Changes in nuclear phenotypes following cold shock in Panstrongylus megistus (Burmeister)

The nuclear phenotypes of Malpighian tubule epithelial cells of 5th instar male nymphs of the blood-sucking insect Panstrongylus megistus were studied immediately after a short (1 h) cold shock at 0ºC, and 10 and 30 days later. The objective was to compare the responses to a cold shock with those known to occur after hyperthermia in order to provide insight into the cellular effect of cold in this species. Nuclei which usually exhibited a conspicuous Y chromosome chromocenter were the most frequent phenotype in control and treated specimens. Phenotypes in which the heterochromatin was unravelled, or in which there was nuclear fusion or cell death were more abundant in the shocked specimens. Most of the changes detected have also been found in heat-shocked nymphs, except for nuclear fusion which generates giant nuclei and which appeared to be less effective or necessary than that elicited after heat shock. Since other studies showed that a short cold shock does not affect the survival of more than 14% of 5th instar nymphs of P. megistus with domestic habit and can induce tolerance to a prolonged cold shock, heat shock proteins proteins are probably the best candidates for effective protection of the cells and the insects from drastic damage caused by low temperature shocks.

Changes in nuclear phenotype frequencies following sequential cold shocks in Triatoma infestans (Hemiptera, Reduviidae)

The nuclear phenotypes of Malpighian tubule cells in fifth instar nymphs of Triatoma infestans, one of the most important vectors of Chagas disease, were studied following sequential shocks at 0ºC, separated by intervals of 8 h and 24 h at 30ºC, under conditions of moderate fasting and full nourishment. The insects pertained to colonies reared in the laboratory and originated from domestic specimens collected in the Brazilian states of São Paulo (north) and Minas Gerais (south). Since nuclear phenotypes in this species are affected by single cold shocks, it was expected that these phenotypes could also be changed by sequential shocks. Nuclear phenotypes indicative of mechanisms of cell survival (nuclear fusion and heterochromatin decondensation) and cell death (apoptosis and necrosis) were observed concomitantly in all the conditions tested. Nuclear fusion and heterochromatin decondensation were not found relevant for the presumed acquisition of the cold-hardening response in T. infestans. The decreased frequency of apoptosis and necrosis following sequential cold shocks including under fasting conditions, indicated that tolerance to sequential cold shocks occurred in T. infestans of the mentioned origin.

Effect of sequential heat and cold shocks on nuclear phenotypes of the blood-sucking insect, Panstrongylus megistus (Burmeister) (Hemiptera, Reduviidae)

Thermal shocks induce changes in the nuclear phenotypes that correspond to survival (heterochromatin decondensation, nuclear fusion) or death (apoptosis, necrosis) responses in the Malpighian tubules of Panstrongylus megistus. Since thermal tolerance increased survival and molting rate in this species following sequential shocks, we investigated whether changes in nuclear phenotypes accompanied the insect survival response to sequential thermal shocks. Fifth instar nymphs were subjected to a single heat (35 or 40°C, 1 h) or cold (5 or 0°C, 1 h) shock and then subjected to a second shock for 12 h at 40 or 0°C, respectively, after 8, 18, 24 and 72 h at 28°C (control temperature). As with specimen survival, sequential heat and cold shocks induced changes in frequency of the mentioned nuclear phenotypes although their patterns differed. The heat shock tolerance involved decrease in apoptosis simultaneous to increase in cell survival responses. Sequential cold shocks did not involve cell/nuclear fusion and even elicited increase in necrosis with advancing time after shocks. The temperatures of 40 and 0ºC were more effective than the temperatures of 35 and 5ºC in eliciting the heat and cold shock tolerances, respectively, as shown by cytological analysis of the nuclear phenotypes. It is concluded that different sequential thermal shocks can trigger different mechanisms of cellular protection against stress in P. megistus, favoring the insect to adapt to various ecotopes.

The second internal transcribed spacer of nuclear ribosomal DNA as a tool for Latin American anopheline taxonomy: a critical review

Among the molecular markers commonly used for mosquito taxonomy, the internal transcribed spacer 2 (ITS2) of the ribosomal DNA is useful for distinguishing among closely-related species. Here we review 178 GenBank accession numbers matching ITS2 sequences of Latin American anophelines. Among those, we found 105 unique sequences corresponding to 35 species. Overall the ITS2 sequences distinguish anopheline species, however, information on intraspecific and geographic variations is scarce. Intraspecific variations ranged from 0.2% to 19% and our analysis indicates that misidentification and/or sequencing errors could be responsible for some of the high values of divergence. Research in Latin American malaria vector taxonomy profited from molecular data provided by single or few field capture mosquitoes. However we propose that caution should be taken and minimum requirements considered in the design of additional studies. Future studies in this field should consider that: (1) voucher specimens, assigned to the DNA sequences, need to be deposited in collections, (2) intraspecific variations should be thoroughly evaluated, (3) ITS2 and other molecular markers, considered as a group, will provide more reliable information, (4) biological data about vector populations are missing and should be prioritized, (5) the molecular markers are most powerful when coupled with traditional taxonomic tools.

Cloning and molecular characterization of Trypanosoma cruzi U2, U4, U5, and U6 small nuclear RNAs

Small nuclear RNAs (snRNAs) are important factors in the functioning of eukaryotic cells that form several small complexes with proteins; these ribonucleoprotein particles (U snRNPs) have an essential role in the pre-mRNA processing, particularly in splicing, catalyzed by spliceosomes, large RNA-protein complexes composed of various snRNPs. Even though they are well defined in mammals, snRNPs are still not totally characterized in certain trypanosomatids as Trypanosoma cruzi. For this reason we subjected snRNAs (U2, U4, U5, and U6) from T. cruzi epimastigotes to molecular characterization by polymerase chain reaction (PCR) and reverse transcription-PCR. These amplified sequences were cloned, sequenced, and compared with those other of trypanosomatids. Among these snRNAs, U5 was less conserved and U6 the most conserved. Their respective secondary structures were predicted and compared with known T. brucei structures. In addition, the copy number of each snRNA in the T. cruzi genome was characterized by Southern blotting.

A preliminary analysis of the population genetics and molecular phylogenetics of Onchocerca volvulus (Nematoda: Filarioidea) using nuclear ribosomal second internal transcribed spacer sequences

Nuclear internal transcribed spacer 2 (ITS2) rDNA sequences were used for a molecular phylogenetics analysis of five Onchocerca species. The sister species of the human parasite O. volvulus was found to be the cattle parasite O. ochengi and not O. gibsoni, contrary to chromosomal evidence. The genetic differentiation of two African populations (representing the two African strains) and a Brazilian population of O. volvulus was also studied. Phylogenetic and network reconstruction did not show any clustering of ITS2 alleles on geographic or strain grounds. Furthermore, population genetics tests showed no indication of population differentiation but suggested gene flow among the three populations.

CA88, a nuclear repetitive DNA sequence identified in Schistosoma mansoni, aids in the genotyping of nine Schistosoma species of medical and veterinary importance

CA88 is the first long nuclear repetitive DNA sequence identified in the blood fluke, Schistosoma mansoni. The assembled S. mansoni sequence, which contains the CA88 repeat, has 8,887 nucleotides and at least three repeat units of approximately 360 bp. In addition, CA88 also possesses an internal CA microsatellite, identified as SmBr18. Both PCR and BLAST analysis have been used to analyse and confirm the CA88 sequence in other S. mansoni sequences in the public database. PCR-acquired nuclear repetitive DNA sequence profiles from nine Schistosoma species were used to classify this organism into four genotypes. Included among the nine species analysed were five sequences of both African and Asian lineages that are known to infect humans. Within these genotypes, three of them refer to recognised species groups. A panel of four microsatellite loci, including SmBr18 and three previously published loci, has been used to characterise the nine Schistosoma species. Each species has been identified and classified based on its CA88 DNA fingerprint profile. Furthermore, microsatellite sequences and intra-specific variation have also been observed within the nine Schistosoma species sequences. Taken together, these results support the use of these markers in studying the population dynamics of Schistosoma isolates from endemic areas and also provide new methods for investigating the relationships between different populations of parasites. In addition, these data also indicate that Schistosoma magrebowiei is not a sister taxon to Schistosoma mattheei, prompting a new designation to a basal clade.

New insights into trypanosomatid U5 small nuclear ribonucleoproteins

Several protozoan parasites exist in the Trypanosomatidae family, including various agents of human diseases. Multiple lines of evidence suggest that important differences are present between the translational and mRNA processing (trans splicing) systems of trypanosomatids and other eukaryotes. In this context, certain small complexes of RNA and protein, which are named small nuclear ribonucleoproteins (U snRNPs), have an essential role in pre-mRNA processing, mainly during splicing. Even though they are well defined in mammals, snRNPs are still not well characterized in trypanosomatids. This study shows that a U5-15K protein is highly conserved among various trypanosomatid species. Tandem affinity pull-down assays revealed that this protein interacts with a novel U5-102K protein, which suggests the presence of a sub-complex that is potentially involved in the assembly of U4/U6-U5 tri-snRNPs. Functional analyses showed that U5-15K is essential for cell viability and is somehow involved with the trans and cis splicing machinery. Similar tandem affinity experiments with a trypanonosomatid U5-Cwc21 protein led to the purification of four U5 snRNP specific proteins and a Sm core, suggesting U5-Cwc-21 participation in the 35S U5 snRNP particle. Of these proteins, U5-200K was molecularly characterized. U5-200K has conserved domains, such as the DEAD/DEAH box helicase and Sec63 domains and displays a strong interaction with U5 snRNA.

A nuclear ribosomal DNA pseudogene in triatomines opens a new research field of fundamental and applied implications in Chagas disease

A pseudogene, designated as "ps(5.8S+ITS-2)", paralogous to the 5.8S gene and internal transcribed spacer (ITS)-2 of the nuclear ribosomal DNA (rDNA), has been recently found in many triatomine species distributed throughout North America, Central America and northern South America. Among characteristics used as criteria for pseudogene verification, secondary structures and free energy are highlighted, showing a lower fit between minimum free energy, partition function and centroid structures, although in given cases the fit only appeared to be slightly lower. The unique characteristics of "ps(5.8S+ITS-2)" as a processed or retrotransposed pseudogenic unit of the ghost type are reviewed, with emphasis on its potential functionality compared to the functionality of genes and spacers of the normal rDNA operon. Besides the technical problem of the risk for erroneous sequence results, the usefulness of "ps(5.8S+ITS-2)" for specimen classification, phylogenetic analyses and systematic/taxonomic studies should be highlighted, based on consistence and retention index values, which in pseudogenic sequence trees were higher than in functional sequence trees. Additionally, intraindividual, interpopulational and interspecific differences in pseudogene amount and the fact that it is a pseudogene in the nuclear rDNA suggests a potential relationships with fitness, behaviour and adaptability of triatomine vectors and consequently its potential utility in Chagas disease epidemiology and control.

Estudo da deformação de um Vertissolo por meio da tomografia computadorizada de dupla energia simultânea

Utilizando o método da tomografia de duplo feixe de raios gama, foi estudada a variação da densidade de um Vertissolo com a umidade em experimentos de laboratório. Para tanto, foram utilizadas imagens tomográficas de amostras de solo provenientes da atenuação de dois feixes de radiação gama, um de 137Cs e outro de 241Am, os quais forneceram duas equações de atenuação que permitiram determinar duas incógnitas: densidade do solo e umidade. As amostras foram montadas com um mesmo valor inicial de densidade do solo e submetidas a diferentes graus de hidratação. Os resultados mostraram que: (1) o sistema permitiu a determinação da umidade e densidade do solo satisfatoriamente; (2) houve uma variação de aproximadamente 23% no volume das amostras desestruturadas entre a condição seca e saturada; (3) possibilitou a análise da expansividade das amostras deformadas pelo modelo das três retas, o qual permitiu verificar a variação do volume específico do solo durante todo o intervalo de umidade estudado, bem como o conhecimento de alguns pontos característicos importantes da curva de deformação do solo.

Avaliação de atributos de Latossolo Bruno e de Terra Bruna Estruturada da região de Guarapuava, Paraná, por meio de sua energia refletida

Este trabalho teve por objetivo estudar espectralmente amostras de Latossolo Bruno e Terra Bruna Estruturada, provenientes de rochas vulcânicas ácidas na região Centro Sul do estado do Paraná, nas profundidades de 0-20 e 40-60 cm. Foram realizadas a caracterização, discriminação e previsão dos atributos desses solos por meio de sua energia refletida, obtidas em laboratório, pelo sensor IRIS, na faixa espectral de 400 a 2.500 nm. Foi possível discriminar os solos pela intensidade de reflectância e feições de absorção, apesar de apresentarem altos teores de óxidos de ferro, matéria orgânica e textura muito argilosa. A análise discriminante foi 100% eficiente na separação dos solos por sua energia refletida. A gibbsita, a matéria orgânica, a CTC e a tonalidade e a intensidade da cor foram os atributos dos solos que apresentaram equações múltiplas com coeficientes de correlação mais elevados, para sua previsão, por meio da energia refletida.

Índice de desagregação do solo baseado em energia ultra-sônica

A estabilidade de agregados tem sido determinada por meio de peneiramento úmido, impacto de gotas e, mais recentemente, sonificação. O objetivo deste trabalho foi propor um índice baseado em níveis de energia ultra-sônica para expressar a estabilidade de agregados, utilizando material de horizontes A e B de Latossolo Roxo e Terra Roxa Estruturada. Agregados de 4,76 a 7,93 mm foram submetidos a níveis crescentes de energia ultra-sônica. O índice de dispersão (massa de agregados secos e, ou, partículas < 0,053 mm/massa inicial de agregados) foi plotado em função da energia correspondente para dispersão de cada amostra. As curvas de dispersão foram linearizadas, dividindo-se a energia pelo índice de dispersão, obtendo-se uma equação do tipo EA/ID = a + bEA. O índice de desagregação foi obtido, dividindo-se os termos b/a da equação, tendo como unidade mL J-1. Quanto menor o índice de desagregação, maior a estabilidade de agregados, principalmente para amostras dos horizontes A de ambos os solos. A vantagem desse índice sobre um único nível de energia ou mesmo o diâmetro médio geométrico se deve ao fato de ele considerar toda a faixa de energia empregada na curva de dispersão.

Efeito da desinfestação do solo pelo uso da energia solar sobre fungos micorrízicos arbusculares

O uso da energia solar como método de desinfestação do solo apresenta como vantagens, além do baixo custo, ausência de riscos para a saúde humana e para o meio ambiente. Seus efeitos sobre microrganismos benéficos são, entretanto, pouco conhecidos. Objetivou-se, neste estudo, avaliar dois métodos de desinfestação do solo por meio da energia solar, quanto aos seus efeitos sobre fungos micorrízicos arbusculares (FMA). Os experimentos foram realizados na Embrapa Clima Temperado, Pelotas (RS), avaliando-se o efeito da solarização e de um coletor solar sobre uma população nativa de fungos micorrízicos. Após 30dias de tratamento, o potencial de inóculo de FMA, determinado pela técnica do número mais provável, foi reduzido em 93% pela solarização e em 99% pelo coletor solar. Verificou-se, ainda, que nas plantas de milho cultivadas em solo tratado durante dois dias no coletor solar, a colonização micorrízica foi, em média, inferior a 1%, não havendo colonização após nove dias de tratamento.

Energia livre da sorção de imazaquin em solos ácricos

O herbicida imazaquin apresenta um grupo funcional ionizável ácido e um básico, e seu comportamento no solo é dependente do pH, do conteúdo de carbono orgânico (CO) e dos teores de óxidos, principalmente em solos com carga variável. A energia livre (DG) da reacão de sorção de moléculas de 14C-imazaquin foi estudada em amostras superficiais e subsuperficiais de um Latossolo Vermelho acriférrico (LVwf), de um Latossolo Amarelo ácrico (LAw) e de um Nitossolo Vermelho eutroférrico (NVef), em quatro valores de pH. A equação de Freundlich foi ajustada aos resultados para determinação do coeficiente de sorção. Independentemente da profundidade de coleta das amostras, a estabilidade das formas sorvidas do imazaquin ao solo diminuiu com a elevação do pH. A sorção diminuiu, ou seja, a quantidade de moléculas remanescentes na solução do solo após o equilíbrio aumentou à medida que ocorreu a elevação do pH. Para todas as amostras, DG aumentou de forma mais abrupta nos valores de pH entre o valor da constante de dissociacão da molécula (pKa = 3,8) e pKa + 2 (= 5,8). Nesta faixa, a percentagem de moléculas aniônicas de imazaquin aumentou, favorecendo, desse modo, o aumento da repulsão eletrostática e da solubilidade da molécula em água. Dentre as amostras superficiais, o NVef apresentou maior quantidade de imazaquin sorvido, em razão da maior quantidade de CO e de argila, apresentando, conseqüentemente, menor valor de DG nos diferentes valores de pH. Entretanto, praticamente não ocorreu diferença entre as amostras subsuperficiais dos solos. Os resultados do DG de sorção evidenciaram a importância do pKa do pesticida, do potencial elétrico e da quantidade de óxidos na camada subsuperficial do solo para explicar o comportamento sortivo de herbicidas em solos tropicais altamente intemperizados.

Efeito da natureza do eletrólito e da força iônica na energia livre da reação de adsorção de níquel em solos

A adsorção é o principal processo responsável pelo acúmulo de metais pesados na superfície dos colóides do solo. O conhecimento detalhado desse fenômeno pode fornecer subsídios para o aprimoramento das práticas de remediação de solos contaminados. Avaliou-se a energia livre (deltaG0) de adsorção de Ni em amostras superficiais (0,0-0,2 m) e subsuperficiais (na maior expressão do horizonte B) de um Latossolo Vermelho acriférrico típico textura argilosa (LVwf) e de um Nitossolo Vermelho eutroférrico textura muito argilosa (NVef), utilizando-se soluções de NaCl e CaCl2 em três forças iônicas (1,0, 0,1 e 0,01 mol L-1). As amostras de solo receberam 2, 5, 10, 20, 30, 40, 50 e 70 mg dm-3 de Ni, na proporção solo:solução de 1:10. A adsorção de Ni pelos solos foi espontânea, visto que a deltaG0 apresentou valores negativos em todas as concentrações estudadas. Os valores de deltaG0 diminuíram com o aumento da dose de Ni adicionada. O NVef apresentou maior deltaG0 que o LVwf devido, principalmente, às suas características químicas e mineralógicas. Os horizontes superficiais apresentaram, em geral, maior deltaG0 em relação aos subsuperficiais, em razão do elevado teor de matéria orgânica encontrado em superfície. A deltaG0 foi maior para as menores forças iônicas do meio, tanto para CaCl2 quanto para NaCl.