Transformation, Progression und Zellinienspezifität der chronischen myeloischen Leukämie

Die Analyse der CML-Zellinie K562 mittels Fluoreszenz in situ Hybridisierung (FISH), Multiplex-FISH (M-FISH) und comparativer genomischer Hybridisierung (CGH) ergab einen hypotriploiden Karyotyp mit 67 Chromosomen und 21 verschiedenen Marker-Chromosomen. Das bei über 90% der CML-Patienten nachgewiesene Ph-Chromosom entsteht durch die reziproke Translokation t(9;22)(q34;q11). Bei 5 - 10% der Patienten resultiert das Ph-Chromosom aus varianten Translokation. Anhand der Untersuchung dreier varianter Translokation mittels Bruchpunkt-übergreifender FISH-Proben für die BCR- und ABL-Gene werden drei verschiedene Mechanismen der Entstehung komplexer Translokationen dargestellt. Das Auftreten sekundärer Aberrationen wurde in 15 CML-Blastenkrisen untersucht. Zudem wurde anhand der CGH-Analyse von CD34-positiven Zellen, Monozyten, Granulozyten und T-Zellen die Zellinienspezifität sekundärer Aberrationen untersucht. In einem Fall wurde eine sekundäre Aberration in allen vier Fraktionen gefunden. In zwei Fällen traten sekundäre Aberrationen in allen untersuchten Fraktionen mit Ausnahme der T-Zellen auf. Aufgrund dieser Ergebnisse lassen sich zwei alternative Modelle der Tumor-Progression der CML ableiten: 1. Sekundäre Mutatonen treten vor der Differenzierung der hämatopoetischen Stammzelle auf. 2. Sekundäre Mutationen treten in einer hämatopoetischen Vorläuferzelle nach der T-Zell-Differenzierung auf.

Genetische Kartierung und QTL-Analyse agronomischer Eigenschaften der Weinrebe unter besonderer Berücksichtigung der Pilzresistenz

153 Nachkommen einer Kreuzung aus der pilzresistenten Rebsorte ‘Regent‘ und ‘Lemberger‘ als klassischer pilzsensitiver Sorte zeigen quantitative Merkmalsvariation bezüglich der Resistenz gegen Plasmopara viticola und Uncinula necator sowie für weitere Eigenschaften, die z.B. das Eintreten der Beerenreife betreffen. Auf dem Weg über die genetische Kartierung mit molekularen Markern und der Lokalisierung von QTL-Effekten konnten Hinweise auf weinbaulich relevante Genomregionen gewonnen werden; dies liefert z.B. die Basis für markergestützte Selektion bei Zuchtvorhaben mit dem Resistenzträger ‘Regent’ (vgl. auch FISCHER et al., 2004). Ein Major-QTL für die Resistenz gegen den Echten Mehltau Uncinula necator sowie zwei Major QTL für die Resistenz gegen den Erreger des Falschen Mehltau, Plasmopara viticola, traten mit hoher Signifikanz auf drei verschiedenen Kopplungsgruppen von ‘Regent‘ auf. Auch Regionen mit Relevanz für das Eintreten der Beerenreife wurden beschrieben. Über die Isolierung, Sequenzierung und anschließende Analyse einzelner Markerfragmente mit Methoden der Bioinformatik ist es gelungen, ein putatives T10P12.4-Ortholog der Weinrebe (ein thioredoxinähnliches Protein) in enger Kopplung zu einem Major-QTL-Maximum für Plasmopara viticola-Resistenz zu identifizieren, das als Kandidat für die Beteiligung an der Pathogenantwort in Frage kommt. Es konnte exemplarisch gezeigt werden, dass die eingesetzten Methoden der Kartierung und QTL-Analyse unter Verwendung PCR-basierter Markertypen wie SSR und AFLP und einer beschleunigten Analyse über computergestützte Kapillargelelektrophorese in vertretbarem Zeitrahmen bis zur Isolation potentieller Schlüsselgene führen können. Die grundsätzliche Eignung der QTL-Analyse als effizientes Werkzeug gezielter Züchtungsplanung für den Weinbau bestätigte sich. Ihre Anwendung im Rahmen der vorliegenden Dissertation hat die Basis für die Nutzung von QTL-Information bei dem Vergleich etablierter und der Entwicklung neuer Sorten gelegt und zum Verständnis von Prozessen beigetragen, die den betrachteten Eigenschaften wie der Pilzresistenz möglicherweise zu Grunde liegen. Ein großer Teil der gewonnenen Daten bringt auch die Untersuchungen anderer Kultivare voran und ist intervarietal übertragbar. Darüber hinaus haben sich Chancen für vergleichende Studien zwischen der Weinrebe einerseits und der Modellpflanze Arabidopsis thaliana sowie weiteren Kulturpflanzen andererseits abgezeichnet. Die Hinweise auf die zentrale Rolle und universelle Natur des Redox-Signalling haben interessante Perspektiven zum Verständnis organismenübergreifender physiologischer Zusammenhänge eröffnet. Dies betrifft z.B. auch die Reaktion auf Verwundung oder die Pathogenantwort.

Systematics, phylogeny and biogeography of Cousinia (Asteraceae)

Die Systematik, Phylogenie und Biogeographie der Gattung Cousinia (Asteraceae, Cardueae) als größter Gattung der Tribus Cardueae mit mehr als 600 Arten wurde untersucht. Diese Dissertation umfasst drei Hauptteile: Im ersten Teil wurde die Phylogenie und Evolution des Arctium-Cousinia-Komplexes Untersucht. Dieser Gattungskomplex enthält Arctium, Cousinia, Hypacanthium und Schmalhausenia und zeigt die höchste Diversität in der Irano-Turanischen Region und in den Gebirgen Zentralasiens. Es wurden ITS und rpS4-trnT-trnL-Sequenzen für insgesamt 138 Arten generiert, darunter von 129 (von ca. 600) Arten von Cousinia. Wie in früheren Analysen bereits gefunden, ist Cousinia nicht monophyletisch. Stattdessen sind Cousinia subg. Cynaroides und subg. Hypacanthodes mit insgesamt ca. 30 Arten enger mit Arctium, Hypacanthium und Schmalhausenia (Arctioid Clade) als mit subg. Cousinia (Cousinioid Clade) verwandt. Die Arctioid und Cousiniod clades werden auch durch Pollenmorphologie und Chromosomenzahl unterstützt, wie bereits früher bekannt war. In dem Arctioid Clade entsprechen morphologische Gattungsgrenzen, basierend auf Blattform, Blattbedornung und Morphologie der Involukralblätter, nicht den in der molekularen analyse gefundenen clades. Es kann keine taxonomische Lösung für diesen Konflikt gefunden werden, und die gennanten Merkmale wurden als homoplastisch betrachtet. Obwohl die phylogenetische Auflösung in dem Cousinioid Clade schlecht ist, enthalten die ITS und rpS4-trnT-trnL-Sequenzen phylogenetische Information. So gruppierten z.B. die sechs annuellen Arten in zwei Gruppen. Schlechte phylogenetische Auflösung resultiert wahrscheinlich aus dem Mangel an Merkmalen und der großen Artenzahl in dieser artenreichen und vergleichsweise jungen (ca. 8,7 mya) Linie. Artbildung in dem Cousinioid Clade scheint hauptsächlich allopatrisch zu sein. Der zweite Teil der Dissertation untersucht die Rolle der Hybridisierung in der Evolution von Cousinia s.s. Die in der Vergangenheit publizierteten 28 Hybrid-Kombinationen und 11 Zwischenformen wurden kritisch geprüft, und zwei Hybridindividuen wurden morphologisch und molekular untersucht. Die vermutlichen oder nachgewiesenen Eltern der Hybriden und Zwischenformen wurden auf die aus einer Bayesischen Analyse der ITS-Sequenzen von 216 Arten von Cousinia und verwandten Gattungen resultierenden Phylogenie aufgetragen. Weder Hybriden zwischen dem Cousinioid Clade und anderen Haupt-Claden des Arctium-Cousinia-Komplexes noch zwischen annuellen und perennirenden Arten von Cousinia s.s. wurden beobachtet. Die Ergebnisse zeigen eindeutig, dass Hybridisierung in Cousinia möglich is, und dass ca. 10,7% der Arten an interspezifischer Hybridisierung beteiligt sind. Obwohl Hybridisierung in Cousinia s.s. stattfindet und zu den Schwierigkeiten bei der Rekonstruktion ihrer phylogenetischen Geschichte beitragen könnte, war ihre Rolle für die Entwicklung und Diversität der Gruppe offenbar gering. Im dritten Teil wird eine taxonomische Revision der C. sect. Cynaroideae präsentiert. Cousinia sect. Cynaroideae, die größte Sektion der Gattung mit 110 veröffentlichten Arten, zeichnet sich durch eine Chromosomenzahl von 2n = 24 und durch ± herablaufende Blätter und Hüllblätter mit Anhängseln aus. Sie kommt im Iran, Irak, dem Kaukasus, der Türkei, Turkmenistan, Afghanistan, Pakistan, dem Libanon und Anti-Libanon vor und hat ihre Hauptzentren der Artdiversität im westlichen und nordwestlichen Iran, im Irak und in der südöstlichen Türkei. Die Revision dieser Gruppe, hauptsächlich basierend auf der Untersuchung von ca. 2250 Herbarbögen, führte zu einer Verringerung der Artenzahl auf 31 Arten mit acht Unterarten. Alle Arten werden typifiziert und ausgeschlüsselt, und Beschreibungen, Abbildungen und Verbreitungskarten werden für jede Art angegeben.

On the inheritance and mechanism of baculovirus resistance of the codling moth, Cydia pomonella (L.)

Das Cydia pomonella Granulovirus (CpGV, Baculoviridae) wird seit Ende der 1980er Jahre als hoch-selektives und effizientes biologisches Bekämpfungsmittel zur Kontrolle des Apfelwicklers im Obstanbau eingesetzt. Seit 2004 wurden in Europa verschiedene Apfelwicklerpopulationen beobachtet die resistent gegenüber dem hauptsächlich angewendeten Isolat CpGV-M aufweisen. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Untersuchung der Vererbung und des Mechanismus der CpGV Resistenz. Einzelpaarkreuzungen zwischen einem empfindlichen Laborstamm (CpS) und einem homogen resistenten Stamm (CpRR1) zeigten, dass die Resistenz durch ein einziges dominantes Gen, das auf dem Z-Chromosom lokalisiert ist, vererbt wird. Massernkreuzungen zwischen CpS und einer heterogen resistenten Feldpopulation (CpR) deuteten zunächst auf einen unvollständig dominanten autosomalen Erbgang hin. Einzelpaarkreuzungen zwischen CpS und CpR bewiesen jedoch, dass die Resistenz in CpR ebenfalls monogen dominant und geschlechtsgebunden auf dem Z-Chromosom vererbt wird. Diese Arbeit diskutiert zudem die Vor- und Nachteile von Einzelpaarkreuzungen gegenüber Massernkreuzungen bei der Untersuchung von Vererbungsmechanismen. Die Wirksamkeit eines neuen CpGV Isolates aus dem Iran (CpGV-I12) gegenüber CpRR1 Larven, wurde in Bioassays getestet. Die Ergebnisse zeigen, dass CpGV-I12 die Resistenz in allen Larvenstadien von CpRR1 brechen kann und fast so gut wirkt wie CpGV-M gegenüber CpS Larven. Daher ist CpGV-I12 für die Kontrolle des Apfelwicklers in Anlagen wo die Resistenz aufgetreten ist geeignet. Um den der CpGV Resistenz zugrunde liegenden Mechanismus zu untersuchen, wurden vier verschiedene Experimente durchgeführt: 1) die peritrophische Membran degradiert indem ein optischer Aufheller dem virus-enthaltenden Futtermedium beigefügt wurde. Das Entfernen dieser mechanischen Schutzbarriere, die den Mitteldarm auskleidet, führte allerdings nicht zu einer Reduzierung der Resistenz in CpR Larven. Demnach ist die peritrophische Membran nicht am Resistenzmechanismus beteiligt. 2) Die Injektion von Budded Virus in das Hämocoel führte nicht zur Brechung der Resistenz. Folglich die die Resistenz nicht auf den Mitteldarm beschränkt, sondern auch in der Sekundärinfektion wirksam. 3) Die Replikation von CpGV in verschiedenen Geweben (Mitteldarm, Hämolymphe und Fettkörper) von CpS und CpRR1 wurde mittels quantitativer PCR verfolgt. In CpS Larven konnte in allen drei Gewebetypen sowohl nach oraler als auch nach intra-hämocoelarer Infektion eine Zunahme der CpGV Genome in Abhängigkeit der Zeit festgestellt werden. Dagegen konnte in den Geweben aus CpRR1 nach oraler sowie intra-hämocoelarer Infektion keine Virusreplikation detektiert werden. Dies deutet darauf hin, dass die CpGV Resistenz in allen Zelltypen präsent ist. 4) Um zu untersuchen ob ein humoraler Faktor in der Hämolymphe ursächlich an der Resistenz beteiligt ist, wurde Hämolymphe aus CpRR1 Larven in CpS Larven injiziert und diese anschließend oral mit CpGV infiziert. Es konnte jedoch keine Immunreaktion beobachtet und kein Faktor in der Hämolymphe identifiziert werden, der Resistenz induzieren könnte. Auf Grundlage dieser Ergebnisse kann festgestellt werden, dass in resistenten Apfelwicklerlarven die virale Replikation in allen Zelltypen verhindert wird, was auf eine Virus-Zell Inkompatibilität hinweist. Da in CpRR1 keine DNA Replikation beobachtet wurde, wird die CpGV Resistenz wahrscheinlich durch eine frühe Unterbindung der Virusreplikation verursacht.Das früh exprimierte Gen pe38 codiert für ein Protein, das wahrscheinlich für die Resistenzbrechung durch CpGV-I12 verantwortlich ist. Interaktionen zwischen dem Protein PE38 und Proteinen in CpRR1 wurden mit Hilfe des Yeast Two-Hybrid (Y2H) Systems untersucht. Die detektierten Interaktionen sind noch nicht durch andere Methoden bestätigt, jedoch wurden zwei mögliche Gene auf dem Z-Chromosom und eines auf Chromosom 15 gefunden, wie möglicherweise an der CpGV Resistenz beteiligt sind.

Genome-wide association study in German patients with attention deficit/hyperactivity disorder

The heritability of attention deficit hyperactivity disorder (ADHD) is approximately 0.8. Despite several larger scale attempts, genome-wide association studies (GWAS) have not led to the identification of significant results. We performed a GWAS based on 495 German young patients with ADHD (according to DSM-IV criteria; Human660W-Quadv1; Illumina, San Diego, CA) and on 1,300 population-based adult controls (HumanHap550v3; Illumina). Some genes neighboring the single nucleotide polymorphisms (SNPs) with the lowest P-values (best P-value: 8.38 × 10(-7)) have potential relevance for ADHD (e.g., glutamate receptor, metabotropic 5 gene, GRM5). After quality control, the 30 independent SNPs with the lowest P-values (P-values ≤ 7.57 × 10(-5) ) were chosen for confirmation. Genotyping of these SNPs in up to 320 independent German families comprising at least one child with ADHD revealed directionally consistent effect-size point estimates for 19 (10 not consistent) of the SNPs. In silico analyses of the 30 SNPs in the largest meta-analysis so far (2,064 trios, 896 cases, and 2,455 controls) revealed directionally consistent effect-size point estimates for 16 SNPs (11 not consistent). None of the combined analyses revealed a genome-wide significant result. SNPs in previously described autosomal candidate genes did not show significantly lower P-values compared to SNPs within random sets of genes of the same size. We did not find genome-wide significant results in a GWAS of German children with ADHD compared to controls. The second best SNP is located in an intron of GRM5, a gene located within a recently described region with an infrequent copy number variation in patients with ADHD.

Gene duplication: a drive for phenotypic diversity and cause of human disease

Gene duplication is one of the key factors driving genetic innovation, i.e., producing novel genetic variants. Although the contribution of whole-genome and segmental duplications to phenotypic diversity across species is widely appreciated, the phenotypic spectrum and potential pathogenicity of small-scale duplications in individual genomes are less well explored. This review discusses the nature of small-scale duplications and the phenotypes produced by such duplications. Phenotypic variation and disease phenotypes induced by duplications are more diverse and widespread than previously anticipated, and duplications are a major class of disease-related genomic variation. Pathogenic duplications particularly involve dosage-sensitive genes with both similar and dissimilar over- and underexpression phenotypes, and genes encoding proteins with a propensity to aggregate. Phenotypes related to human-specific copy number variation in genes regulating environmental responses and immunity are increasingly recognized. Small genomic duplications containing defense-related genes also contribute to complex common phenotypes.

CYTOGENETIC AND DNA CONTENT ANALYSIS IN MULTIPLE MYELOMA

In this dissertation, the cytogenetic characteristics of bone marrow cells from 41 multiple myeloma patients were investigated. These cytogenetic data were correlated with the total DNA content as measured by flow cytometry. Both the cytogenetic information and DNA content were then correlated with clinical data to determine if diagnosis and prognosis of multiple myeloma could be improved.^ One hundred percent of the patients demonstrated abnormal chromosome numbers per metaphase. The average chromosome number per metaphase ranged from 42 to 49.9, with a mean of 44.99. The percent hypodiploidy ranged from 0-100% and the percent hyperdiploidy from 0-53%. Detailed cytogenetic analyses were very difficult to perform because of the paucity of mitotic figures and the poor chromosome morphology. Thus, detailed chromosome banding analysis on these patients was impossible.^ Thirty seven percent of the patients had normal total DNA content, whereas 63% had abnormal amounts of DNA (one patient with less than normal amounts and 25 patients with greater than normal amounts of DNA).^ Several clinical parameters were used in the statistical analyses: tumor burden, patient status at biopsy, patient response status, past therapy, type of treatment and percent plasma cells. Only among these clinical parameters were any statistically significant correlations found: pretreatment tumor burden versus patient response, patient biopsy status versus patient response and past therapy versus patient response.^ No correlations were found between percent hypodiploid, diploid, hyperdiploid or DNA content, and the patient response status, nor were any found between those patients with: (a) normal plasma cells, low pretreatment tumor mass burden and more than 50% of the analyzed metaphases with 46 chromosomes; (b) normal amounts of DNA, low pretreatment tumor mass burden and more than 50% of the metaphases with 46 chromosomes; (c) normal amounts of DNA and normal quantities of plasma cells; (d) abnormal amounts of DNA, abnormal amounts of plasma cells, high pretreatment tumor mass burden and less than 50% of the metaphases with 46 chromosomes.^ Technical drawbacks of both cytogenetic and DNA content analysis in these multiple myeloma patients are discussed along with the lack of correlations between DNA content and chromosome number. Refined chromosome banding analysis awaits technical improvements before we can understand which chromosome material (if any) makes up the "extra" amounts of DNA in these patients. None of the correlations tested can be used as diagnostic or prognostic aids for multiple myeloma. ^

Molecular alterations in nucleotide excision repair genes in malignant glioma and their relevance to malignant progression and drug resistance

Recently, it has become apparent that DNA repair mechanisms are involved in the malignant progression and resistance to therapy of gliomas. Many investigators have shown that increased levels of O6-methyl guanine DNA alkyltransferase, a DNA monoalkyl adduct repair enzyme, are correlated with resistance of malignant glioma cell lines to nitrosourea-based chemotherapy. Three important DNA excision repair genes ERCC1 (excision repair cross complementation group 1), ERCC2 (excision repair cross complementation group 2), and ERCC6 (excision repair cross complementation group 6) have been studied in human tumors. Gene copy number variation of ERCC1 and ERCC2 has been observed in primary glioma tissues. A number of reports describing a relationship between ERCC1 gene alterations and resistance to anti-cancer drugs have been also described. The levels of ERCC1 gene expression, however, have not been correlated with drug resistance in gliomas. The expression of ERCC6 gene transcribes has been shown to vary with tissue types and to be highest in the brain. There have been no comprehensive studies so far, however, of ERCC6 gene expression and molecular alterations in malignant glioma. This project examined the ERCC1 expression levels and correlated them with cisplatin resistance in malignant glioma cell lines. We also examined the molecular alterations of ERCC6 gene in primary glioma tissues and cells and analyzed whether these alterations are related to tumor progression and chemotherapy resistance. Our results indicate the presence of mutations and/or deletions in exons II and V of the ERCC6 gene, and these alterations are more frequent in exon II. Furthermore, the mutations and/or deletions in exon II were shown to be associated with increased malignant grade of gliomas. The results on the Levels of ERCC1 gene transcripts showed that expression levels correlate with cisplatin resistance. The increase in ERCC1 mRNA induced by cisplatin could be down-regulated by cyclosporin A and herbimycin A. The results of this study are likely to provide useful information for clinical treatment of human gliomas. ^

Estudio comparativo del cariotipo en especies de Miltinea Ravenna, Phycella Lindl. y Rhodophiala C. Presl (Amaryllidaceae) de Chile

La familia Amaryllidaceae se encuentra distribuida en diversas regiones de Chile y Sudamérica. De los 11 géneros reconocidos por Ravenna, al menos tres de ellos presentan un reconocido potencial ornamental: Miltinea Ravenna, endémico de Chile y conformado por la especie Miltinea maulensis (Ravenna) Ravenna, Phycella Lindley, endémico de Chile, conformado por cuatro especies y distribuido desde el valle de Elqui hasta la altura de la región de Arauco y Rhodophiala C. Presl. presente en el sur de Brasil, Uruguay, Bolivia, Argentina y Chile conformado por un número aproximado de 40 especies. Actualmente, la información taxonómica tradicional para diferenciar los géneros presentes en Chile es insuficiente. Es por ello que se utilizó la citotaxonomía como una herramienta y fuente de evidencia taxonómica. El objetivo de esta investigación fue realizar un estudio comparativo de los cariotipos en representantes de tres géneros de Amaryllidaceae que crecen en Chile con el fin de ayudar a clarificar la posición taxonómica de ellos. Las especies analizadas fueron: Miltinea maulensis (Ravenna) Ravenna, Phycella australis Ravenna, Rhodophiala araucana (Phil.) Traub, Rhodophiala montana (Phil.) Traub, y Rhodophiala pratensis (Poepp.) Traub. Los resultados obtenidos indicaron que Miltinea maulensis y Phycella australis presentan características cariológicas muy similares, tanto en el número cromosómico, fórmula cariotípica e índices cromosómicos. Estas características permitirían considerar Miltinea como un sinónimo de Phycella. Por último, las tres especies de Rhodophiala analizadas comparten características citológicas muy similares, como por ejemplo, la presencia de una región NOR en el brazo largo del cromosoma 7, idéntico número cromosómico e índices de asimetría de los cariotipos casi iguales.

Genetic instability of cancer cells is proportional to their degree of aneuploidy

Genetic and phenotypic instability are hallmarks of cancer cells, but their cause is not clear. The leading hypothesis suggests that a poorly defined gene mutation generates genetic instability and that some of many subsequent mutations then cause cancer. Here we investigate the hypothesis that genetic instability of cancer cells is caused by aneuploidy, an abnormal balance of chromosomes. Because symmetrical segregation of chromosomes depends on exactly two copies of mitosis genes, aneuploidy involving chromosomes with mitosis genes will destabilize the karyotype. The hypothesis predicts that the degree of genetic instability should be proportional to the degree of aneuploidy. Thus it should be difficult, if not impossible, to maintain the particular karyotype of a highly aneuploid cancer cell on clonal propagation. This prediction was confirmed with clonal cultures of chemically transformed, aneuploid Chinese hamster embryo cells. It was found that the higher the ploidy factor of a clone, the more unstable was its karyotype. The ploidy factor is the quotient of the modal chromosome number divided by the normal number of the species. Transformed Chinese hamster embryo cells with a ploidy factor of 1.7 were estimated to change their karyotype at a rate of about 3% per generation, compared with 1.8% for cells with a ploidy factor of 0.95. Because the background noise of karyotyping is relatively high, the cells with low ploidy factor may be more stable than our method suggests. The karyotype instability of human colon cancer cell lines, recently analyzed by Lengnauer et al. [Lengnauer, C., Kinzler, K. W. & Vogelstein, B. (1997) Nature (London) 386, 623–627], also corresponds exactly to their degree of aneuploidy. We conclude that aneuploidy is sufficient to explain genetic instability and the resulting karyotypic and phenotypic heterogeneity of cancer cells, independent of gene mutation. Because aneuploidy has also been proposed to cause cancer, our hypothesis offers a common, unique mechanism of altering and simultaneously destabilizing normal cellular phenotypes.

Aneuploidy correlated 100% with chemical transformation of Chinese hamster cells

Aneuploidy or chromosome imbalance is the most massive genetic abnormality of cancer cells. It used to be considered the cause of cancer when it was discovered more than 100 years ago. Since the discovery of the gene, the aneuploidy hypothesis has lost ground to the hypothesis that mutation of cellular genes causes cancer. According to this hypothesis, cancers are diploid and aneuploidy is secondary or nonessential. Here we reexamine the aneuploidy hypothesis in view of the fact that nearly all solid cancers are aneuploid, that many carcinogens are nongenotoxic, and that mutated genes from cancer cells do not transform diploid human or animal cells. By regrouping the gene pool—as in speciation—aneuploidy inevitably will alter many genetic programs. This genetic revolution can explain the numerous unique properties of cancer cells, such as invasiveness, dedifferentiation, distinct morphology, and specific surface antigens, much better than gene mutation, which is limited by the conservation of the existing chromosome structure. To determine whether aneuploidy is a cause or a consequence of transformation, we have analyzed the chromosomes of Chinese hamster embryo (CHE) cells transformed in vitro. This system allows (i) detection of transformation within 2 months and thus about 5 months sooner than carcinogenesis and (ii) the generation of many more transformants per cost than carcinogenesis. To minimize mutation of cellular genes, we have used nongenotoxic carcinogens. It was found that 44 out of 44 colonies of CHE cells transformed by benz[a]pyrene, methylcholanthrene, dimethylbenzanthracene, and colcemid, or spontaneously were between 50 and 100% aneuploid. Thus, aneuploidy originated with transformation. Two of two chemically transformed colonies tested were tumorigenic 2 months after inoculation into hamsters. The cells of transformed colonies were heterogeneous in chromosome number, consistent with the hypothesis that aneuploidy can perpetually destabilize the chromosome number because it unbalances the elements of the mitotic apparatus. Considering that all 44 transformed colonies analyzed were aneuploid, and the early association between aneuploidy, transformation, and tumorigenicity, we conclude that aneuploidy is the cause rather than a consequence of transformation.

Comparative genetics in the grasses

Genetic mapping of wheat, maize, and rice and other grass species with common DNA probes has revealed remarkable conservation of gene content and gene order over the 60 million years of radiation of Poaceae. The linear organization of genes in some nine different genomes differing in basic chromosome number from 5 to 12 and nuclear DNA amount from 400 to 6,000 Mb, can be described in terms of only 25 “rice linkage blocks.” The extent to which this intergenomic colinearity is confounded at the micro level by gene duplication and micro-rearrangements is still an open question. Nevertheless, it is clear that the elucidation of the organization of the economically important grasses with larger genomes, such as maize (2n = 10, 4,500 Mb DNA), will, to a greater or lesser extent, be predicted from sequence analysis of smaller genomes such as rice, with only 400 Mb, which in turn may be greatly aided by knowledge of the entire sequence of Arabidopsis, which may be available as soon as the turn of the century. Comparative genetics will provide the key to unlock the genomic secrets of crop plants with bigger genomes than Homo sapiens.

Analysis of heat transfer coefficient in silica nanofluids with water as base fluid under transitional flow

The effect of Reynolds number variation in a vertical double pipe counterflow heat exchanger due to the changes in viscosity can cause the change in flow regime, for instance, when heats up and cools down, it can convert from turbulent to laminar or inversely, that can have significant effect on heat transfer coefficient and pressure drop. Mainly, the range of transition phase has been studied in this study with the investigation of silica nanofluid dispersed in water in three different concentrations. The results have been compared with distilled water sample and showed a remarkable raise in heat transfer coefficient while pressure drop has been increased respectively, as well. Although pumping power has to go up at the same time and it is a drawback, heat transfer efficiency grows for diluted samples. On the other hand, for the most concentrated sample, effect of pressure drop dominates which leads to decline in the overall efficiency.

Understanding the genetic basis of phenotype variability in individuals with neurocognitive disorders

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-06

Evaluation of reproductive barriers contributes to the development of novel interspecific hybrids in the Kalanchoe genus

Background: Interspecific hybridization is a useful tool in ornamental breeding to increase genetic variability and introduce new valuable traits into existing cultivars. The successful formation of interspecific hybrids is frequently limited by the presence of pre- and post-fertilization barriers. In the present study, we investigated the nature of hybridization barriers occurring in crosses between Kalanchoe species and evaluated possibilities of obtaining interspecific hybrids. Results: The qualitative and quantitative analyses of pollen tube growth in situ were performed following intra-and interspecific pollinations. They revealed occurrence of pre-fertilization barriers associated with inhibition of pollen germination on the stigma and abnormal growth of pollen tubes. Unilateral incongruity related to differences in pistil length was also observed. The pollen quality was identified as a strong factor influencing the number of pollen tubes germinating in the stigma. In relation to post-fertilization barriers, endosperm degeneration was a probable barrier hampering production of interspecific hybrids. Moreover, our results demonstrate the relation of genetic distance estimated by AFLP marker analysis of hybridization partners with cross-compatibility of Kalanchoe species. At the same time, differences in ploidy did not influence the success of interspecific crosses. Conclusions: Our study presents the first comprehensive analysis of hybridization barriers occurring within Kalanchoe genus. Reproductive barriers were detected on both, pre- and post-fertilization levels. This new knowledge will contribute to further understanding of reproductive isolation of Kalanchoe species and facilitate breeding of new cultivars. For the first time, interspecific hybrids between K. nyikae as maternal plant and K. blossfeldiana as well as K. blossfeldiana and K. marnieriana were generated.