Fenologia e efeito da desfolha parcial na produção extemporânea de efeito da desfolha parcial na produção extemporânea da videira, cultivar Cabernet Franc (Vitis vinifera L.), na região de São Roque - SP

Pós-graduação em Agronomia (Horticultura) - FCA

Home range, movements and diurnal roosts of the endangered thin-spined porcupine, Chaetomys subspinosus (Rodentia: Erethizontidae), in the Brazilian Atlantic Forest

Chaetomys subspinosus is the sole species within the Chaetomyinae subfamily of Caviomorph rodents. This poorly studied porcupine is restricted to the Atlantic Forest in eastern Brazil, where deforestation and habitat fragmentation threaten its survival. Data on the ranging and roosting behavior of C. subspinosus is fairly scarce as it is difficult to observe these behaviors in nature and, consequently, it is very rarely detected during field surveys. We monitored the home ranges of three radio-tagged females over the course of 1 year (2005-2006) and collected data on several aspects of their natural history including movement patterns and the use of diurnal roosts and latrines. The animals were monitored at Parque Estadual Paulo Cesar Vinha, a nature reserve dominated by restinga forests, a subtype of Atlantic Forest occurring on sandy soil. The estimated home range varied little between individuals and was relatively small (mean = 2.14 ha/individual and 1.09 ha/individual using minimum convex polygon and kernel methods, respectively). The animals travelled an average of 147 m/night (range: 21-324 m/night) between two consecutive day roosts. The day roosts were mostly located on vine and liana tangles in the canopy which also aid in connecting the canopy to adjacent trees or the forest floor. Latrines were mostly located near the ground in places heavily protected by spiny bromeliads or by other tangled vegetation. Our data suggests that C. subspinosus has the smallest range among all Neotropical Erethizontids which is likely due to its small size and strictly folivorous diet. Our data also helps explain why C. subspinosus is so difficult to observe in nature: researchers should focus on arboreal masses of tangled vegetation where individuals will normally rest during the day. (C) 2011 Deutsche Gesellschaft fur Saugetierkunde. Published by Elsevier GmbH. All rights reserved.

Videira 'Syrah' sobre diferentes porta-enxertos em ciclo de inverno no sul de Minas Gerais

O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência de porta-enxertos sobre as características agronômicas, ecofisiológicas e qualitativas da videira 'Syrah' manejada por meio da técnica da dupla poda. As videiras foram enxertadas nos porta-enxertos 'SO4', '110 Richter' e '1103 Paulsen', e sustentadas em sistema espaldeira sem irrigação. Foram avaliadas as características ecofisiológicas, de produção e de composição físico-química das bagas maduras em três safras (2007, 2008 e 2010). Os porta-enxertos não exerceram influência sobre o potencial hídrico de base, que apresentou valores próximos a -0,2 MPa, o que indica que não houve restrição hídrica no solo ao final da maturação (junho). Também não houve diferença significativa quanto à produção. O porta-enxerto '1103 Paulsen' conferiu menor vigor, menor taxa fotossintética e melhores resultados de maturação, para as safras com menores precipitações. Os porta-enxertos '110 Richter' e 'SO4' apresentaram maior vigor nas condições meteorológicas de 2010 e as maiores taxas fotossintéticas para o mesmo período. As condições meteorológicas tiveram efeito significativo na maturação tecnológica e fenólica, com os melhores resultados para os anos mais secos. O porta-enxerto '1103 Paulsen' fornece melhor equilíbrio entre vigor e produção, o que aumenta a qualidade da uva.

Researches on berry composition in red grape: agronomical, biochemical and molecular approaches

It is well known that the best grape quality can occur only through the achievement of optimal source/sink ratio. Vine balance is in fact a key parameter in controlling berry sugar, acidity and secondary metabolites content (Howell, 2001; Vanden Heuvel et al., 2004). Despite yield reduction and quality improvement are not always strictly related, cluster thinning is considered a technique which could lead to improvement in grape sugar and anthocyanin composition (Dokoozlian and Hirschfelt, 1995; Guidoni et al., 2002). Among several microclimatic variables which may impact grape composition, the effect of cluster light exposure and temperature, which probably act in synergistic and complex way, has been widely explored showing positive even sometimes contradictory results (Spayd et al., 2001; Tarara et al., 2008). Pre-bloom and véraison defoliation are very efficient techniques in inducing cluster microclimatic modification. Furthermore pre-bloom defoliation inducing a lower berry set percentage On these basis the aim of the first experiment of the thesis was to verify in cv Sangiovese the effects on ripening and berry composition of management techniques which may increase source/sink ratio and /or promote light incidence on berries throughout grape ripening. An integrated agronomic, biochemical and microarray approach, aims to understand which mechanisms are involved in berry composition and may be conditioned in the berries during ripening in vines submitted to three treatments. In particular the treatments compared were: a) cluster thinning (increasing in source/sink ratio) b) leaf removal at véraison (increasing cluster light exposure) c) pre-bloom defoliation (increasing source sink ratio and cluster light exposure). Vine response to leaf removal at véraison was further evaluated in the second experiment on three different varieties (Cabernet Sauvignon, Nero d’Avola, Raboso Piave) chosen for their different genetic traits in terms of anthocyanin amount and composition. The integrated agronomic, biochemical and microarray approach, employed in order to understand those mechanisms involved in berry composition of Sangiovese vines submitted to management techniques which may increase source/sink ratio and induce microclimatic changes, bring to interesting results. This research confirmed the main role of source/sink ratio in conditioning sugars metabolism and revealed also that carbohydrates availability is a crucial issue in triggering anthocyanin biosynthesis. More complex is the situation of pre-bloom defoliation, where source/sink and cluster light increase effects are associated to determine final berry composition. It results that the application of pre-bloom defoliation may be risky, as too much dependent on seasonal conditions (rain and temperature) and physiological vine response (leaf area recovery, photosynthetic compensation, laterals regrowth). Early induced stress conditions could bring cluster at véraison in disadvantage to trigger optimal berry ripening processes compared to untreated vines. This conditions could be maintained until harvest, if no previously described physiological recovery occurs. Certainly, light exposure increase linked to defoliation treatments, showed a positive and solid effect on flavonol biosynthesis, as in our conditions temperature was not so different among treatments. Except the last aspects, that could be confirmed also for véraison defoliation, microclimatic changes by themselves seemed not able to induce any modification in berry composition. Further studies are necessary to understand if the peculiar anthocyanic and flavonols composition detected in véraison defoliation could play important role in both color intensity and stability of wines.

Semantic coordination tuple centres for eHealth Systems

In questa tesi partendo dai limiti sintattici dello scambio di Electronic Patient Records (EHRs), si arriva alla creazione di un framework che supporti lo scambio di informazioni semantiche. Il framework creato si chiama Semantic TuCSoN ed è una estensione di TuCSoN (Tuple Centres Spread over the Network). Semantic TuCSoN viene modellato per il contesto eHealth definendo gli agenti e le politiche di coordinamento atte allo scambio di EHR. Questo framework vine infine testa per verificarne le performance allo scopo di valutare un suo ulteriore utilizzo.

Irrigazione e cambiamenti climatici

The aim of this PhD thesis, developed in the framework of the Italian Agroscenari research project, is to compare current irrigation volumes in two study area in Emilia-Romagna with the likely irrigation under climate change conditions. This comparison was carried out between the reference period 1961-1990, as defined by WMO, and the 2021-2050 period. For this period, multi-model climatic projections on the two study areas were available. So, the climatic projections were analyzed in term of their impact on irrigation demand and adaptation strategies for fruit and horticultural crops in the study area of Faenza, with a detailed analysis for kiwifruit vine, and for horticultural crops in Piacenza plan, focusing on the irrigation water needs of tomato. We produced downscaled climatic projections (based on A1B Ipcc emission scenario) for the two study areas. The climate change impacts for the period 2021-2050 on crop irrigation water needs and other agrometeorological index were assessed by means of the Criteria water balance model, in the two versions available, Criteria BdP (local) and Geo (spatial) with different levels of detail. We found in general for both the areas an irrigation demand increase of about +10% comparing the 2021-2050 period with the reference years 1961-1990, but no substantial differences with more recent years (1991-2008), mainly due to a projected increase in spring precipitation compensating the projected higher summer temperature and evapotranspiration. As a consequence, it is not forecasted a dramatic increase in the irrigation volumes with respect to the current volumes.

Untersuchungen zur Genexpression in Wurzeln der reblausresistenten Unterlagsrebsorte ’Börner’

Die reblausresistente Unterlagsrebsorte ’Börner’ reagiert auf einen Reblausbefall mit einer Hypersensitivitätsreaktion (HR), die sich in Form von Nekrosen an Blättern und Wurzeln zeigt. Im Rahmen dieser Dissertation wurde der Resistenzmechanismus mittels differenzieller Genexpressionsanalysen untersucht. Unter Anwendung der suppressiven subtraktiven Hybridisierung, der DNA-Microarraytechnik sowie der GeneFishingTM-Methode erfolgte ein Vergleich zwischen der Genexpression in hypersensitivem Wurzelgewebe und Normalgewebe der Unterlagsrebe ’Börner’. Neben der Reblaus induzierten HR wurde insbesondere auf die experimentelle Induktion durch das Pflanzenhormon Indol-3-Essigsäure (IES) zurückgegriffen. Damit sollten Kenntnisse über die Rolle der IES als auslösender Faktor der Resistenzreaktion gewonnen werden. Die Ergebnisse bestätigen die Annahme, dass die IES Pathogenabwehrreaktionen in ’Börner’ induziert. So konnten Hinweise auf die transkriptionelle Aktivierung Resistenz und HR assoziierter Proteine gefunden werden, wie z.B. Phytoalexine und pathogen-related (PR)-Proteine sowie Vertreter aus der hypersensitive-induced response-Familie. Es konnten weiterhin wertvolle Informationen im Hinblick auf die Transduktion des IES-Signals im Zusammenhang mit der Aktivierung von Resistenzreaktionen gewonnen werden. So wurden Hinweise auf die Beteiligung der Signalsubstanzen Ethylen, Salicylsäure, Jasmonsäure, Calcium sowie reaktiver Sauerstoffspezies gefunden. Es konnten zudem Anhaltspunkte für die Aktivierung des Auxin induzierten Ubiquitin/26S-Proteolyseweges und weiterer Signalkomponenten, wie z.B. Kinasen und Transkriptionsfaktoren, ermittelt werden. Auch auf die Beteiligung von Auxinrezeptoren konnte aufgrund der Resultate geschlossen werden. Damit war es im Rahmen der Dissertation möglich, potenzielle Signaltransduktionswege zu erarbeiten, die für weiterführende Untersuchungen des Reblausresistenzmechanismus von entscheidender Bedeutung sind.

Molekulargenetische Untersuchungen zur Reblausresistenz bei der Unterlagsrebe Börner

Dass Pflanzen gegen phytopathogene Infektionen resistent sind, ist das Ergebnis von multip-len Abwehrreaktionen. Eine solche ist auch die Hypersensitivitätsreaktion (HR). Sie ist die Folge eines Befalls von Börner mit Rebläusen und zeigt sich an Blättern und Wurzeln der resistenten Unterlagsrebe in Form von lokalen Nekrosen. Die Erzeugung von neuen, trans-genen reblausresistenten Unterlagsreben verlangt präzise Kenntnisse über die Mechanismen der Reblausresistenz. Um Resistenzgene zu identifizieren, wurden im Rahmen dieser Arbeit differenzielle Genexpressionsanalysen eingesetzt. Diese waren die Microarray Analyse mit der Geniom one Technik und die real time (RT) -PCR. Sie erlaubten eine Gegenüberstellung der Genexpression in behandeltem Wurzelgewebe mit der Expression im Normalgewebe der Unterlagsrebe Börner. Als experimenteller Induktor der HR in Börner diente die Indol-3-Essigsäure (IES), ein Bestandteil des Reblausspeichels. Frühere Untersuchungen zur Reb-lausresistenz zeigten, dass bei einer Behandlung mit IAA an Wurzeln von Börner Nekrosen entstehen, nicht jedoch an Wurzeln von der reblaustoleranten Unterlagssorte SO4 oder dem reblausanfälligem Edelreis. Das war der Grund, SO4 und Riesling als Vergleichsobjekte zu Börner für diese Studie auszuwählen. So sollte die Bedeutung der Rolle von IES als Auslö-ser der Resistenzmechanismen in Börner erklärt werden. Insgesamt konnten deutliche Unter-schiede in den Reaktionen der drei Rebsorten auf die IES Behandlung aufgedeckt werden. Während in Börner eine hohe Anzahl an Genen und diese intensiv auf den IES Reiz reagiert, fallen die Gene bei SO4 und Riesling zahlenmäßig kaum ins Gewicht und die Reaktionen der beiden Sorten auf IES zudem eher schwach aus. In der Summe waren es 27 Gene, die für die Reblausresistenz in Börner verantwortlich sein könnten. So konnte eine IES bedingte Aktivierung von Genen beobachtet werden, die bei der Produktion von Phytoalexinen be-deutsam sind, wie z.B. die phenylalanine ammonia-lyase, die lipoxygenase und die stilbene synthase. Weiter ließ sich eine Regulation von allgemein Stress assoziierten Genen und von Zellwandproteinen und eine Induktion von Signalkomponenten, etwa des Transkriptionsfak-tors ethylene response factor, nachweisen. Eine deutliche Hochregulation von Au-xintransportern in den IES behandelten Börnerwurzeln gab zudem Anhaltspunkte auf sorten-spezifische Unterschiede in der zellulären Aufnahme und Abgabe der IES. Durch die Ausar-beitung des Zusammenspiels der durch IES regulierten Gene konnten in dieser Arbeit wert-volle Hinweise auf die Mechanismen der Reblausresistenz in Börner gewonnen werden.

Die Entwicklung der Mesofauna eines Weinberges im nordöstlichen Rheinhessen im Vergleich zum Lennebergwald und weiteren Agrarflächen

ZusammenfassungrnrnrnDer Köderstreifentest, die Auswertung der Minicontainer und die Erfassung der Bodenlebewesen mit Hilfe der Bodenstechkerne ergeben zusammen eine gut standardisierte Methode zur Darstellung und Beurteilung der Mesofauna. Unter der Vorraussetzung gleicher abiotischer Faktoren ist es problemlos möglich, selbst unterschiedliche Standorte wie Agrarflächen, Weinberge und Waldböden vergleichend zu untersuchen.rnrnAuf den verschiedenen Versuchsflächen des Laubenheimer Weinberges gelingt es deutlich zu zeigen, wie wichtig eine naturnahe Begrünung für den Boden ist. Dies betrifft nicht nur die Entwicklung der Humusschicht und damit die Bodenlebewesen, sondern auch die Schaffung von Kapillaren und Poren, die durch schwere landwirtschaftliche Geräte im Rahmen der Bo-denverdichtung reduziert werden. Erosionserscheinungen kommen vollständig zum Stillstand. Das Ökosystem Boden sollte auch so gut wie keine Belastung durch Herbizide, Insektizide und Pestizide erfahren. Ähnliches gilt auch für agrarisch genutzte Flächen. rnrnDer Lennebergwald als Naherholungsregion von Mainz ist besonders schützenswert, da dieser durch intensiven Immissionseintrag aufgrund der Nähe zu den Autobahnen und durch die Eutrophierung über die Haustiere stark belastet wird. Die immer größere Ausdehnung des Siedlungsgebietes und die damit verbundene steigende Anzahl an Waldbesuchern, die durch Verlassen der vorgegebenen Wege den Boden zerstören, gefährden zusätzlich das Ökosystem.rnrnÜber Sinn und Zweck einer Flurbereinigung zu diskutieren ist hier nicht angebracht. Aus bo-denkundlicher Sicht ist sie nicht zu befürworten, da hiermit alle bodenbewahrenden Maßnah-men ignoriert werden. Wichtig ist es, bei den Landwirten Aufklärungsarbeit zu leisten, was bodenschonende und bodenweiterentwickelnde Bearbeitungsmethoden bedeuten. Mit Hilfe sachgemäßer Aufklärung und richtiger Umsetzung kann durch Begrünungsmaßnahmen der zum Teil sehr stark strapazierte Boden erhalten, gefördert und auf lange Sicht stabilisiert wer-den.rnrnAufgrund der festgestellten Tatsachen wurde ab 2008 auf eine flächige Dauerbegrünung um-gestellt, so dass es auch in den unbegrünten Rebzeilen zu einer Bodenverbesserung kommen kann. Mit großer Wahrscheinlichkeit dürfte diese schneller voranschreiten, da die Mesofauna von den benachbarten begrünten Rebzeilen einwandern kann. rnDie Mesofauna landwirtschaftlich genutzter Flächen und Waldgebiete kann, obwohl extrem unterschiedlich, miteinander verglichen werden.rnrnBrachflächen und Waldgebiete lassen sich aufgrund der unberührten Bodenstrukturen sogar gut miteinander vergleichen. Temperatur- und Niederschlagsverhältnisse müssen dabei über-einstimmen. Die Azidität der jeweiligen Böden gilt es zu berücksichtigen, da verschiedene Tiergruppen damit unterschiedlich umgehen. Collembolen bevorzugen neutrale Böden, wäh-rend Acari als Räuber mit den Lebewesen in sauren Böden besser zurechtkommen. Die Streu-auflage ist dabei von großer Bedeutung.rnrnIm Rahmen von Bearbeitungsmaßnahmen kommt es durch jeglichen Maschineneinsatz zu ei-ner mehr oder weniger starken Veränderung der Bodenstruktur und somit auch der darin le-benden Mesofauna. Bis sich diese erholt hat, steht meist schon die nächste Bodenbewirtschaf-tung an. Die Bodenverdichtung spielt auch eine Rolle. Bei herkömmlichem Ackerbau ist eine Fruchtfolge mit eingeschalteter Brache oder Gründüngung mit Klee oder Luzerne angebracht, um die Mesofauna nicht zu stark zu strapazieren. Organische Düngegaben leicht abbaubarer Streu sind deutlich zu bevorzugen gegenüber sehr zellulose- und ligninhaltigen Pflanzenresten. Die Einbringung von Stoppeln nach Aberntung von Getreidefeldern ist sinnvoll, solange dabei nicht zu tief in die Bodenstruktur eingegriffen wird (ZIMMER 1997).rnrnIm Rahmen der Sonderkultur Wein, bei der eine Bodenbearbeitung aus den aufgezeigten Gründen eigentlich nicht notwendig wäre, sind Dauerbegrünungsmaßnahmen generell von Nutzen: der Erosion wird vorgebeugt, die Bodenfeuchte konstant gehalten, der anfallende Mulch als Gründüngung genutzt. Dies sind alles entscheidende Faktoren, die die Meso- und Makrofauna fördern. Nur die Bodenverdichtung durch schweres Gerät, wie Schlepper und Vollernter, sind für den Boden nicht förderlich (HEISLER 1993, EHRENSBERGER 1993). Nie-derdruckreifen und Verringerung der Befahrung sind geeignete Gegenmaßnahmen. rnrnEntgegen landläufiger Winzermeinung, stellen die Pflanzen einer Begrünung eigentlich keine Konkurrenz für die Weinstöcke dar. Die Vorteile einer Begrünung sind nicht nur die Förde-rung der einheimischen Flora in ihrem standortgerechten Artenreichtum, sondern auch Ver-vielfältigung von Meso- und Makrofauna aufgrund der dadurch mehr anfallenden und ein-zuarbeitenden leicht abbaubaren Streu (GRIEBEL 1995).rn

Untersuchungen zur Lebensweise und zur Populationskontrolle des Gemeinen Ohrwurms Forficula auricularia L. (Insecta, Dermaptera) in Rebanlagen

Der Gemeine Ohrwurm (Forficula auricularia LINNAEUS 1758) wurde bisher im Weinbau als natürlicher Gegenspieler verschiedener Rebschädlinge zu den Nützlingen gezählt. Etwa seit 2005 verursacht er aufgrund stark ansteigender Populationsdichten Schäden in pfälzischen Rebanlagen. Ohrwürmer halten sich massenhaft in den Trauben auf. Zusammen mit ihren Exkrementen geraten sie bei der Lese in großer Zahl ins Erntegut. Die Tiere werden von der weinbaulichen Praxis als sehr störend und qualitätsmindernd empfunden und ihre Einstufung als Nützling kritisch gesehen. Aufgrund dieser Problematik wurde im Mai 2007 ein durch den Forschungsring des Deutschen Weinbaus (FDW) finanziertes Forschungsprojekt am Dienstleistungszentrum Ländlicher Raum Rheinpfalz in Neustadt an der Weinstraße begonnen. Bis 2010 wurden offene Fragen zur Erfassung und Populationsbiologie des Gemeinen Ohrwurms in Rebanlagen bearbeitet, die von ihm verursachten Schäden beschrieben und Strategien zu seiner Befallsregulation entwickelt. Am Boden aktive Ohrwürmer wurden mit Bodenfallen nach BARBER (1931) aufgenommen. In der Laubwand des Rebstockes wurden die Ohrwürmer mit eigens konzipierten Bambusfallen erfasst. F. auricularia ist in pfälzischen Rebanlagen die dominierende Ohrwurm-Art. Im Projektverlauf wurde der univoltine Entwicklungszyklus des Gemeinen Ohrwurms in pfälzischen Rebanlagen vollständig aufgeklärt. In der Vegetationsperiode beeinflussten die Intensität der Bodenbewirtschaftung mit der resultierenden Flächenbegrünung, die Bodenart, die Lufttemperatur, die Luftfeuchtigkeit und die Niederschlagsmenge die Befallsdichten am Rebstock signifikant. Der Ohrwurm-Befall in den Trauben war signifikant von der Kompaktheit und vom Gewicht der Trauben sowie dem Fäulnisanteil pro Traube und von eingewachsenen Rebblättern in den Trauben abhängig. Das Überwinterungs- und Brutverhalten wurde durch die Art und Weise der Bodenbewirtschaftung beeinflusst beziehungsweise gestört.rnLabor- und Freilandversuche haben gezeigt, dass F. auricularia Pilzpathogene wie die Graufäule (Botrytis cinerea PERSOON 1794) und den Pinselschimmel (Penicillium crustosum THOM 1930) auf gesunde Trauben überträgt. Ferner haben Fraßversuche ergeben, dass der Ohrwurm nur faule und vorgeschädigte Beeren anfressen kann und keine intakten Beeren verletzt. Durch analytische und sensorische Untersuchungen wurde festgestellt, dass Ohrwurm-Kot sensorische Fehltöne im Wein verursachen kann. Diese werden durch das im Kot enthaltene 2-Methyl-1,4-benzochinon hervorgerufen, das eine Komponente des arteigenen Abwehrsekrets ist. Da sich der Ohrwurm jahreszeitlich bedingt entweder im Boden oder am Rebstock aufhält, wurden befallsregulierende Maßnahmen im Boden- und Laubwandbereich der Rebanlage durchgeführt. Durch Tiefengrubbern mit Umbruch der Begrünung im Herbst und Frühjahr wurden die überwinternden Imagines und die Gelege geschädigt, so dass in der darauf folgenden Vegetationsperiode die Befallsdichten in der Laubwand geringfügig aber nicht signifikant abnahmen. Die während der Aufwanderungsphase der Ohrwürmer Ende Juni durchgeführte mechanische Störung der Begrünung reduzierte den Ohrwurm-Befall am Rebstock bis zu drei Wochen nach der Maßnahme signifikant. In der Laubwand der Rebstöcke wurden die Befallsdichten durch die Insektizide SpinTor (Wirkstoff Spinosad: 0,01%) und Steward® (Wirkstoff Indoxacarb: 0,0125 %) sowie sekundär durch partielles Entblättern der Laubwand dauerhaft bis zur Traubenlese reduziert. rn

Agricultural Policymaking: Interest Groups and Access to Governmental Officials

Conservation agriculture that focuses on soil recovery is both economically and environmentally sustainable. This lies in contrast with many of the current agricultural practices, which push for high production, which, in turn lead to over-depletion of the soil. Agricultural interest groups play a role in crafting farming policies with governmental officials. Therefore, my study examined three interest group types agribusinesses, farmer organizations, and environmental NGOs that seek to influence agricultural policy, specifically focusing on the federal farm bill, due to its large impact throughout the nation. The research in which data wasgathered through subject interviews, a literature review, and databases found that access to governmental officials affects the amount of influence a group can have. Access is contingent upon: 1) the number of networks (social, professional, and political), 2) amount of money spent through campaign contributions and lobbying expenditures, and 3) extent of business enterprises and subsidiaries. The evidence shows that there is a correlation between these variables and the extent of access. My research concludes that agribusiness interest groups have the most access to government officials, and thus have the greatest influence on agricultural policies. Because agribusinesses support subsidies of commodity-crops this indirectly impacts conservation agriculture, as the two programs compete in a zero-sum game for funding in the farm bills.

ENU-induced phenovariance in mice: inferences from 587 mutations

Background We present a compendium of N-ethyl-N-nitrosourea (ENU)-induced mouse mutations, identified in our laboratory over a period of 10 years either on the basis of phenotype or whole genome and/or whole exome sequencing, and archived in the Mutagenetix database. Our purpose is threefold: 1) to formally describe many point mutations, including those that were not previously disclosed in peer-reviewed publications; 2) to assess the characteristics of these mutations; and 3) to estimate the likelihood that a missense mutation induced by ENU will create a detectable phenotype. Findings In the context of an ENU mutagenesis program for C57BL/6J mice, a total of 185 phenotypes were tracked to mutations in 129 genes. In addition, 402 incidental mutations were identified and predicted to affect 390 genes. As previously reported, ENU shows strand asymmetry in its induction of mutations, particularly favoring T to A rather than A to T in the sense strand of coding regions and splice junctions. Some amino acid substitutions are far more likely to be damaging than others, and some are far more likely to be observed. Indeed, from among a total of 494 non-synonymous coding mutations, ENU was observed to create only 114 of the 182 possible amino acid substitutions that single base changes can achieve. Based on differences in overt null allele frequencies observed in phenotypic vs. non-phenotypic mutation sets, we infer that ENU-induced missense mutations create detectable phenotype only about 1 in 4.7 times. While the remaining mutations may not be functionally neutral, they are, on average, beneath the limits of detection of the phenotypic assays we applied. Conclusions Collectively, these mutations add to our understanding of the chemical specificity of ENU, the types of amino acid substitutions it creates, and its efficiency in causing phenovariance. Our data support the validity of computational algorithms for the prediction of damage caused by amino acid substitutions, and may lead to refined predictions as to whether specific amino acid changes are responsible for observed phenotypes. These data form the basis for closer in silico estimations of the number of genes mutated to a state of phenovariance by ENU within a population of G3 mice.

The quiet eye and tasks demands: Do tougher shots need a quieter eye?

The Quiet Eye (QE; Vickers 1996) has been shown to underpin successful performance, differentiating both expertise (inter-individual) and proficiency (intra-individual), with experts and successful attempts characterised by longer QE durations. The QE is proposed to reflect the time needed to organise and fine tune the parameters of movement (e.g. force and direction). In order to examine this prediction and build upon previous research we experimentally manipulated the difficulty of a golf putting task; we hypothesised that if the QE is related to motor programming then a more difficult task should be associated with longer QE durations. 33 golfers (M age= 21.16, SD= 3.98) with an average handicap of 6.5 (SD= 6.02) performed putts in 4 conditions of increasing difficulty. We manipulated the length of the golf putt (short-4ft, long-8ft) and the contact point of the putter head (large-1.7cm, small-0.5cm,) giving increasingly difficult putting conditions of short-large [1], short-small [2], long-large [3] and long-small [4]. We measured performance (radial error from hole in cm) and QE (in ms) for 10 putts in each condition. A repeated measures ANOVA was performed on the performance and QE data. The performance data suggest that we were successful in increasing the difficulty of the task (F (3,93) = 26.46. p = .000), with the best performance in condition [1] (8.57cm), followed by [2] (9.10cm) followed by [3] (16.11cm) and finally the worst performance was in condition [4] (23.40cm). The QE data suggest that, in keeping with our hypothesis, the QE was lengthened as task difficulty increased (F (3,87) = 11.91, p = .043). The QE was shortest in condition [1] (1787.85ms) and increased to condition [2] (1939.78ms) and condition [3] (2076.51ms), with the longest QE in condition [4] (2164.08ms). More detailed analysis of the QE reveal that it was the proportion of the QE that occurred before movement initiation (pre-QE) which increased with shot difficulty, rather than the proportion that occurred during the swing (Online-QE; see Vine et al., 2013). Results support the notion that more complex tasks are associated with a longer QE duration, specifically participants appear to spend longer fixating the target prior to movement. This likely reflects the time needed to process visual information gathered in a pre-performance routine, to inhibit external distraction, and to pre-programme the increasingly difficult parameters of the movement. Vickers, J.N. (1996). Visual control when aiming at a far target. Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance, 22, 342-354. Vine, S.J. et al. (2013). Quiet eye and choking: Online control breaks down at the point of performance failure. Medicine and Science in Sports and Exercise, 45, 1988-1994.

An underestimated record breaking event – why summer 1540 was likely warmer than 2003

The heat of summer 2003 in Western and Central Europe was claimed to be unprecedented since the Middle Ages on the basis of grape harvest data (GHD) and late wood maximum density (MXD) data from trees in the Alps. This paper shows that the authors of these studies overlooked the fact that the heat and drought in Switzerland in 1540 likely exceeded the amplitude of the previous hottest summer of 2003, because the persistent temperature and precipitation anomaly in that year, described in an abundant and coherent body of documentary evidence, severely affected the reliability of GHD and tree-rings as proxy-indicators for temperature estimates. Spring–summer (AMJJ) temperature anomalies of 4.7 °C to 6.8 °C being significantly higher than in 2003 were assessed for 1540 from a new long Swiss GHD series (1444 to 2011). During the climax of the heat wave in early August the grapes desiccated on the vine, which caused many vine-growers to interrupt or postpone the harvest despite full grape maturity until after the next spell of rain. Likewise, the leaves of many trees withered and fell to the ground under extreme drought stress as would usually be expected in late autumn. It remains to be determined by further research whether and how far this result obtained from local analyses can be spatially extrapolated. Based on the temperature estimates for Switzerland it is assumed from a great number of coherent qualitative documentary evidence about the outstanding heat drought in 1540 that AMJJ temperatures were likely more extreme in neighbouring regions of Western and Central Europe than in 2003. Considering the significance of soil moisture deficits for record breaking heat waves, these results still need to be validated with estimated seasonal precipitation. It is concluded that biological proxy data may not properly reveal record breaking heat and drought events. Such assessments thus need to be complemented with the critical study of contemporary evidence from documentary sources which provide coherent and detailed data about weather extremes and related impacts on human, ecological and social systems.

Eine tragfähige Datenbrücke – Phänologische Beobachtungen im Amtsblatt des Kantons Schaffhausen 1876–1950

The international standardisation of national meteorological networks in the late nineteenth century excluded biotic and abiotic observations from the objects to be henceforth published in the yearbooks. Skilled amateurs being in charge of three meteorological stations in Canton Schaffhausen (Switzerland) and their successors managed to continuously publish phenological observations gathered in the station environment alongside with meteorological data in the official gazette of this Canton from 1876 to 1950, i.e. up to the onset of phenological network observations in Switzerland. At least ten observations are available for 51 plant and animal phenological phases. Long series were assembled (N → = 30) for 14 plant phenological observations, among them for the first flowering of snowdrop (Galanthus nivalis), of hazel (Corylus avellana), of horse chestnut (Aesculus hippocastanum), of winter rye (Secale cereale) and of grape vine (Vitis vinifera) as well as the beginning of hay, winter rye and grape harvesting. Only the bare data were published without any metadata. The quality of 10 long series (N →=60) was checked by investigating the biographical and biological background of key observers and submitting their evidence to graphical (meteorological plausibility check of outliers) and statistical verification. The long term observers, mostly schoolteachers and high school professors, had a good knowledge of botany and the quality of their observations – disregarding obvious printing errors – is surprisingly good. A number of long series (seven) was completed with applicable data from the Swiss Phenological Network up to 2011. Besides anthropogenic shifts (beginning of hay and grape harvest) there is a contrast between a global warming-related earlier flowering of snowdrop and hazel and a later occurrence of grape vine flowering.