Funktionsaufklärung von Atmungsproteinen in Insekten

Globine sind kleine globuläre Proteine mit nahezu ubiquitärem Vorkommen in allen Tiergruppen. Sie weisen eine typische Sandwichstruktur auf, die in der Regel aus acht α-Helices mit einer zentralen prosthetischen Häm-Gruppe besteht und die Proteine zur Bindung gasförmiger Liganden befähigt. Die Funktionen der Globine reichen von O2-Transport und – Speicherung, über eine Beteiligung bei der Entgiftung reaktiver Sauerstoff- und Stickstoffspezies bis hin zu sensorischen physiologischen Aufgaben. Innerhalb der Klasse der Insekten schien das Vorhandensein von Globinen zunächst auf Insekten mit offensichtlich hypoxischen Habitaten beschränkt zu sein. Die Entdeckung des Globins glob1 in Drosophila melanogaster deutete jedoch eine sehr viel weitere Verbreitung der Globine in Insekten an, die sich durch die Identifizierung von Globingenen in einer Vielzahl von normoxisch lebenden Insekten, wie z.B. Apis mellifera oder Aedes aegypti bestätigte. D. melanogaster besitzt drei Globine, glob1, glob2 und glob3. Glob1 ist eng mit anderen intrazellulären Insektenglobinen verwandt, was zu der Annahme führte, dass es sich bei glob1 um das ursprüngliche und bei glob2 und glob3 um abgeleitete D. melanogaster Globine handelt. Glob1 wird in allen Entwicklungsstadien exprimiert, wobei die Hauptexpressionsorte der Fettkörper und das Tracheensystem sind. Die Transkription des glob1 startet von zwei alternativen Promotoren (Promotor I und II), wodurch in Kombination mit alternativem Splicing vier Transkriptvarianten (Isoform A-D) entstehen, deren Translation jedoch in einer Proteinvariante (glob1) resultiert. Hypoxische Bedingungen führen zu einer vermutlich HIF (=‚hypoxia-inducible factor‘) -vermittelten Abnahme der glob1 Genexpression, wohingegen Hyperoxie eine leichte Zunahme der glob1 mRNA Menge bewirkt. Der mithilfe des UAS/Gal4- Systems erzeugte, RNAi-vermittelte glob1 Knockdown führt zu einer schlechteren Überlebensrate adulter Fliegen unter hypoxischen Bedingungen, einer verkürzten Erholungszeit nach hypoxischem Stupor in Weibchen sowie zu einer erhöhten Resistenz gegenüber dem ROS (=‘reactive oxygen species‘) -generierenden Herbizid Paraquat in Larven und adulten Weibchen. Diese Beobachtungen sprechen für eine Funktion des Drosophila glob1 innerhalb der O2-Versorgung. Unter hyperoxischen Bedingungen hingegen wurde kein Unterschied zwischen Fliegen mit wildtypischer und manipulierter glob1-Expression festgestellt, wodurch eine Beteiligung des glob1 bei der Entgiftung reaktiver Sauerstoffspezies als mögliche Funktion vorerst ausscheidet. Bei glob2 und glob3 handelt es sich um duplizierte Gene. Auf phylogenetischen Rekonstruktionen basierend konnte die Entstehung der Globin-Duplikate auf ein Duplikationsereignis vor der Radiation des Subgenus Sophophora vor mindestens 40 Millionen Jahren zurückgeführt werden. Die durchgeführten Analysen zur molekularen Sequenzevolution der Globin-Duplikate deuten darauf hin, dass glob2 und glob3 nach der Duplikation eine Kombination aus Sub- und Neo-Funktionalisierungsprozessen durchlaufen haben. Glob2 und glob3 zeigen eine deckungsgleiche mRNA Expression, die auf die männliche Keimbahn beschränkt ist. Aufgrund des hohen Konservierungsgrads der für die Häm- und O2-Bindung essentiellen Aminosäuren kann von der Funktionalität beider Proteine ausgegangen werden. Die streng auf die männliche Keimbahn begrenzte Expression von glob2 und glob3 deutet auf eine Rolle der Globin-Duplikate innerhalb der Spermatogenese hin, die möglicherweise in einem Schutz der Spermatogenese vor oxidativem Stress besteht. Auch eine Beteiligung beim korrekten Ablauf der Spermien-Individualisierung, beispielsweise durch Regulation von Apoptoseprozessen wäre denkbar.

Life history, ecology and the biogeography of strong genetic breaks among 15 species of PaciWc rockWsh, Sebastes

Strong genetic change over short spatial scales is surprising among marine species with high dispersal potential. Concordant breaks among several species signals a role for geographic barriers to dispersal. Along the coast of California, such breaks have not been seen across the biogeographic barrier of Point Conception, but other potential geographic boundaries have been surveyed less often.;We tested for strong-population structure in 11 species of Sebastes sampled across two regions containing potential dispersal barriers, and conducted a meta-analysis including four additional species. We show two strong breaks north of Monterey Bay, spanning an oceanographic gradient and an upwelling jet. Moderate genetic structure is just as common in the north as it is in the south, across the biogeographic break at Point Conception. Gene Xow is generally higher among deep-water species, but these conclusions are confounded by phylogeny. Species in the subgenus Sebastosomus have higher structure than those in the subgenus;Pteropodus, despite having larvae with longer pelagic phases. DiVerences in settlement behavior in the face of ocean currents might help explain these diVerences. Across similar species across the same coastal environment, we document a wide variety of patterns in gene Xow, suggesting that interaction of individual species traits such as settlement behavior with environmental factors such as;oceanography can strongly impact population structure

A New Cryptically Dioecious Species of Bush Tomato (Solanum) From the Northern Territory, Australia

A new species of dioecious Solanum from the Australian “Dioicum Complex” of Solanum subgenus Leptostemonum is described. Solanum cowiei Martine sp. nov., is allied with other members of this problematic lineage, but differs in its slender leaves, limited armature and diminutive habit. The species was first segregated by botanists at the Northern Territory Herbarium as Solanum sp. Litchfield (I.D. Cowie 1428); and specimens representing this species have also been referred to by Symon as Solanum sp. Fitzmaurice River. Collections suggest that this is an endemic of the sub-arid tropical zone of the Northern Territory. SEM images support initial assumptions that the new species is cryptically dioecious via production of inaperturate pollen grains in morphologically hermaphrodite flowers.

Revision of the Cumacean Family Leuconidae

The family Leuconidae currently contains 99 species. With the exception of Epileucon, all genera in the family were established by 1907. All new species have been subsequently assigned to those genera, gradually producing genera distinguishable on the basis of single characters. In this paper Epileucon is reduced to a subgenus of Leucon as proposed by Bacescu (1988), and the species of Leucon are further apportioned among the subgenera Leucon Kroyer, Macrauloleucon, new subgenus, Crymoleucon, new subgenus, and Alytoleucon, new subgenus. In addition, the new genera Ommatoleucon, Austroleucon, Nippoleucon, and Bytholeucon are proposed, and the genus Coricuma Watling and Breedy is added to this family. The new genus Americuma, with unclear family affiliations, is proposed for a species previously assigned to Heteroleucon. Complete diagnoses are provided for all genera and keys are given to all genera and species.

Revisión de las cactáceas argentinas

Revision of the Argentine Cactaceae. The autor corrects the name Echinopsis oreopogon for E. oreopepon as it was denominated, establishes a nov. nom. Gymnocalycium astertum for G. stellatum, records Pereskia aculeata and Phyllocactus oxypetalus as new species of the Argentine flora, studies Cereus lamprochlorus var. salinicola Speg., Opuntia sulphurea Gill. In Don emend. Schum., O. maculacantha Foerst., O. pampeana Speg- and gives the keys to distinguish the sections and subsections of the subgenus Platyopuntia with the respective list of the species belonging to the Argentine flora.

Macrobenthic abundance, biomass, productivity and production in the deep Arctic ocean

The few existing studies on macrobenthic communities of the deep Arctic Ocean report low standing stocks, and confirm a gradient with declining biomass from the slopes down to the basins as commonly reported for deep-sea benthos. In this study we have further investigated the relationship of faunal abundance (N), biomass (B) as well as community production (P) with water depth, geographical latitude and sea ice concentration. The underlying dataset combines legacy data from the past 20 years, as well as recent field studies selected according to standardized quality control procedures. Community P/B and production were estimated using the multi-parameter ANN model developed by Brey (2012). We could confirm the previously described negative relationship of water depth and macrofauna standing stock in the Arctic deep-sea. Furthermore, the sea-ice cover increasing with high latitudes, correlated with decreasing abundances of down to < 200 individuals/m**2, biomasses of < 65 mg C/m**2 and P of < 75 mg C/m**2/y. Stations under influence of the seasonal ice zone (SIZ) showed much higher standing stock and P means between 400 - 1400 mg C/m**2/y; even at depths up to 3700 m. We conclude that particle flux is the key factor structuring benthic communities in the deep Arctic ocean, explaining both the low values in the ice-covered Arctic basins and the high values along the SIZ.

Environmental analyses of cyclic Middle Eocene sediments and palynomorph records of ODP Hole 189-1172A

The influence of orbital precession on early Paleogene climate and ocean circulation patterns in the southeast Pacific region is investigated by combining environmental analyses of cyclic Middle Eocene sediments and palynomorph records recovered from ODP Hole 1172A on the East Tasman Plateau with climate model simulations. Integration of results indicates that in the marine realm, direct effects of precessional forcing are not pronounced, although increased precipitation/runoff could have enhanced dinoflagellate cyst production. On the southeast Australian continent, the most pronounced effects of precessional forcing were fluctuations in summer precipitation and temperature on the Antarctic Margin. These fluctuations resulted in vegetational changes, most notably in the distribution of Nothofagus (subgenus Brassospora). The climate model results suggest significant fluctuations in sea ice in the Ross Sea, notably during Austral summers. This is consistent with the influx of Antarctic heterotrophic dinoflagellates in the early part of the studied record. The data demonstrate a strong precessionally driven climate variability and thus support the concept that precessional forcing could have played a role in early Antarctic glaciation via changes in runoff and/or precipitation.

A phylogenetic perspective on P transposable element evolution in Drosophila

The P element, originally described in Drosophila melanogaster, is one of the best-studied eukaryotic transposable elements. In an attempt to understand the evolutionary dynamics of the P element family, an extensive phylogenetic analysis of 239 partial P element sequences has been completed. These sequences were obtained from 40 species in the Drosophila subgenus Sophophora. The phylogeny of the P element family is examined in the context of a phylogeny of the species in which these elements are found. An interesting feature of many of the species examined is the coexistence in the same genome of P sequences belonging to two or more divergent subfamilies. In general, P elements in Drosophila have been transmitted vertically from generation to generation over evolutionary time. However, four unequivocal cases of horizontal transfer, in which the element was transferred between species, have been identified. In addition, the P element phylogeny is best explained in numerous instances by horizontal transfer at various times in the past. These observations suggest that, as with some other transposable elements, horizontal transfer may play an important role in the maintenance of P elements in natural populations.

Revisão taxonômica e filogenia da Seção Myzorhynchella de Anopheles (Nyssorhynchus) (Diptera: Culicidae)

Anopheles é o gênero da família Culicidae mais estudado devido sua importância médica. Atualmente o gênero Anopheles compreende 472 espécies válidas que estão divididas em sete subgêneros. Os principais vetores de plasmódio da Malária no Brasil pertencem ao subgênero Nyssorhynchus, que inclui 39 espécies oficialmente reconhecidas e um número crescente de complexos de espécies crípticas que estão distribuídas em três Seções: Myzorhynchella, Albimanus e Argyritarsis. Atualmente a Seção Myzorhynchella é formada por seis espécies: An. lutzii, An. parvus, An. nigritarsis, An. guarani, An. antunesi e An. pristinus. Para o desenvolvimento da análise morfológica, observou-se material-tipo depositado em diferentes coleções, espécimes depositados na coleção entomológica da FSP/USP, além de outros obtidos em coletas realizadas durante o presente estudo em diferentes localidades do Brasil. As análises moleculares foram desenvolvidas a partir de espécimes obtidos nas coletas. Revisão taxonômica da Seção Myzorhynchella é apresentada, incluindo-se descrições de quatro novas espécies e redescrições das demais, informações sobre bionomia, importância médica, caracterização molecular, distribuição geográfica, estado de preservação do material-tipo, além de chaves de identificação de adultos, larva de quarto estádio e genitália masculina. Os resultados das análises filogenéticas utilizando sequências de ITS2, COI e Catalase indicam a existência de pelo menos doze espécies dentro da Seção Myzorhynchella, os espécimes que vêm sendo identificados como An. antunesi constitui um complexo formado por possíveis cinco espécies e aqueles de An. parvus e An. pristinus também podem representar complexos de espécies. As sequências de ITS2 podem ser utilizadas como marcador diagnóstico para espécies da Seção Myzorhynchella. Contudo, o estudo ainda demonstra que pouco se conhece sobre a diversidade de espécies de Anopheles que ocorrem em ambientes onde a malária ocorre em baixa endemicidade. Pelo número de espécies novas encontradas e pela escassez de trabalhos com espécies da Seção, fica evidente a necessidade de mais estudos.

Relações filogenéticas das espécies de Crenicichla Heckel, 1840 e Teleocichla Kullander, 1988 (Teleostei: Cichlidae)

São reconhecidos 90 nomes específicos válidos de Crenicichla e oito de Teleocichla. Juntos, os dois gêneros-alvo do presente estudo compreendem quase 1/5 da diversidade total de Cichlinae, subfamília neotropical de Cichlidae. Apesar das espécies de Crenicichla e Teleocichla formarem um clado bem corroborado através de filogenias baseadas tanto em dados morfológicos quanto em dados moleculares, as relações entre as suas espécies foram ainda pouco estudadas. Os dois estudos filogenéticos de Crenicichla conhecidos são parcialmente discordantes entre si e incorporaram apenas uma parcela da diversidade do grupo. Baseados apenas em dados moleculares, não foram acompanhados por um estudo de caracteres morfológicos que indicariam as sinapomorfias ou características diagnósticas para identificação dos grupos monofiléticos delimitados. No presente estudo, os principais objetivos consistem em testar o monofiletismo do grupo formado pelas espécies de Crenicichla e Teleocichla e identificar e definir unidades monofiléticas dentro desse grupo, com base na análise cladística de caracteres morfológicos. Como objetivo secundário, são testadas as recentes hipóteses de relações filogenéticas dessas espécies com as demais espécies de ciclídeos neotropicais. Foram incluídas todas as espécies válidas de Teleocichla e 54 espécies válidas de Crenicichla (60% das espécies válidas), além de uma espécie nova de Teleocichla e cinco prováveis espécies novas de Crenicichla. 20 representantes de diferentes linhagens de Cichlinae foram incluídos, totalizando 88 táxons terminais. As análises cladísticas foram realizadas a partir de uma matriz com 211 caracteres provenientes do estudo comparado de morfologia externa, incluindo padrões de colorido e osteologia. Além da análise com pesagens igualitárias, foram explorados também os resultados das análises com pesagem implícita utilizando diferentes valores da variável k e com pesagem sucessiva. A partir da comparação e discussão dos resultados obtidos a partir das diferentes análises, a topologia obtida através da análise com pesagem implícita utilizando o valor de k=3 foi escolhida para obtenção das inferências filogenéticas. Duas classificações alternativas foram discutidas e, a fim de minimizar mudanças nomenclaturais, aquela baseada no reconhecimento de subgêneros de Crenicichla correspondendo aos grupos monofiléticos encontrados foi preferida em detrimento da proposta baseada no reconhecimento de vários gêneros. Isso porque o posicionamento de Crenicichla macrophthalma (espécie-tipo de Crenicichla) continua sendo considerado instável. O gênero Crenicichla é corroborado como um grande clado formado por todas as espécies de Crenicichla e Teleocichla incluídas e é sustentado por 40 sinapomorfias não-ambíguas. Um complexo cenário foi encontrado quanto às relações entre as espécies de Crenicichla, com várias linhagens dentro desse grande grupo, assim como era previsto de acordo com estudos filogenéticos prévios. As relações entre essas linhagens, por outro lado, são ainda instáveis, podendo variar de acordo com os diferentes tipos de pesagem aplicados e apresentam algumas divergências em relação aos estudos prévios, que também divergem entre si. Teleocichla é um grupo monofilético dentro de Crenicichla e foi considerado como um de seus oito subgêneros. O subgênero Crenicichla é constituído apenas por Crenicichla macrophthalma. Os seis subgêneros restantes (Wallaciia, Batrachops, Hemeraia, Saxatilia, Lugubria e Lacustria) correspondem totalmente ou parcialmente a grupos de espécies de Crenicichla previamente existentes na literatura. Em Lacustria, quatro complexos de espécies foram delimitados: C. missioneira, C. scotti, C. jaguarensis e C. lacustris sensu stricto. Foram listadas as espécies nominais de cada subgênero e uma diagnose para auxiliar a identificação dos mesmos foi elaborada. Uma nova hipótese de relações de Crenicichla em Cichlinae é inferida a partir da análise realizada, na qual Crenicichla é grupo-irmão de um clado formado por Chaetobranchus flavescens e todos os representantes de Cichlasomatini e Geophagini incluídos

Padronização e validação de marcadores moleculares para o diagnóstico da Leishmaniose Tegumentar

O diagnóstico da leishmaniose tegumentar (LT) baseia-se em critérios clínicos e epidemiológicos podendo ser confirmado por exames laboratoriais de rotina como a pesquisa direta do parasito por microscopia e a intradermorreação de Montenegro. Atualmente, os métodos moleculares, principalmente a reação da cadeia da polimerase (PCR), têm sido considerados para aplicação em amostras clínicas, devido a sua alta sensibilidade e especificidade. Este trabalho teve como objetivo a padronização e validação das técnicas de PCR-RFLP com diferentes iniciadores (kDNA, its1, hsp70 e prp1), visando o diagnóstico e a identificação das espécies de Leishmania presentes em amostras de DNA provenientes de lesões de pele ou mucosa de 140 pacientes com suspeita de leishmaniose tegumentar. Para tal, realizamos ensaios de: 1) sensibilidade das PCRs com os diferentes iniciadores, 2) especificidade dos ensaios utilizando DNAs de diferentes espécies de referência de Leishmania, de tripanossomatídeos inferiores e de fungos, 3) validação das técnicas de PCR-RFLP com os iniciadores estudados em amostras de DNA de lesões de pele ou mucosas de pacientes com LT. Os resultados dos ensaios de limiar de detecção das PCR (sensibilidade) mostraram que os quatro iniciadores do estudo foram capazes de detectar o DNA do parasito, porém em quantidades distintas: até 500 fg com os iniciadores para kDNA e its1, até 400 fg com hsp70 e até 5 ng com prp1. Quanto à especificidade dos iniciadores, não houve amplificação dos DNAs fúngicos. Por outro lado, nos ensaios com os iniciadores para kDNA e hsp70, verificamos amplificação do fragmento esperado em amostras de DNA de tripanossomatídeos. Nos ensaios com its1 e prp1, o padrão de amplificação com os DNAs de tripanossomatídeos foi diferente do apresentado pelas espécies de Leishmania. Verificou-se nos ensaios de validação que o PCR-kDNA detectou o parasito em todas as 140 amostras de DNA de pacientes e, assim, foi utilizado como critério de inclusão das amostras. A PCR-its1 apresentou menor sensibilidade, mesmo após a reamplificação com o mesmo iniciador (85,7% ou 120/140 amostras). Para os ensaios da PCR-hsp70, as amostras de DNA foram amplificadas com Repli G, para obter uma sensibilidade de 68,4% (89/140 amostras). A PCR-prp1 não detectou o parasito em amostras de DNA dos pacientes. Quanto aos ensaios para a identificação da espécie presente na lesão, a PCR-kDNA-RFLP-HaeIII e a PCR-its1- RFLP-HaeIII permitem a distinção de L. (L.) amazonensis das outras espécies pertencentes ao subgênero Viannia. A PCR-hsp70-RFLP-HaeIII-BstUI, apesar de potencialmente ser capaz de identificar as seis espécies de Leishmania analisadas, quando utilizada na avaliação das amostras humanas permitiu apenas a identificação de L. (V.) braziliensis. No entanto, é uma técnica com várias etapas e de difícil execução, o que pode inviabilizar o seu uso rotineiro em centros de referência em diagnósticos. Assim, recomendamos o uso dessa metodologia apenas em locais onde várias espécies de Leishmania sejam endêmicas. Finalmente, os resultados indicam que o kDNA-PCR devido à alta sensibilidade apresentada e facilidade de execução pode ser empregada como exame de rotina nos centros de referência, permitindo a confirmação ou exclusão da LT.

Revisão da seção Spissipes de Culex (Melanoconion) (Diptera: Culicidae)

Apresenta-se estudo revisionário da Seção Spissipes de Culex (Melanoconion), onde são feitas descrições de formas adultas, incluídos as genitálias de ambos os sexos e o cibário das fêmeas. Sob o ponto de vista taxonômico, considera-se a existência atual de 22 espécies válidas das quais duas são consideradas como novas. Culex nicaroensis Duret foi retirada pois, a análise de suas características morfológicas permitiu alegar a conclusão de não pertencer ao subgênero Melanoconion, ficando sem reconhecimento subgenérico. Além disso, procedeu-se ao estabelecimento da sinonímia de Culex alvarezi Sutil Oramas, Pulido Florenzano & Amarista Menezes com Culex spissipes (Theobald). Levando em consideração vários caracteres das formas supramencionadas, pôde-se subdividir a Seção em grupos e subgrupos, mediante afinidades morfológicas que, à luz dos atuais conhecimentos, permite serem ponderadas. Sob o ponto de vista biogeográfico são apresentados os dados disponíveis, daí resultando mapas de distribuição. A importância epidemiológica desse grupo de culicídeos é apresentada mediante o levantamento dos conhecimentos obtidos até agora na literatura. Foram elaboradas chaves para identificação específica.