de Nairobi. Ce centre couvre toute l'Afrique Orientale, les pays desservis étant l'Ouganda, le Soudan, la Tanzanie, la Zambie, le Zimbawe, le Rouanda, le Lesotho, l'Ile Maurice, l'Ethiopie et le Kenya. Ses larges attributions comprennent la collection, l'identification, la maintenance, le contrôle et la distribution de cultures de rhizobiums compatible avec les légumineuses cultivées dans la région. De plus, le Centre assure la formation de personnel scientifique et de techniciens supplétifs, et diffuse des informations sur la technologie desRhizobium. Il assure enfin des liaisons avec des microbiologistes et des agronomes et avec des institutions scientifiques situées dans et en dehors de la région. La population de l'Afrique Orientale s'accroit rapidement au rythme annuel de 3%, tandis que la production agricole regresse de 1,5% par an. Les graines de légumineuses (haricot, cowpea, pigeon-pea) jouent un rôle important en alimentation humaine, mais les rendements, à cause du coût élevé des engrais minéraux, sont très faibles. Depuis sa création, le MIRCEN de Nairobi a recours, pour améliorer la production des légumineuses, à une approche interdisciplinaire. Le personnel scientifique de l'Université (agronomes, microbiologistes, physiologistes, pathologistes et pédologues) sont engagés dans des programmes de recherche spécifiques (MIRCEN, amélioration du cowpea et du pigeon-pea) et travaillent en collaboration étroite. Dans cet article, quelques réalisations du MIRCEN de Nairobi sont rapportées, notamment en ce qui concerne: (a) la production et la distribution de souches deRhizobium, (b) les recherches sur la symbioseRhizobium-Légumineuses, (c) la formation de personnel scientifique, (d) la diffusion de l'information, et (e) l'établissement de relations régionales et internationales.

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Invited paper presented at the VII International Conference on the Global Impacts of Applied Microbiology, Helsinki, 12–16.8.1985. Session 2     

Response of groundnut (Arachis hypogaea L) toRhizobium inoculation in the field: Problems and prospects

Summary A successfulRhizobium inoculant strain needs to be more competitive than native soil rhizobia in forming nodules and to be effective in fixing nitrogen. Persistence of the strain from one season to the next will be an added advantage, since it eliminates the need to inoculate every season. Earlier studies indicated that groundnut,Arachis hypogaea, seldom responds toRhizobium inoculation in soils already containing rhizobia which nodulate groundnut. However, the results of seven years of research at ICRISAT have opened up the prospect of inoculating groundnut in such soils. These experiments indicate that inoculating with sufficient numbers of an effectiveRhizobium strain, NC 92, applied as a liquid slurry below the seed, increased yields of certain groundnut cultivars. Similar results were reported from other research centres in India. Inoculation with NC 92 for two consecutive seasons increased the proportion of nodules formed by this strain, from 25–32% in the first season to 41–54% in the second season, indicating that this strain can persist in the field for the following season. This paper also discusses results of experiments relating to host cultivar specificity and some possible problems in applying this information to farmers' fields. Strain NC 92 also produces a siderophore, an iron chelating compound, which may help in the iron nutrition of the plant.

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Resumen Respuesta del maní (Arachis hypogaeaL.)a la inoculación con Rhizobiumen el campo. Problemas y perspectivas.La inoculación conRhizobium para tener exito debe de realizarse con una cepa que sea competitivamente mejor que las cepas nativas del suelo en cuestión, en relación a la habilidad para formar nódulos y a la eficacia en la fijación de nitrógeno. La persistencia de la cepa de una temporada para otra es una caracteristica deseable ya que elimina la necesidad de reinocular cada temporada. Estudios previos indicaban que el maní (Arachis hypogaeae) raras veces responde a la inoculación conRhizobium en suelos que ya contienenRhizobium especificos. Sin embargo los resultados de siete años de investigaciones en ICRISAT han abierto nuevas perspectivas para la inoculación del maní en dichos suelos. Esta experiencias indican que la inoculación, en cantidades suficientes de una cepa deRhizobium eficaz (NC 92) aplicada en forma de liquido viscoso bajo la semilla incrementa el rendimiento de ciertos cultivars de mani. Resultados semejantes se han observado en otros centros de investigación en India.La inoculación de la cepa NC 92 durante dos años consecutivos incrementó la proporción de nódulos formados desde 25–32% en la primera temporada hasta 41–54% en la segunda indicando pues la persistencia de dicha cepa en el suelo de una a otra temporada. Este trabajo también evalua los resultados de investigaciones relacionando la especificidad del inóculo con la posible problemática que conlleva la aplicación de esta informacion por el agricultor.

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Résumé Réponse de l'arachide (Arachis hypogeaL.)à l'inculation de Rhizobiumdans les champs. Problèmes et perspectives.Pour être couronnée de succès, une souche deRhizobium inoculée doit supplanter les rhizobiums natifs du sol en ce qui concerne la formation de nodules et doit fixer l'azote efficacement. La persistance de la souche d'une saison à l'autre, rendant inutile la répétition saisonnière de l'inoculation, est un avantage supplémentaire. Des études antérieures ont montré que l'arachide (Arachis hypogea) ne répond que rarement à l'inoculation dans des sols contenant déjà des rhizobiums capables de noduler cette plante. Cependant, les résultats de sept années de recherches éffectuées à l'ICRISAT ont ouvert des possibilités quant à l'inoculation dans ce type de sols. Ces expériences montrent qu'une bouillie liquide d'une souche efficace deRhizobium (NC 92), répandue en quantité suffisante sous les graines, augmente le rendement de certains cultivars d'arachide. Des résultats similaires ont été rapportés par d'autres centres de recherches en Inde. L'inoculation de NC 92 pendant deux saisons consécutives a augmenté la proportion des nodules formés par cette souche de 25 à 32% pour la première saison, et de 41 à 54% pour la seconde, ce qui indique que cette souche peut persister dans le sol d'une saison à l'autre. Dans cet article sont également discutés les résultats d'expériences concernant la spécificité de l'hôte et quelques problèmes concernant l'utilisation de ces informations par les agriculteurs. La souche NC 92 produit aussi un sidérophore, agent complexant du fer pouvant jouer un rôle dans le métabolisme de ce métal chez la plante.

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Submitted as ICRISAT J. A. No. 475.     

Variation in N2 fixation,N and P contents of mycorrhizalVigna unguiculata in relation to the progressive development of extraradical hyphae ofGlomus mosseae

Summary Vigna unguiculata cv. 58–185 grown in a sterile Dek soil was inoculated withRhizobium sp. orRhizobium sp. plusGlomus mosseae. Response of the host plant to the treatments was estimated by periodic measurements of shoot and nodule dry weights, N₂ fixation (C₂H₂ reduction activity) and N and P contents up to the 50th day of the growth cycle. It was only 45 days after planting that shoot dry weight of dually inoculated plants differed significantly from that of plants inoculated withRhizobium sp. alone. Nodule dry weight and N₂ fixation of dually inoculated plants were significantly higher than those of plants inoculated withRhizobium sp. alone from day 20 after planting, but there was no significant difference in N content (%). During the first 20 days, shoot P content (%) of both sets of plants decreased progressively, P content of dually inoculated plants being lower than that of the others. Later, P content of dually inoculated plants increased rapidly whereas P content of the other plants remained constant. Increase in nodule dry weight, N₂ fixation and P content of dually inoculated plants corresponded to the onset of the development of the extra-radical hyphae ofGlomus mosseae. In the rhizosphere.

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Resumen Se cultivóVigna unguiculata cv. 58–185 en un suelo estéril tipo Dek, se inoculó conRhizobium sp. o conRhizobium sp. másGlomus mosseae. La respuesta de la planta huésped a los tratamientos se estudió midiendo periodicamente el peso seco de la parte aerea y de los nódulos, la fijación de N (actividad reductora de C₂H₂) y los contenidos de N y P hasta el 50° día del ciclo de crecimiento. La diferencia entre el peso seco de la parte aerea de las plantas con doble inoculación y aquellas inoculadas conRhizobium sp. unicamente, no fue significativa hasta 45 días despúés de la siembra. A los 20 días de la siembra tanto el peso seco de los nódulos como la fijación de nitrógeno de las plantas con doble inoculación eran significativamente superiores a los valores obtenidos para las plantas con soloRhizobium sp., aunque no se observaron diferencias en el contenido en N (%). Durante los primeros 20 días del ciclo el contenido en P (%) de ambos grupos de plantas disminuyó progresivamente, siendo los valores obtenidos por las plantas con doble inoculación inferiores a los de las demás. Más tarde el contenido en P de las plantas con doble inoculación aumentó rapidamente manteniéndose constante el de las demás. El incremento en el peso seco de los nódulos, en la fijación de N y en el contenido en P de las plantas con doble inoculación se correspondió con el inicio del desarrollo de las hifas extraradiculares deGlomus mosseae.

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Résumé On a inoculéV. unguiculata poussant dans un sol Dek stérile avecRhizobium etRhizobium plusGlomus mosseae. On a recherché la réponse de la plante-hôte à ces deux traitements en estimant périodiquement les poids des nodules et des parties aériennes de la plante, la fixation d'azote (activité réductrice de C₂H₂), les teneurs en N et P jusqu'au 50^e jour du cycle de végétation. C'est seulement au 45^e jour après la plantation que le poids sec des parties aériennes des plantes inoculées avec deux symbiotes (plantes doublement inoculées) diffère significativement de celui des plantes inoculées avec Rhizobium seul. Le poids sec des nodules et la fixation N₂ des plantes doublement inoculées sont significativement plus élevés que ceux des plantes inoculées avecRhizobium seul au 20^e jour après la plantation mais il n'y a pas de différence significative pour la teneur en N (%). Pendant les 20 premiers jours, la teneur en P (%) des parties aériennes des deux catégories de plantes décroit progressivement; la teneur en P des plantes doublement inoculées est plus faible que celle des plantes inoculées seulement avecRhizobium. Plus tard, la teneur en P des plantes doublement inoculées augmente rapidement tandis que celle des autres plantes reste constante. L'accroissement du poids sec des nodules, de la fixation d'azote et de la teneur en P observé chez les plantes doublement inoculées correspond au démarrage du développement des hyphes extra-radicales deGlomus mosseae dans la rhizosphère.

     

Effects of post-emergence inoculation on field grown soybeans

Summary Inoculation of soybean seed with rhizobia has traditionally been performed by applying the inoculum to seed immediately before planting. In some conditions, however, the application of rhizobia to seed may fail to give satisfactory nodulation. The hypothesis that such failure of seed inocuation might be remedied by inoculating field grown soybeans after planting (post-emergence inoculation) was tested at three locations which were free from native soybean rhizobia. Post-emergence inoculation treatments comprised inoculation at five, 10, 15 and 20 days after planting. The inoculation technique consisted of suspending peat-based inoculant at the recommended rate in water, and pouring this suspension over the planted rows. Satisfactory nodulation and plant growth were obtained following inoculation at five, 10 and 15 days after planting in the two areas where surface soil moisture was adequate. In another area where the soil surface was relatively dry at the time of inoculum application, nodulation was greatly reduced. Nodules formed following post-emergence inoculation were located mainly on lateral roots near the soil surface. Inoculation at 20 days after planting was, however, unsuccessful. With good rainfall seed yield obtained from seed-inoculated plants was not significantly different from those that were obtained from plants inoculated five or 10 days after planting. It seems, therefore, that failures of seed inoculation can be corrected by post-emergence inoculation within two weeks of planting, provided that surface soil moisture is adequate.

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Efectos de la inoculación post-emergencia de plantas de soja en campo

Resumen La inoculación de plantas de soja conRhizobium se ha venido realizado tradicionalmente mediante la inoculación directa de la semilla antes de la siembra. Este método puede, sin embargo, producir, a veces, una nodulación defectuosa. Se ha postulado que este fallow en la inoculación podría resolverse mediante la inoculación en el campo de las plantas de soja. A fin de comprobar la viabilidad de esta inoculación post-emergencia se realizaron ensayos en tres localidades libres deRhizobium nativo inoculando las plantas a los cinco, 10, 15 y 20 días despúes de la siembra. La técnica de inoculación utilizada consistió en suspender en agua la proporción adecuada de inóculo que se presentaba incorporado en turba. Dicha suspensión se utilizaba para regar les hileras de plantas a inocular. La nodulación y el crecimiento de las plantas fueron satisfactorios en los ensayos efectuados cinco, 10 y 15 dias despúes de la siembra en dos areas donde la humedad del suelo fue la adecuada; en la otra localidad la superficie del suelo estaba relativamente seca cuando se aplicó el inóculo y la nodulación se vió en este caso muy reducida. Los nódulos formados como consecuencia de esta inoculación post-emergencia se encontraron preferentemente en las raíces laterales cerca de la superficie del suelo. Las inoculaciones efectuadas dos días después de la siembra no dieron resultado en ningún caso. La cosecha obtenida de las plantas inoculadas directamente en semilla no fue significativamente distinta de la obtenida de las que fueron inoculadas en el campo cinco ó 10 días después de la siembra. Podemos pues concluir que les errores en la inoculación de semillas pueden corregirse mediante una inoculacion post-emergencia en el campo cinco ó 10 días después de la siembra. Podemos pues concluir que los errores en la humedad del suelo sea la adecuada.

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Les effets de l'inoculation post-émergence aux plantes de soja dans le champ

Résumé L'inoculation du soja par les rhizobiums s'effectue traditionellement en appliquant l'inoculum sur les graines immédiatement avant de les semer. Cependant, dans certaines conditions, cette méthode ne procure pas une nodulation satisfaisante. L'hypothèse qu'on puisse remédier à ces échecs en inoculant le soja dans le champ, après les semailles (inoculation post-émergence) a été téstée dans trois stations dépourvues de rhizobiums natifs. Les inoculations post émergence ont été effectuées cinq, 10, 15 et 20 jours après les semailles. La technique consiste à mettre en suspension aqueuse, dans les proportions recommandées le mélange d'inoculum et de tourbe. Cette suspension est répandue sur les rangées de plants. Une nodulation et une croissance végétale staisfaisantes ont été obtenues avec les inoculations pratiqueées cinq, 10 et 15 jours après les semailles dans deux parcelles où l'humidité du sol était adéquate. Dans une autre parcelle, où la surface était relativement sèche au moment de l'inoculation, la nodulation a été fortement réduite. Les nodules formés après inoculation post-émergence sont principalement situés sur des racines latérales, proches de la surface. L'inoculation pratiquée 20 jours après les semailles est inéfficace. Avec une bonne pluie, le rendement en soja obtenu par inoculation des graines n'est pas significativement différent de celui qu'on obtient avec les plantes inoculées cinq ou 10 jours après les semailles. Il semble, donc, que les échecs de l'inoculation des graines puissent être corrigés par une inoculation qui suivent les semailles, à condition, toutefois, que l'humidité superficielle du sol soit adéquate.

     

Effect ofRhizobium inoculation and the application of phosphate on the growth,yield and nitrogen fixation of soybeans

Summary Application of phosphate at 60, 90 and 120 kg P ha^–1 to the Bragg variety of soybeans inoculated with a mixture of three strains ofRhizobium japonicum (TAL 102 + TAL 377 + TAL 379) and grown in silty loam soil in a pot experiments, significantly improved the number of nodules per plant and increased production of shoots and roots by 65, 36 and 17%, the yield of pods by 38, 12 and 3% and N₂-fixing capacity by 57, 29 and 20%, respectively. Rhizobium inoculation alone with the test strains caused a positive but poor nodulation of the crop and increased its dry-matter production of shoots and roots by 22%, pods yield by 7% and N₂-fixing capacity by 6%. Soybean plants from uninoculated treatments were without nodules indicating that indigenous rhizobia associated with this crop are absent in the test soil. Phosphate concentration in the total dry matter of mature crop exhibited an increasing tendency as a result of all the applied levels of phosphorus.

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Resumen La adición de fosfato (60, 90, y 120Kg P ha^–1) a plantas de soja de la variedad Bragg inoculadas con una mezcla de tres cepas deRhizobium japonicum (TAL 102 + TAL 377 + TAL 379) cultivada en contenedores en un suelo arcillo-limoso, mejoró significativamente el número de nódulos por planta, aumentó la producción de tallos y raíces en un 65, 36 y 17%, el rendimiento de la cosecha en un 38, 12 y 3%, y la capacidad fijadora de N₂ en un 57, 29 y 20% respectivamente. La sola inoculación con las cepas deRhizobium ya mencionadas produjo una nodulación positiva aunque pobre del cultivo, incremetando la producción de tallos y raíces en un 22%, el rendimiento de la cosecha en un 7% y la capacidad fijadora de nitrógeno en un 6%. Las plantas de soja de los tratamientos no inoculados no tenían nódulos lo que indica que no habían rizobios específicos para esta planta en el suelo ensayado. La concentración de fosfato en la materia seca de las plantas maduras mostraba una tendencia a incrementarse como resultado de la aplicación de los distintos niveles de fosfato.

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Résumé L'application du phosphate à raison de 60, 90 et 120 kg en phosphore par hectare à la variété Bragg de soja inoculée avec un mélange de 3 souches deRhizobium japonicum (TAL 102, TAL 377 et TAL 379) et cultivée sur un sol gras limoneux dans des expériences en jarre de croissance, a augmenté de manière significative le nombre de nodules par plant et a augmenté la production des pousses et racines respectivement de 65, 36 et 17%, le rendement des cosses respectivement de 38, 12 et 3% ainsi que la capacité de fixer l'azote, respectivement de 57, 29 et 20%. L'inoculation seule avec les souches testées de Rhizobium a causé une nodulation positive mais faible de la plante, et a augmenté la production en matière sèche des racines et pousses de 22%, le rendement en cosses de 7% et la capacité de fixer l'azote de 6%. Les plants de soja dans les expériences sans inoculation ne présentaient pas de nodules, indiquant par là que les rhizobia endogènes associés avec cette plante étaient absents dans le sol expérimental. La concentation en phosphate dans la matière sèche totale de la plante mûre a marqué une tendance à l'augmentation comme suite aux applications du phosphore à tous les niveaux.

     

Aeration requirements ofRhizobium cultures

Summary To obtain a high concentration ofRhizobium in broth cultures, the process conditions should be adjusted to the medium and strain used. Oxygen may be a growth-limiting factor if the micro-organism requirements are not satisfied. In this work the process conditions in shake flasks and stirred fermenters were established, based on the oxygen supply rate, in relation to the cell oxygen demand of the variousRhizobium strains used in inoculant preparations. The strains used wereRhizobium meliloti B-36,R. phaseoli F-10,R. trifolii A-22,Rhizobium spp. LL-22,R-leguminosarum D-91 andR. japonicum 5019. They had maximum oxygen demand rates from 135 to 360 ml O₂/l/h in media containing 10 g of carbon source/l, 4 g of yeast extract/l and mineral salts. When the operations were conducted in Erlenmeyer flasks with a volume liquid/volume flask of 0.150 in a rotary shaker at 250 rev/min and 2.5 cm eccentricity, the oxygen absorption rate was 355 ml O₂/l/h. In mechanically stirred fermenters with a liquid depth/fermenter diameter of 1, with an agitation rate of 250 to 450 rev/min and an air flow rate of 0.5 v/v/min, the bacteria had oxygen absorption rates of between 233 and 661 ml O₂/l/h. These conditions allowed the attainment of 1.2 to 2.4×10¹⁰ viable cells/ml from between 24 and 72 h.

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Resumen Para obtener alta concentración de células deRhizobium en caldos de fermentación deben ajustarse las condiciones de proceso al medio y cepas utilizadas. El oxígeno puede resultar uno de los factores limitante del crecimiento si no satisfacen las necesidades del microorganismo. En el presente trabajo se establecen condiciones de proceso en Erlenmeyers agitados y en fermentadores en base a la velocidad de absorción de oxígeno y relación a la demanda para los medios y las distintas cepas utilizadas en la preparación de inoculantes. Las cepas empleadas,Rhizobium meliloti B-36;R. phaseoli F-10;R. trifolii A-22;Rhizobium spp. LL-22;R. leguminosarum D-91; yR. japonicum 5019, presentaron máximos valores de demanda de oxígeno en el rango de 135 a 360 ml O₂/l/h en medios que contienen 10g/l de fuente de carbono, 4g/l de extracto de levadura y sales minerales. Para las especies indicadas se estableció que operando en agitador rotatorio a 250 r.p.m. y 2,5 cm de excentricidad deben utilizarse Erlenmeyers con una relación de volumen de líquido a volumen de frasco de 0,150 (para estas condiciones la velocidad de absorción de oxígeno es de 355 ml O₂/l/h) mientras que en fermentadores con agitación mecánica y para una relación de altura de líquido a diámetro de tanque igual a uno las condiciones establecidas se encuentran comprendidas en el ámbito de velocidades de agitación de 250 a 450 r.p.m. y caudal de aire de 0,5 v/v/min (estos valores corresponden a velocidades de absorción de oxígeno comprendidas entre 233 a 61 ml O₂/l/h). Las condiciones indicadas permiten obtener concentraciones celulares de 1,2 a 2,4×10¹⁰ cel/ml en tiempos de 24 a 72 horas de proceso.

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Résumé Pour obtenir une haute concentration de cellules deRhizobium dans des milieux de fermentation, il faut ajuster les conditions de processus au milieu et aux souches utilisés. L'oxygène peut être un des facteurs limitants de la croissance du microorganisme si ses besoins ne sont pas assouvis. Dans ce travail, pour les milieux employés, on établit des conditions de processus dans des Erlenmeyers et dans des fermenteurs. Ces conditions se basent sur la vitesse d'absorption d'oxygène et sur la demande cellulaire, de différentes souches deRhizobium, utilisées dans la préparation d'inoculants. Les souches employées sont:Rhizobium meliloti B-36;R. phaseoli F-10;R. trifolii A-22;Rhizobium spp. LL-22;R. leguminosarum D-91 etR. japonicum 5019. Elles ont presenté des valeurs du besoin maxima d'oxygène entre 135 et 360 ml O₂/l/h dans des milieux contenant 10g/l de source de carbone, 4g/l d'extrait de levure et sels minéraux. Pour les espèces indiquées, en opérant dans un agitateur rotatif à 250 tours/minute et 2,5 cm d'excentricité on a établi qu'il faut utiliser des Erlenmeyers dont le rapport volume de milieu liquide/volume de récipient est 0,150 (pour ces conditions, la vitesse d'absorption d'oxygène est 355 ml O₂/l/h); tandis que dans des fermenteurs avec agitation mécanique et pour un rapport hauteur de milieu liquide/diamètre de tank égal à l, les conditions établies se trouvent entre vitesses d'agitation de 250 à 450 tours/minute et un débit d'air de 0,5 litre par volume de milieu et par minute (ces valeurs d'operation correspondent aux vitesses d'absorption d'oxygène de 233 à 661 ml O₂/l/h). Ces conditions permettent d'obtenir des concentrations cellulaires de 1,2 à 2,4×10¹⁰ cellules viables par millilitre apres 24 à 72 heures de processus.

     

Assessment of N2 fixation in groundnut (Arachis hypogaea L.) and cowpea (Vigna unguiculata L. Walp) and their relative N contribution to a succeeding maize crop in Northern Ghana

Summary The N-balance method was employed to estimate N₂ fixation in a field-grown, early cultivar of cowpea (Vigna unguiculata L. Walp cv. IT 82-18) and groundnut (Arachis hypogaea L. cv. Chinese) using maize as reference plant. The maturity of all crops was well matched. Nitrogen derived from biological fixation was 101 kg ha^–1 in groundnut and 201 kg ha^–1 in cowpea, indicating that the two legumes could satisfy about 79% and 89%, respectively, of their N requirements from nodule symbiosis. Net N returns to soil in leguminous residues were 68 kg ha^–1 for groundnut and 150 kg ha^–1 for cowpea. Grain yields of maize succeeding maize and legumes during the same season showed marked differences (P<0.05) between maize-after-legumes, and maize-after-maize. Dry-matter yields were also significantly different (P<0.01) in a like manner. The application of five rates of N fertilizer, 0 to 120 kg (NH₄)₂SO₄ ha^–1, to maize indicated that at zero fertilizer-N, maize grain yields were 89% and 95% higher when grown after groundnut and cowpea than when preceded by maize, corresponding to 77% and 76% respectively of dry-matter yields. The N benefit of each legume to maize in the rotation was equivalent to 60 kg ha^–1 of N fertilizer based on grain and dry-matter yields. About 27% and 60% of residue-N from cowpea and groundnut were utilised by the following maize crop, respectively. It was concluded that the proportions of N derived from decomposing leguminous residues by succeeding cereal crops during the first year of rotation are generally not high.

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Resumen El método del equilibrio nitrogenado se empleó para estimar la fijación de N₂ en campo de un cultuvar temprano de caupí (Vigna unguiculata L. Walp cv. IT 82-18) y de uno de maní (Arachis hypogaea L. cv. chinese) utilizando el maíz como cultivo de referencia. La maduración de los tres cultivos fue simultanea. El nitrógeno derivado de la fijación biológica fue de 101 kg/ha en maní y de 201 kg/ha en caupí, indicando que ambas leguminosas podían satisfacer cerca de un 79% y de un 89%, respectivamente, de sus requerimientos en N₂ mediante la simbiosis con nódulos. Los residuos de las leguminosas significaron un aporte neto de N al suelo de 68 kg/ha para el maní y de 105 kg/ha para el caupí. Las cosechas de maíz que sucedieron a los cultivos tempranos de leguminosas y de maíz mostraron unas marcadas diferencias significatives tanto en producción de grano (P<0.05) como en producción de materia seca (P<0.01). La aplicación de cinco niveles de fertilización nitrogenada (de 0 a 120 kg/ha en forma de (NH₄), SO₄) indicó que al nivel 0 la producción de maíz en grano fue, respectivamente, un 89% y un 95% superior cuando el cultivo se realizó después de maní y de caupí, comparándolo con el rendimiento obtenido cuando el cultivo precedente fue maíz, dichos valores corresponden a una producción en materia seca de respectivamente, 77% y 76%. El beneficio aportado por las leguminosas en la rotación con maíz fue equivalente a un abonado nitrogenado de 60 kg/ha, calculado sobre la producción de grano y de materia seca. Cerca de 27% y del 60% del residuo nitrogenado de caupí y de maní, respectivamente, fueron utilizados por la siguient cosecha de maíz. Se concluyó que las proporciones de N derivadas de la descomposición de residuos de leguminosas asimilables por la siguiente cosecha de cereales no son elevadas.

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Résumé La méthode du bilan d'azote a été employée pour estimer la fixation de l'azote par un cultivar initial de cowpea (Vigna unguiculata L. Walp cv. IT 82-18) et d'arachide (Arachis hypogaea L. cv. Chinese), le maïs servant de plante de référence. La maturité des différentes récoltes a été synchronisée. La quantité d'azote provenant de la fixation biologique a été de 101 kg ha^–1 avec l'arachide et 201 kg ha^–1 avec le cowpea, ce qui montre que les deux légumineuses peuvent, par fixation biologique, satisfaire environ 79 et 89% de leurs besoins en N. Le gain net du sol en N fourni par les résidus des légumineuses a été de 68 kg ha^–1 dans le cas de l'arachide et 150 kg ha^–1 dans celui du cowpea Le rendement en grain du maïs succédant au maïs et aux légumineuses au cours de la même saison présente des différences significatives (P<0,05) entre la succession légumineuses-maïs et maïs-maïs. Les rendements en matière sèche diffèrent eux aussi dans le même sens et de façon significative (P<0,01). L'application au maïs de cinq doses d'engreis azoté, allant de 0 à 120 kg ha^–1, a montré qu'en l'absence d'engrais les rendements en grain du maïs sont 89% et 95% plus élevés après la culture d'arachide et de cowpea que dans le cas d'une succession maïs-maïs, et les rendements en matière sèche sont respectivement accrus de 77 et 76%. D'après les rendements en grain et en matière sèche, le gain net de N procuré au maïs par les deux légumineuses équivaut à 60 kh ha^–1 d'engrais azoté. Environ 27% et 60% de l'azote résiduel provenant réspectivement du cowpea et de l'arachide sont utilisés par la culture secondaire de maïs. En conclusion, les proportions de l'azote fourni par la décomposition des résidus de légumineuses qui sont utilisées par une culture de céréales au cours de la première année de rotation sont peu élevées.

     

Fruiting ofLentinus edodes (Shiitake) in liquid media

Summary Eight dikaryotic stocks ofLentinus edodes (Berk.) Sing. were studied in respect to fruiting in several different formulations of chemically-defined liquid media. On the two media which included the same four solutions (minerals, trace elements, vitamins and salicylic acid) the stocks differed only slightly in growth but were markedly different in primordia and fruitingbody formation. Stocks also showed variation in respect to fruiting, following incubation in media from which one of the solutions was omitted, and it was suggested that this was a consequence of differences in genes controlling fruiting. Inorganic substances (glass wool, vermiculite and perlite) served satisfactorily in supporting fruiting bodies in liquid media. Light was essential for borwn-pigment formation of the mycelial coat and for fruiting-body maturation but was not required for formation of primordia.

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Resumen Se estudío la fructificación de ocho cepas dikaríoticas de Lentinus edodes en varias fórmulas químicas diferentes de medio líquido definido. En dos medios que contenían las mismas cuatro soluciones (mineral, elementos trazas, vitaminas y ácidos salicílico) las diferencias en crecimiento entre las cepas eran apenas perceptibles pero eran marcadamente diferentes en relación a la formación del primordio y del cuerpo fructífero. Las cepas también mostraban variación en la fructificatión cuando se incubaban en un medio al cual una de las soluciones se le omitía, sugiriéndose ésto como una consecuencia de diferencias en los genes controlando la fructificación. Sustancias inorgánicas (lana de vidrio, vermiculita y perlita) fueron usadas satisfactoriamente como soporte de los cuerpos fructíferos en medio líquido. La luz era esencial para la formación del pigmento marrón de la capa micelial y para la maduración del cuerpo fructífero, pero no era requerida para la formación de primordio. Received 1 November 1986; accepted 29 December 1986

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Résumé Huit souches dicaryotes deLentinus edodes (Berk.) ont été étudiées en ce qui concerne la fruitification dans différentes formulations de milieux liquides chimiquement définis. Sur les deux milieux contentant les quatre mêmes solutions (composés minéraux, oligo-éléments, vitamines et acide salicylique), les souches différent peu en ce qui concerne la croissance, mais par contre foretement en ce qui concerne la formation de primordia et de fructifications. La fructification des souches varie aussi lorsque l'incubation est effectuée dans des milieux où l'une gènes contrôlant la frucitification. Certaines substances minérales (laine de verre, vermiculite et perlite) soutiennent efficacement les fructifications en mlieu liquide. La lumière est nécessaire à la pigmentation brune du mycélium et à la maturation des fructifications, mais n'influe pas sur la production de primordia.

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Visiting Professor in the Department of Biology, CUHK, from the State University of New York at Buffalo, USA.     

Observations on the use ofSesbania rostrata as green manure in paddy fields

Summary Sesbania rostrata is a wild annual legume that grows in West Africa in waterlogged soils during the rainy season. This plant can bear N₂-fixing nodules on roots and stems at the same time. Stem nodules result from the infection of predetermined sites (dormant root primordia distributed on the stems) by a specific strain ofRhizobium. The mode of infection ofS. rostrata is unique among the legumes, as it involves both an intercellular invasion by rhizobia and the development of infection threads. Inoculation of the stems is achieved by spraying a liquid culture of the specificRhizobium on the shoots. Properly inoculatedS. rostrata can fix up to 200 kg N₂/ha in 50 days. A unique property ofS. rostrata is to nodulate and fix nitrogen even when the amount of combined nitrogen in the soil is high. Based on 1 m² microplot trials conducted in Senegal during the summer the use ofS. rostrata as green manure doubled rice yields. These results were later confirmed in trials conducted on 25 m² plots. In winter, when the day length is shorter,S. rostrata grows poorly but flowers readily.Sesbania rostrata trials should be conducted in two successive stages: (1) assessment ofS. rostrata behaviour in a given geographic region; (2) assessment of the effect ofS. rostrata green manure on rice yields.

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Observaciones sobre el uso de Sesbania rostrata como abono verde en arrozales

Resumen Sesbania rostrata es una planta leguminosa anual que crece espontaneamente en el Oeste de Africa en suelos inundados durante la temporada de lluvias. Esta planta puede formar nódulos fijadores de nitrógeno en raíces y tallos simultaneamente. Los nódulos en tallos resultan de la infección por una cepa específica deRhizobium de lugares predeterminados (primordios de raíces latentes, distribuidos en el tallo). El tipo de infección que ocurre enS. rostrata es único en leguminosas ya que aparte de una invasión intercelular deRhizobium conlleva el desarrollo de hebras de infección. La inoculación de los tallos se realiza pulverizando sobre estos una cultura líquida delRhizobium especifico mediante un spray.Sesbania rostrata adecuadamente inoculada puede fijar hasta 200 kg/ha de nitrógeno en cincuenta días. Una propiedad singular de esta planta es su capacidad para nodular y fijar nitrógeno aún cuando el nitrógeno combinado existente en el suelo sea elevado. En experiencias realizadas durante el verano en Senegal en pequeñas parcelas de un metro cuadrado el uso deS. rostrata como abono verde dobló la cosecha de arroz. Estos resultados se confirmarén más tarde en parcelas experimentales de 25 m². Durante el invierno cuando el dia se acorta nel crecimiento deS. rostrata se ve frenado y tiene lugar la floración. Los próximos ensayos conS. rostrata deberían de realizarse a dos nivels: (1) estudio del comportamiento deS. rostrata en una determinada área geográfica; (1) estudio del efecto de la utilización deS. rostrata como abono verde en arrozales.

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Observations sur l'utilisation de Sesbania rostrata comme engrais vert dans les rizières

Résumé Sesbania rostrata est une légumineuse annuelle poussant dans les sols inondés de l'Afrique de l'Ouest pendant la saison des pluies. Cette plante peut porter des nodules fixateurs d'azote à la fois sur les racines et sur les tiges. Les nodules de tige proviennent de l'infection de sites prédéterminés (primordia de racines répartis sur les tiges) par une souche spécifique deRhizobium. Le mode d'infection deS. rostrata est unique parmi les légumineuses; il comporte en effet deux étapes: invasion intercellulaire par lesRhizobiums et développement de cordons d'infection. On inocule les tiges en pulvérisant sur les parties aériennes une culture liquide duRhizobium spécifique. S'il est convenablement inoculé,S. rostrata peut fixer jusqu'à 200 kg N₂/ha en 50 jours. Une caractéristique remarquable deS. rostrata est de noduler et de fixer l'azote même en présence de doses élevées d'azote combiné dans le sol. Des expériences conduites pendant l'été sur des microparcelles de 1 m² au Sénégal ont montré que l'utilisation deS. rostrata comme engrais vert pourrait doubler les rendements du riz. Ces résultats ont été confirmés ultérieurement sur des parcelles de 25 m². En hivers, lorsque la durée du jour est plus courte,S. rostrata se développe mal et fleurit facilement. Les essais à conduire surS. rostrata doivent comporter deux étapes: (1) évaluation du comportement deS. rostrata dans une région géographique donnée; (2) évaluation de l'effet de l'emploi de l'engrais vertS. rostrata sur les rendements du riz.

     

World Health Organization's programme for vaccine development

Summary The very impressive scientific developments in the biomedical sciences which have occurred in recent years provide the prospect of new, more effective vaccines against those communicable diseases for which at present there are either no vaccines or for which existing vaccines are less than satisfactory. These developments include identification of protective antigens by the use of monoclonal antibody techniques and their production by recombinant DNA technology and peptide synthesis. In addition, there is much new information on the functioning of the immune system which provides a basis for rational vaccine design. In October 1983, WHO held a meeting on New Approaches to Vaccine Development. The meeting was attended by eminent scientists in microbiology, immunology, biochemistry, vaccine production and vaccine control. A major recommendation of the meeting to WHO was for the Organization to establish with urgency a programme for vaccine development. The Organization responded positively to this recommendation, agreeing that the gathering momentum of biotechnological research provided WHO with the opportunity to play a crucial role in encouraging, coordinating and developing priorities on new vaccines so that the great potential of recent progress was harnessed for the maximum benefit of all countries. WHO could take advantage of its unique position of being deeply involved in all problems of communicable diseases in the developing world and having at the same time knowledge of scientific achievements in the most privileged countries. The same general view was expressed by the WHO Advisory Committee on Medical Research at its October 1983 session. Since the development of vaccines in most areas is intimately related to the development of diagnostic tools (including reagents), such activities, when appropriate, are considered as part of the Programme. Mankind is now on the threshold of a new era in the technology of vaccine development and production and it behoves WHO to take the leadership in this endeavour.

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Resumen Los importantes desarrollos científicos que han ocurrido en el campo de las ciencias biomedicas en los últimos años proporcionan prospectos de vacunas nuevas y más efectivas contra aquellas enfermedades contagiosas para las cuales o no las había previamente, o si las había no eran totalmente satisfactorias. Entre estos avances se incluyen la identificatión de antigenos protectores mediante el uso de anticuerpos monoclonales y su producción mediante técnicas de ADN recombinante y de síntesis de peptídos. Existe además nueva información sobre el funcionamiento del sistema inmune, lo que proporciona la base para un diseño racional de vacunas. En octubre de 1983 la OMS celebró una reunión sobre Nuevas Tendencias en el Desarrollo de Vacunas. En la reunión participaron eminentes científicos especialistas en microbiología, inmunología, bioquímica, producción y control de vacunas. La recomendación más importante de la reunión para la OMS fue la de establecer con urgencia un programa para el desarrollo de vacunas. La Organización respondió positivamente a esta recomendación, estando de acuerdo en que la situación de las investigaciones biotecnológicas proporcionaba a la OMS la oportunidad de jugar un papel crucial en el apoyo, coordinación y desarrollo de prioridades en las investigaciones sobre nuevas vacunas, de forma que el gran potencial de los progresos recientes fuera aplicado hacia la consecución del maximo beneficio para todos los países. La OMS pudo aprovechar su situación privilegiada de estar profundamente implicada en todos los problemas relativos a las enfermedades contagiosas en los países en desarrollo y de tener simultaneamente conocimiento de los logros cientificos de los países más privilegiados. Este mismo punto de vista fue expresado por el Consejo Asesor de la OMS sobre temas de Investigación Médica en su sesión de octubre de 1983. Puesto que el desarrollo de las vacunas en la mayoría de las áreas esta intimamente relacionado con el desarrollo de medios de diagnóstico (incluyendo reactivos), tales actividales, cuando son apropiadas, se consideran como parte del Programa. La humanidad se halla en el umbral de una nueva era en la tecnología del desarrollo y produción de vacunas, y corresponde a la OMS tomar el liderazgo de este esfuerzo.

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Résumé Les très impressionants progrès des sciences médicales au cours de ces dernières années ouvrent la perspective de vaccins nouveaux et plus efficaces contre les maladies contagieuses pour lesquelles il n'existe pas encore de vaccins, ou celles pour lesquelles les vaccins existants ne sont pas satisfaisants. Ces nouveaux développements comprennent l'identification, grâce à l'utilisation des anti-corps mono-clonaux, d'antigènes protecteurs et leur production par les techniques d'ADN-recombinant ou de synthèse peptidique. De plus, en ce qui concerne le fonctionnnement du système immunitaire, on dispose de beaucoup d'informations nouvelles susceptibles de constituer une base rationelle pour l'élaboration de nouveaux vaccins. En octobre 1983, l'OMS a organisé une réunion sur les nouvelles voies d'approche pour le développement des vaccins. Cette réunion a rassemblé d'éminents scientifiques dans les domaines de la microbiologie, de l'immunologie, de la biochimie, de la production des vaccins et du contrôle des vaccinations. Une recommendation majeure adressée à l'OMS a été d'établir d'urgence un programme pour le développement des vaccins. L'Organisation a répondu favorablement. Elle s'est déclarée d'accord pour constater que la convergence rapide des recherches en biotechnologie donne à l'OMS l'occasion de jouer un rôle crucial en encourageant, coordonnant et établissant des priorités en matière de nouveaux vaccins, de façon à ce que l'immense potentiel des progrès récents soit mis au service de tous les pays et pour leur plus grand bénéfice possible. L'OMS peut prendre avantage de sa position unique. Elle est, en effet, profondément engagée dans tous les problèmes relatifs aux maladies contagieuses dans le monde en développement, et, d'autre part, elle est informée des réalisations scientifiques dans les pays les plus privilégiés. La même vue générale a été exprimée par le Comité Consultatif de l'OMS pour la recherche médicale à sa session d'octobre 1983. Comme, dans la plupart des régions, le développement des vaccins est étroitement lié à celui des moyens de diagnostic (y compris les réactifs), ces dernières activités seront, lorsque cela est approprié, considérées comme faisant partie du Programme. L'humanité est aujourd'hui à la veille d'une ère nouvelle en ce qui concerne le développement et la production des vaccins, et il appartient à l'OMS de prendre la tête de cette entreprise.

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Invited paper presented at the VII International Conference on the Global Impacts of Applied Microbiology, Helsinki, 12–16 August 1985. Session 5     

A comparative study by electron microscopy of the structures of effective and ineffective nodules ofTrifolium subterraneum induced byRhizobium trifolii andRhizobium leguminosarum

Summary Bacteroid formation and haemoglobin pigment were observed 3 days after the appearance of nodules formed by the effectiveRhizobium trifolii strain TA1 onTrifolium subterraneum. Effective nodules were large and cylindrical and evidence of bacteroid degeneration did not appear until about 21 days. Electron microscopy of ineffective nodules formed byRhizobium trifolii strain 6 showed limited meristematic activity and vascular development, and infection threads were sparse. Degeneration of plant cells and bacteria was visible by 3 days and mostly complete by 14 days. Both types of nodules occurred randomly over the root system. In contrast, the ineffective nodules formed byRhizobium leguminosarum strains onTrifolium subterraneum, occurred mainly at lateral root junctions with vascular connections to either the primary or lateral root depending on strain. Infection thread development was widespread and most cells were invaded. The released bacteria became pleomorphic and rounded, the nodules became cylindrical, enlarged slightly but remained white. Degeneration was apparent at 5 days and complete by 14 days in nodules formed by strain 1020A, but nodules formed by strain 1013 degenerated more slowly and degenerate cells sometimes showed secondary invasion by vegetative rhizobia.

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Estudio comparativo mediante microscopia electronica de las estructuras de nodulos eficaces e ineficaces de Trifolium subterraneum inducidos por Rhizobium trifolii y Rhizobium leguminosarum

Resumen Se observó la formación de bacteroides y de (leg)hemoglobina tres días después de laapparación de nódulos formados por la cepaeficaz TA1 deRhizobium trifolii enTrifolium subterraneum. Los nódulos eficaces eran grandes y cilíndricos. No hubo evidencia de degeneración de bacteroides hasta pasados 21 dias. El estudió al microscopio electrónico de nódulos no eficaces formados por la cepa 6 deR. trifolii mostro una actividad meristemática reducida al igual que el desarrollo vascular, siendo escasas la lineas de infección. La degeneración de las células de la planta y de las bacterias era observable a los 3 días y practicamente completa a los 14. Los nódulos formados por ambas cepas se distribuyen al azar en todo el sistema radicular, en cambio, los nódulos ineficaces formados enT. subterraneum porR. leguminosarum se encuentran principalmente en conexiones vasculares laterales con raíces primarias o secundarias, dependiendo de la cepa. La línea de infección en este caso está ampliamente desarrollada y la mayoría de las células estan invadidas. Las bacterias que han sido liberadas se vuelven esféricas y pleomórficas, los nódulos se vuelven cilíndricos y aumentan ligeramente de tamaño pero permanecen blancos. La degeneración de los nódulos formados por la cepa 1020A era aparente a los 5 días y completa a los 14. Sin embargo, los nódulos formados por la cepa 1013 degeneraron más lentamente y las células degeneradas mostraron una invasión secundaria porRhizobium vegetativos.

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Etude comparative en microscopie électronique de la structure des nodules efficaces et inefficaces de Trifolium subterraneum induits par Rhizobium trifolii et Rhizobium leguminosarum

Résumé La formation de bactéroides et la production de leg-hémoglobine ont été observées 3 jours après l'apparition des nodules formés surTrifolium subterraneum par la souche efficace TA1 deRhizobium trifolii. Les nodules efficaces sont larges et cylindriques, et les signes de la dégénérescence en bactéroides n'apparaissent pas avant 21 jours. La microscopie électronique des nodules inefficaces formés par la souche 6 deR. trifolii montre une activité méristématique et un développement vasculaire faibles, et les filaments d'infection sont rares. La dégénérescence des cellules végétales et des bactéries est visible au bout de 3 jours et presque complète en 14 jours. Les deux types de nodules sont répartis au hasard sur le système racinaire. Par contre, les nodules inefficaces formés par les souches deR. leguminosarum surT. subterraneum sont répartis préférentiellement sur les jonctions racinaires latérales, les connections vasculaires étant, suivant la souche, dirigées vers la racine primaire ou vers la racine latérale. Le développement des filaments d'infection est très répandu et la plupart des cellulessont envahies. Les bactéries relâchées deviennent pléomorphes et arrondies; les nodules deviennent cylindriques et légèrement renflés, mais restent incolores La dégénérescence est apparente après 5 jours et complète en 14 jours dans les nodules formés par la souche 1020A, mais ceux formés par la souche 1013 dégénèrent plus lentement et les cellules dégénérées présentent parfois une invasion secondaire par des rhizobiums végétatifs.

     

Effects of cotyledons and nitrate on the nitrogen assimilation ofPhaseolus vulgaris

Summary In an experiment performed under greenhouse conditions usingPhaseolus vulgaris cv. Carioca inoculated withRhizobium strain CO5, effects of cotyledons and mineral nitrogen on the initial process of nitrogen assimilation were evaluated. Plants were maintained intact or had either both or half of both cotyledons removed six days after planting. Levels of mineral nitrogen corresponded to the addition of 0 or 1.5 mg N/plant/day three days before each of the four harvests (8, 10, 12 and 14 days after planting). Cotyledon removal generally decreased nodule number and dry weight and total nitrogenase activity, although there was no effect on specific nodule efficiency, but the nitrate reductase activity was increased in both shoots and roots. Mineral nitrogen decreased nodulation and nitrogenase activity when applied 9 and 11 days after planting, but increased shoot and root nitrate reductase activity and total nitrogen incorporation, indicating that plants could be nitrogen limited during the initial period of growth.

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Resumen En un experimento realizado en invernadero conPhaseolus vulgaris, cv. Carioca, inoculado conRhizobium (cepa CO5) fue evaluado los efectos de los cotiledones y del nitrógeno mineral en el proceso inicial de la assimilación de N. Las plantas fueron mantenidas intactas o con la mitad o todos los cotiledones retirados a los 6 dias despues de la siembra (DDS). El N mineral fue aplicado en la dosis de 0 ó 1.5 mg N/planta/dia, 3 dias antes de cada una de los 4 casechas realizadas (8, 10, 12 y 14 DDS). La retirada de los cotiledones generalmente disminuyó el número y el peso seco de los nódulos y la actividad de la nitrogenase, mas não hubo influencia en la eficiencia específica de los nódulos. La actividad de la nitrato reductasa aumentó tanto en la parte aérea como en las raíces. El nitrógeno mineral disminuyó la nodulación y la actividad de la nitrogenasa cuando la aplicación ocurrió a los 9 y 11 DDS, mas aumentó la actividad de la nitrato reductasa de las raíces y de la parte aérea, asi como el contenido de N en la planta, indicando que estas podrian estar limitadas por nitrógeno en la fase inicial de crescimento.

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Résumé Dans une expérimentation réalisée dans les conditions de serre au moyen dePhaseolus vulgaris cv Carioca inoculée avec la souche CO5 deRhizobium, on a évalué les effets de cotylédons et de l'azote minéral sur le processus initial de l'assimilation azotée. Les plants ont été soit maintenus intacts soit amputés des deux ou de la moitié des deux cotylédons, 6 jours après la plantation. Les teneurs en azote minéral correspondaient à l'ajout de 0 ou 1.5 mg d'azote par plant et par jour, trois jours avant chacune des 4 récoltes (8, 10, 12 et 14 jours après la plantation). L'amputation de cotyledon diminue d'une manière générale le nombre de nodules, le poids sec et l'activité totale de nitrogénase, bien qu'il n'y ait aucun effet sur l'efficience spécifique de nodule mais l'activité de nitrate réductase était augmentée tant dans les pousses que dans les racines. L'azote minéral a déterminé la nodulation et l'activité de nitrogénase lorsque l'application avait lieu les 9ème et 11ème jours après la plantation, mais elle a augmenté l'activité de nitrate réductase chez les pousses et les racines ainsi que l'incorporation totale d'azote, indiquant par là que la plante pouvait être limitée en azote durant la période initiale de croissance.

     

Survival ofRhizobium trifolii in soil following inoculation of arrowleaf clover

Summary Arrowleaf clover (Trifolium vesiculosum Savi) is an annual forage legume that is sown in south-eastern USA when temperature and moisture conditions may not be suitable for survival of inoculant rhizobia. Survival of two antibiotic-resistant strains of rhizobia on seed or quartz particles was evaluated under controlled conditions in the laboratory. At 30°C and 75% r.h., lime coating of inoculated seed, soil pH (4.2 and 6.7), and surface or subsurface sowing of inoculated seed did not significantly (P = 0.05) affect the survival of either rhizobial strain. The use of gum arabic as an inoculant adhesive resulted in better rhizobial survival than sucrose or water, but even with gum arabic treatment the population of strain 162Y10 declined fromc. 10,000/seed to less than ten/seed in six days. Survival of strain 162Y15 appeared better andc. 200 rhizobia/seed survived for six days. When inoculated seed were incubated at 45°C, soil pH, method of sowing, lime coating of the seed, and r.h. (75% and 100%) did not influence rhizobial survival. The gum arabic adhesive enhanced survival over the use of sucrose but survival was still poor. No viable rhizobia were detected after two days of incubation. High r.h. (100%) and 30°C favoured survival and growth of both rhizobial strains when inoculated onto quartz particles placed on, or mixed into, soil at pH 4.2. Coating inoculated quartz particles with lime increased the growth of rhizobia under these conditions, but sucrose and gum arabic were equally effective as inoculant adhesives.

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Resumen Supervivencia de Rhizobium trifoliien el suelo después de la inoculación de trébol El trébol en punta de flecha arrowleaf (Trifolium vesiculosum Savi) es una leguminosa de forraje anual que se siembra en el S.E. de EUA en un periodo en el cual las condiciones de humedad y temperatura no suelen ser las adecuadas para la supervivencia de inóculo deRhizobium. La supervivencia en semillas o partículas de cuarzo de dos cepas deRhizobium resistentes a antibiôticos se evaluó bajo condiciones controladas en laboratorio. A 30°C y 75% de humedad relativa, ni el recubrimiento con cal de la semilla inoculada, ni la profundidad de la siembra (en superficie o no) ni el pH del suelo (4.2 y 6.7) alteraron significativamente la supervivencia de las dos cepas estudiadas. El uso de goma arábiga como adhesivo para el inóculo comparado con el uso de sucrosa o agua mejoró la supervivencia delRhizobium. Sin embargo incluso con el tratamiento con goma arábiga la población de la cepa 162Y10 declinó desde 10000/semilla hasta valores inferiores a 10/semilla en seis días. La cepa 162Y15 pareció tener mejor supervivencia y 200Rhizobium por semilla sobrevivieron a los seis días. Cuando las semillas inoculadas se incubaron a 45°C, el pH del suelo, el encalado de la semilla y la humedad relativa (75 y 100%) no influenciaron la supervivencia deRhizobium. El uso de goma arábiga mejoró relativamente la supervivencia aunque esta fue pobre de todos modos. No se detectaronRhizobium viables después de un periodo de incubación de dos días. Una elevada humedad relativa (100%) y una temperatura de 30°C favorecieron la supervivencia de ambas cepas cuando estas se inocularon en particulas de cuarzo, las cuales se situaron o, alternativamente, se mezclaron con suelo a pH 4.2. El recubrimiento con cal de las particulas de cuarzo inoculadas favoreció el crecimiento deRhizobium annque tanto sucrosa como goma arábiga fueron igualmente efectivos como adhesivos para el inóculo.

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Résumé Survie dans le sol de Rhizobium trifoliiaprès inoculation de trèfle sagittaire Le trèfle sagittaire (Trifolium vesiculosum Savi) est une légumineuse annuelle fourragère cultivée dans le Sud-Est des USA à une période de l'année où les conditions de température et d'humidité peuvent ne pas convenir à la survie de rhizobiums inoculés. La survie de deux souches de rhizobiums résistants aux antibiotiques sur des graines ou sur des particules de quartz a été evaluóe au laboratoire, dans des conditions contrôlées. A 30°C et r.h. 75%, l'enrobage dans la chaux des graines inoculées, le pH du sol (4, 2 et 6, 7) et le semis, soit en surface, soit recouvert, ne modifient pas significativement (P = 0,05) la survie des deux souches de rhizobiums. L'emploi de gomme arabique comme adhésif de l'inoculum assure une meilleure survie des rhizobiums que le saccharose ou l'eau. Mais, même avec la gomme arabique, la population de la souche 162Y10 décroit en six jours de 10,000 à moins de dix cellules par graine. La survie de la souche 162Y15 semble meilleure: 200 cellules survivantes par graine au bout de six jours. Lorsque les graines inoculées sont incubées à 45°C, le pH du sol, la méthode de semis, l'enrobage de la graine dans la chaux et le r.h. (75 et 100%) n'ont pas d'influence sur la survie des rhizobiums. La gomme arabique améliore la survie mieux que le saccharose, mais trés faiblement. Après deux jours d'incubation, on ne trouve plus de rhizobiums viables. Un r.h. élevé (100%) et une température de 30°C améliorent la survie et la croissance des deux souches de rhizobiums lorsque celles-ci sont inoculées sur des particules de quartz ou mélangées au sol à pH 4, 2. L'enrobage par la chaux des particules de quartz inoculées accroit la survie des rhizobiums dans ces conditions, mais le saccharose et la gomme arabique sont aussi efficaces somme agents d'adhésion de l'inoculum.

     

Impact ofBacillus thuringiensis on pest control with emphasis on genetic manipulation

Summary This paper will bringBacillus thuringiensis (B.t.) into scientific and industrial perspective, then look at the future, particularly at genetics. Since its discovery in 1911,B.t. has had fluctuating impacts on science and on the pest control industry. In the late 1950s, impact on industry was expected because of the great advantages possessed byB.t.. These include its safety for man and wild life, specificity to important groups of insect pests and rapid action due to the unique crystals of toxic protein formed at sporulation. Toxins in these crystals were new to science. However, many constraints—largely unrealised—resulted in its usage increasing unevently, although exponentially, to its present level of several thousand tons per year. Among the most important constraints are its failure to spread in insect infestations and the action of the crystal toxins only as larvicidal stomach poisons, so that application has to be even and frequent. The moderate and variable potency of early products made their use expensive. By 1972, wide ranging research into constraints increased efficacy ofB.t. byca. 100-fold against the commonest assay species,Trichoplusia ni. Industry adopted one very good strain, HD-1. Later, an organised International Selection Programme revealed strains up to 60-fold more potent than HD-1 against certain pests. Studies on the chemistry and modes of action of the crystal toxins explained many differences, indicating how genetic manipulation might lead to dramatic progress. Up to 1980, manipulation ofB.t. was laborious. In two years, single genes encoding toxins were found on plasmids and a conjugation-like process was discovered that effected plasmid exchange at high frequencies, so recombinants could be screened directly by insect bioassay. Strains were tailored with greater potency and/or a better host range than HD1: some were patented. Progress inB.t. has been almost comparable to that in the production of antibiotics. Genetic engineering withB.t. began with the cloning and expression of toxin gene in other bacteria. From these, it can be inserted directly into bacteria inhabiting plant rhizospheres, with the aim of killing root feeding caterpillars. Using further vectors, a gene has been transferred to and expressed in the tobacco plant, making the plant toxic to caterpillars. In future, sequencing ofB.t. DNA should permit more precise insertions into more microorganisms and plants. The very powerful promoter sequence of the toxin gene might be used to improve yields of products of other bacteria beyond the realm of insect control. Recent phases ofB.t. research have had strong impact on science, and industry should increasingly reap benefits from it. However, there are many problems in the developent of industrial products and some ideas may fail at various stages.

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Resumen Este trabajo pretende poner aBacillus thuringiensis (B.t.) en perspectiva tanto en el campo científico como en el industrial para luego contemplar su posible futuro, especialmente en cuanto hace referencia a su ingeniería genética. Desde su descubrimiento en 1911,B.t. ha tenido una serie fluctuante de impactos en el campo científico y en la industria relacionada con el control de plagas. A finales de los años 50 se preveía su impacto industrial a causa de las grandes ventajas que poseíaB.t. que incluyen su seguridad para el hombre y la vida silvestre, especificidad para importantes grupos de plagas de insectos y una acción rapida debido a la singularidad de los cristales de proteina tóxica formados durante la esporulación. Las toxinas de estos cristales eran nuevas para la ciencia. Sin embargo, muchas dificultades no percibidas en su tiempo han resultado en un incremento, aunque exponencial, desigual en el uso deB.t. hasta llegar a los niveles actuales de varios miles de toneladas al año. Entre los problemas mas importantes esta el fracaso en conseguir la propagación de la infestación y la limitación de la toxina de los cristales que actua solo como veneno estomacal de las larvas, lo que conlleva la necesidad de aplicaciones regulares y frecuentes. La escasa y variable efectividad de los productos iniciales hizo que su uso fuera costoso. En 1972 un amplio estudio acerca de estos problemas incrementó unas 100 veces la eficacia deB.t. contraTrichoplusia ni., la mas común de las especies utilizadas en las pruebas de laboratorio. La industria adoptó una cepa muy buena, la HD-1. Mas tarde la organización de un Programa de Selección Internacional reveló la existencia de cepas hasta 60 veces mas potentes que HD-1 contra determinadas plagas. Estudios de la estructura química y de los mecanismos de acción de estas toxinas explicaron muchas de las diferencias encontradas, indicando como la manipulación genética podía conducir a importantes progresos. Hasta 1980 la manipulación deB.t. fue laboriosa. En dos años se encontraron en plásmidos genes individuales codificando toxinas y se descubrió un proceso similar a una conjugación que efectuaba un intercambio de plásmidos a altas frecuencias, pudiendose, por lo tanto, probar los recombinantes directamente, mediante bioensayos con insectos. Se crearon cepas con mayor potencia y/o un mayor rango de huespedes que HD-1, algunas fueron patentadas. El progreso enB.t. ha sido casi comparable al de la producción de antibióticos. La ingeniería genética conB.t. empezó por la clonación y expresión del gen que codifica para la toxina en otras bacterias. A partir de estas el gen puede insertarse directamente en bacterias que viven en la rizosfera de las plantas con el propósito de mater orugas que se alimentan de raices. Utilizando otros vectores un gen ha sido transferido y expresado en plantas de tabaco, convirtiendo a la planta en toxica para las orugas. En el futuro la posibilidad de secuenciar ADN deB.t. permitirá inserciones mas precisas en un mayor numero de microorganismos y plantas. La secuencia del promotor del gen de la toxina podría ser empleada para mejorar la producción de determinadas sustancias por bacterias sin relación con el control de plagas. Recientes progresos en el estudio deB.t. han causado un fuerte impacto en distintos campos científicos y la industria debería incrementar sus beneficios a partir de ellos. Sin embargo, el desarrollo de productos industriales presenta muchos problemas y la realización de algunas ideas puede fallar en distintos estadíos.

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Résumé Ce travail a pour but d'analyser les perspectives scientifiques et industrielles deBacillus thuringiensis (B.t.) et comporte, en outre, des prévisions concernant plus particulièrement la génétique. La découverte deB.t. en 1911 s'est répercutée de façon fluctuante sur la science et sur l'industrie des insecticides. A la fin des années 50, on s'attendait, du fait des grands avantages que présenteB.t., à d'importantes répercussions industrielles. Ces avantages comprennent l'inocuité pour l'homme et la vie sauvage, la spécificité à l'égard de groupes importants d'insectes nuisibles et la rapidité d'action des cristaux de protéine toxique formés pendant la sporulation. Les toxines de ces cristaux constituaient une nouveauté scientifique. Cependant, plusieurs contraintes—la plupart imprévues—ont eu pour conséquence que les applications pratiques ne se sont développées que de façon irrégulière, bien que exponentiellement, jusqu'au présent niveau d'une production de quelques milliers de tonnes par an. Parmi les contraintes les plus importantes figurent l'absence de propagation spontanée dans les populations d'insectes traitées, et la fait que les cristaux toxiques n'agissent que comme un larvicide à action stomacale, de telle sorte que les traitements dans la nature doivent être homogènes et fréquents. L'efficité médiocre et variable des premiers produits rendait leur emploi onéreux. Vers 1972, les vastes recherches entreprises sur ces contraintes ont accru l'efficacité deB.t. d'environ 100 fois à l'égard de l'espèce la plus souvent utilisée pour les tests,Trichophusia ni. L'industrie a adopté la trés bonne souche HD-1. Ultérieurement, un Programme International de Sélection a mis en évidence des souches qui sont jusqu'à 60 fois plus actives que HD-1 à l'égard de certains insectes nuisibles. Des études sur la chimie et les modes d'action des cristaux toxiques ont expliqué beaucoup de points et montré comment les manipulations génétiques peuvent conduire à des progrès sensationnels. Jusqu'à 1980, la manipulation deB.t. était laborieuse. En deux ans, des gènes isolés codant pour les toxines ont été trouvés sur des plasmides et il a été découvert un processus de conjugaison, réalisant à haute fréquence des échanges de plasmides, de sorte qu'il a été possible de trier directement les recombinants par essais sur insectes. Des souches ayant une activité plus puissante et/ou un spectre d'hôtes meilleur que HD-1 ont été construites et certaines ont été brevetées. Le progrès réalisé avecB.t. est preque comparable à celui obtenu pour la production des antibiotiques. Les manipulations génétiques avecB.t. ont commencé par le clonage et l'expression d'un gène de toxine dans d'autres bactéries. A partir de celles-ci, le gène peut être transféré directement à des bactéries vivant dans la rhizosphère des plantes, ceci dans le but de tuer les chenilles qui se nourissent aux dépens des racines. En employant d'autres vecteurs, une gène de toxine a été transféré au tabac et s'y est exprimé, rendant ainsi la plante toxique pour les chenilles. A l'avenir, le sequençage de l'ADN deB.t. dervait permettre des insertions plus précises dans un plus grand nombre de micro-organismes et de plantes. Le très puissant promoteur du gène de la toxine pourrait aussi, en dehors du domaine de la lutte contre les insectes, être utilisé pour améliorer le rendement des produits d'autres bactéries. Toutefois, il persiste encore beacoup de problèmes au sujet du développement des produits industriels, et certaines idées peuvent échouer à divers stades.

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Invited paper presented at the VII International Conference on the Global Impacts of Applied Microbiology, Helsinki, 12–16 August 1985. Session 8.     

MIRCENs: Mechanism for international co-operation in applied microbiology and biotechnology

Summary In order that developing countries reach industrial parity with the technologically advanced societies, international co-operation utilizes the twin vehicles of bilateral and multilateral assistance, which are built around the cornerstone of technology transfer. Broadly speaking, technology transfer from North to South has mirrored goals and technological growth patterns that are common to the industrialized societies. A factor often overlooked is the direct local participation of local scientists vis-à-vis local decision-makers, in the various stages of developing, implementing and maintaining sustained self-reliant and self-developed technological growth. The evolution, the achievements and the future prospects of the MIRCEN—a global network of core-MIRCEN laboratories and their regional networks, along with those in the industrialized societies, self-recommends itself as an apt mechanism for national development and international co-operation in applied microbiology and biotechnology.

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Resumen Para que los países en desarrollo alcancen la igualdad con sociedades tecnológicamente más avanzadas, la cooperación internacional utiliza la asistencia uni y/o bilateral que se articula en torno a la transferencia de tecnología. En términos generales, las transferencias tecnológicas Norte-Sur han reflejado objetivos y modelos de crecimiento tecnológico comunes a los de las sociedades industrializadas. Un factor, a menudo olvidado, es la participación directa de científicos junto con los responsables locales en la toma de decisiones, durante los distintos estadios de desarrollo, aplicación y mantenimiento de un crecimiento tecnológico autosuficiente y desarrollado localmente. La evolución, resultados y proyectos de futuro de los MIRCENs, formados por una red global de centros-nucleo MIRCEN con su correspondiente red regional, hacen que estos se constituyan en un mecanismo idoneo para el desarrollo nacional y la cooperación internacional.

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Résumé Dans l'intention d'aider les pays en voie de développement à atteindre la parité avec les sociétés technologiquement avancées, la coopération internationale a recours à des assistances à la fois bilatérales et multilatérales, établies autour de la pierre angulaire que sont les transferts de technologie. Les transferts de technologie du Nord vers le Sud reflètent en gros les objectifs et les progrès technologiques des sociétés industrialisées. Un facteur souvent négligé est le concours direct que les scientifiques locaux peuvent apporter aux décideurs de leur pays, et cela aux différents stades du développement, de la mise en oeuvre et de la maintenance des réalisations biotechnologiques locales. L'évolution, les réalisations pratiques et les perspectives d'avenir des MIRCEN-réseau mondial de laboratoires MIRCEN proprement dits, associés à des groupes régionaux et à des laboratoires des sociétés industrialisées—se révèle constituer un mécanisme approprié pour promouvoir les développements nationaux et la coopération internationale en microbiologie appliquée et en biotechnologie.

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Invited paper presented at the VII International Conference on the Global Impacts of Applied Microbiology, Helsinki, 12–16.8.1985. Session 2     

Mycobacterial disease—a challenge to biotechnology

Summary The two principal mycobacterial diseases — tuberculosis and leprosy — remain major causes of human suffering in many parts of the world. The struggle against these diseases has been hampered by the inadequacy of methods for their diagnosis, prevention and therapy. Improvements in diagnostic methods, especially for tuberculosis, are required as existing bacteriological techniques are time consuming and insensitive, but immunological tests suffer from a lack of specificity and a failure to distinguish active disease from past sensitization. Tests are required that will either detect the presence of mycobacterial antigens or the occurrence of immune reactions specific to active infection. Prophylaxis by BCG vaccine is never complete and in some regions appears virtually ineffective. In order to determine the reason for this variation, to produce better vaccines, and to use BCG more effectively, a deeper understanding of the immune reactions in mycobacterial disease is required. In particular, the bacterial determinants of virulence and protection and the mode of action of BCG require detailed study. The therapy of tuberculosis and, to a lesser extent, leprosy has undergone an extensive transformation since the introduction of rifampicin. Nevertheless the cost of modern short course regimens for tuberculosis limit their application. Even shorter regimens, made possible by more potent bactericidal drugs or by agents that stimulate the host's defences are thus required. Recent advances in biotechnology could therefore lead to significant advances in the control of these diseases but only if they are integrated into local, self-reliant public health initiatives.

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Enfermedades producidas por microbacterias. Un desafío a la biotecnologia

Resumen La dos principales enfermedades producidas por micobacterias — tuberculosis y lepra —persisten como las causas más importantes del sufrimiento humano en muchas partes del mundo. La lucha contra estas enfermedades se ha visto dificultada por lo inadecuado de los métodos para su diagnosis, prevención y terapia. Es necesaria una mejora de los métodos de diagnosis, especialmente en el caso de la tuberculosis, ya que las técnicas bacteriológicas existentes son poco sensibles y consumen mucho tiempo y los tests inmunológicos son inespecíficos y no permiten distinguir entre la enfermedad activa y la sensibilidad adquirida. Se necesitan tests capaces de detectar la presencia de antígenos microbacterianos o la existencia de reacciones de inmunización específicas de la infección activa. La profilaxis con la vacuna BCG no es nunca completa y en algunas regiones es virtualmente enefectiva. Con objeto de determinar las razones de esta variación, de producir mejores vacunas y de usar la BCG de forma más eficiente, se necesita entender con más profundidad las reacciones de inmunización en las enfermedades por micobacterias. En particular los determinantes bacterianos de la virulencia y de la protección y la forma de actuar de la BCG precisan de un estudio detallado. La terapia de la tuberculosis y en menor grado la de la lepra, han sufrido una extensa transformación desde la introducción de la rifampicina. Sin embargo, el costo de los modernos tratamientos a corto plazo de la tuberculosis limítan su aplicación. Se requieren tratamientos aún más cortos basados en el desarrollo de drogas bactericidas más potentes o de agentes que estimulen las defensas del enfermo. Los recientes avances en biotecnología podrían por tanto conducir a avances importantes en el control de estas enfermedades pero solamente si se integran en iniciativas médicas públicas consistentes.

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Les maladies à mycobactéries — Un enjeu pour les biotechnologies

Résumé Les deux principales maladies à mycobactéries — la tuberculose et la lèpre — sont toujours des causes majeures de souffrance humaine dans de nombreuses parties du monde. La lutte contre ces maladies est entravée par l'inadéquation des méthodes diagnostiques, préventives et thérapeutiques. Spéciallement en ce qui concerne la tuberculose, l'amélioration des moyens de diagnostic est rendue nécessaire par le fait que les techniques bactériologiques existantes sont longues et peu sensibles, et que les tests immunologiques, n'étant pas spécifiques, ne permettent pas de distinguer entre une maladie en évolution et une sensibilisation ancienne. On a besoin de tests permettant de déceler soit la présence d'antigènes mycobactériens, soit l'apparition de réactions immunitaires spécifiques au cours d'une infection évolutive. La prophylaxie par le BCG n'est jamais complète et parait être pratiquement inefficace dans certaines régions. Pour expliquer cette variation géographique, produire de meilleurs vaccins, et utiliser le BCG efficacement, il convient de mieux connaître les réactions immunitaires au cours des maladies à mycobactéries. En particulier, les déterminants bactériens de la virulence et de la protection, ainsi que le mode d'action du BCG sont à approfondir. La rifampicine a considérablement transformé la thérapeutique de la tuberculose et, à un moindre degré, de la lèpre. Néanmoins, le coût des nouveaux traitements intensifs de la tuberculose limite leur application. Il est nécessaire que des médicaments bactéricides plus puissants ou des agents stimulant les défenses de l'hôte puissent raccourcir encore davantage la durée des traitements. Le progrès biotechnologique peut donc améliorer de façon significative le contrôle des maladies considérées, à la seule condition que ce but soit volontairement intégré dans les initiatives locales en matière de santé publique.