Drosophila valois encodes a divergent WD protein that is required for Vasa localization and Oskar protein accumulation

valois (vls) was identified as a posterior group gene in the initial screens for Drosophila maternal-effect lethal mutations. Despite its early genetic identification, it has not been characterized at the molecular level until now. We show that vls encodes a divergent WD domain protein and that the three available EMS-induced point mutations cause premature stop codons in the vls ORF. We have generated a null allele that has a stronger phenotype than the EMS mutants. The vlsnull mutant shows that vls+ is required for high levels of Oskar protein to accumulate during oogenesis, for normal posterior localization of Oskar in later stages of oogenesis and for posterior localization of the Vasa protein during the entire process of pole plasm assembly. There is no evidence for vls being dependent on an upstream factor of the posterior pathway, suggesting that Valois protein (Vls) instead acts as a co-factor in the process. Based on the structure of Vls, the function of similar proteins in different systems and our phenotypic analysis, it seems likely that vls may promote posterior patterning by facilitating interactions between different molecules.

Map positions of third chromosomal female sterile and lethal mutations of Drosophila melanogaster

Chromosomal mutations induced by ethyl methanesulfonate (EMS) treatment can cause female sterility or maternal-effect lethality in Drosophila. EMS is particularly useful to researchers because it creates mutations independent of position effects. However, because researchers have little control over the chromosomal site of mutation, post-mutagenic genetic mapping is required to determine the cytological location of the mutation. To make a valuable set of mutants more useful to the research community, we have mapped the uncharacterized part of the female-sterile – maternal-effect lethal Tübingen collection. We mapped 49 female-sterile – maternal-effect lethal alleles and 72 lethal alleles to individual deficiency intervals on the third chromosome. In addition, we analyzed the phenotype of ovaries resulting from female sterile mutations. The observed phenotypes range from tumorous ovaries and early blocks in oogenesis, to later blocks, slow growth, blocks in stage 10, to apparently full development of the ovary. The mapping and phenotypic characterization of these 121 mutations provide the necessary information for the researcher to consider a specific mutant as a candidate for their gene of interest.Key words: Drosophila melanogaster, oogenesis, female sterile, maternal-effect lethal, EMS-induced mutations.

Reverse genetic analysis of Caenorhabditis elegans presenilins reveals redundant but unequal roles for sel-12 and hop-1 in Notch-pathway signaling

Mutations in the human presenilin genes PS1 and PS2 cause early-onset Alzheimer’s disease. Studies in Caenorhabditis elegans and in mice indicate that one function of presenilin genes is to facilitate Notch-pathway signaling. Notably, mutations in the C. elegans presenilin gene sel-12 reduce signaling through an activated version of the Notch receptor LIN-12. To investigate the function of a second C. elegans presenilin gene hop-1 and to examine possible genetic interactions between hop-1 and sel-12, we used a reverse genetic strategy to isolate deletion alleles of both loci. Animals bearing both hop-1 and sel-12 deletions displayed new phenotypes not observed in animals bearing either single deletion. These new phenotypes—germ-line proliferation defects, maternal-effect embryonic lethality, and somatic gonad defects—resemble those resulting from a reduction in signaling through the C. elegans Notch receptors GLP-1 and LIN-12. Thus SEL-12 and HOP-1 appear to function redundantly in promoting Notch-pathway signaling. Phenotypic analyses of hop-1 and sel-12 single and double mutant animals suggest that sel-12 provides more presenilin function than does hop-1.

Induction and transmission of Bacillus thuringiensis tolerance in the flour moth Ephestia kuehniella

The use of Bacillus thuringiensis (Bt) endotoxins to control insect vectors of human diseases and agricultural pests is threatened by the possible evolution of resistance in major pest species. In addition to high levels of resistance produced by receptor insensitivity (5, 16, 17), several cases of tolerance to low to medium levels of toxin have been reported in laboratory colonies of lepidopteran species (3, 18). Because the molecular basis of some of these cases of tolerance to the toxin are not known, we explored alternative mechanisms. Here, we present evidence that tolerance to a Bt formulation in a laboratory colony of the flour moth Ephestia kuehniella can be induced by preexposure to a low concentration of the Bt formulation and that the tolerance correlates with an elevated immune response. The data also indicate that both immune induction and Bt tolerance can be transmitted to offspring by a maternal effect and that their magnitudes are determined by more than one gene.

Causes and consequences of variation in nestling immune function

Defence against pathogens is a vital need of all living organisms that has led to the evolution of complex immune mechanisms. However, although immunocompetence the ability to resist pathogens and control infection has in recent decades become a focus for research in evolutionary ecology, the variation in immune function observed in natural populations is relatively little understood. This thesis examines sources of this variation (environmental, genetic and maternal effects) during the nestling stage and its fitness consequences in wild populations of passerines: the blue tit (Cyanistes caeruleus) and the collared flycatcher (Ficedula albicollis). A developing organism may face a dilemma as to whether to allocate limited resources to growth or to immune defences. The optimal level of investment in immunity is shaped inherently by specific requirements of the environment. If the probability of contracting infection is low, maintaining high growth rates even at the expense of immune function may be advantageous for nestlings, as body mass is usually a good predictor of post-fledging survival. In experiments with blue tits and haematophagous hen fleas (Ceratophyllus gallinae) using two methods, methionine supplementation (to manipulate nestlings resource allocation to cellular immune function) and food supplementation (to increase resource availability), I confirmed that there is a trade-off between growth and immunity and that the abundance of ectoparasites is an environmental factor affecting allocation of resources to immune function. A cross-fostering experiment also revealed that environmental heterogeneity in terms of abundance of ectoparasites may contribute to maintaining additive genetic variation in immunity and other traits. Animal model analysis of extensive data collected from the population of collared flycatchers on Gotland (Sweden) allowed examination of the narrow-sense heritability of PHA-response the most commonly used index of cellular immunocompetence in avian studies. PHA-response is not heritable in this population, but is subject to a non-heritable origin (presumably maternal) effect. However, experimental manipulation of yolk androgen levels indicates that the mechanism of the maternal effect in PHA-response is not in ovo deposition of androgens. The relationship between PHA-response and recruitment was studied for over 1300 collared flycatcher nestlings. Multivariate selection analysis shows that it is body mass, not PHA-response, that is under direct selection. PHA-response appears to be related to recruitment because of its positive relationship with body mass. These results imply that either PHA-response fails to capture the immune mechanisms that are relevant for defence against pathogens encountered by fledglings or that the selection pressure from parasites is not as strong as commonly assumed.

Growth and survival of reciprocal crosses between two bay scallops, Argopecten irradians concentricus Say and A-irradians irradians Lamarck

A complete diallel cross between two bay scallop populations, Argopecten irradians concentricus Say (M) and A. irradians irradians Lamarck (C), was carried out. Growth and survival were compared among hybrids and pure populations. No significant difference in the shell length was found among the four groups on the first day of D-larvae. On day 10, shell lengths of the two reciprocal crosses (CM, MC)(female x male ) were significantly greater than those of the CC (141.97 mu m) and MM (146.20 mu m) groups, with the growth rate of the MC (156.14 mu m) cross greater than that of the CM (155.35 mu m) cross. Also, heterosis for survival was significantly larger than that for growth. Both maternal origin and mating strategy had significant effects on growth and survival throughout the whole larval stage. Heterosis was also observed in later spat and adult stages. On day 170, the mean shell length, shell height and total weight of the CM cross were significantly larger than those of the other crosses (P<0.05). The results from this study indicate that hybridization between A. irradians concentricus and A. irradians irradians may be a promising way for genetic improvement of existing bay scallop brood stocks in China. (c) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

In utero exposure to cigarette chemicals induces sex-specific disruption of one-carbon metabolism and DNA methylation in the human fetal liver

Background: Maternal smoking is one of the most important modifiable risk factors for low birthweight, which is strongly associated with increased cardiometabolic disease risk in adulthood. Maternal smoking reduces the levels of the methyl donor vitamin B12 and is associated with altered DNA methylation at birth. Altered DNA methylation may be an important mechanism underlying increased disease susceptibility; however, the extent to which this can be induced in the developing fetus is unknown.

Methods: In this retrospective study, we measured concentrations of cobalt, vitamin B12, and mRNA transcripts encoding key enzymes in the 1-carbon cycle in 55 fetal human livers obtained from 11 to 21 weeks of gestation elective terminations and matched for gestation and maternal smoking. DNA methylation was measured at critical regions known to be susceptible to the in utero environment. Homocysteine concentrations were analyzed in plasma from 60 fetuses.

Results: In addition to identifying baseline sex differences, we found that maternal smoking was associated with sex-specific alterations of fetal liver vitamin B12, plasma homocysteine and expression of enzymes in the 1-carbon cycle in fetal liver. In the majority of the measured parameters which showed a sex difference, maternal smoking reduced the magnitude of that difference. Maternal smoking also altered DNA methylation at the imprinted gene IGF2 and the glucocorticoid receptor (GR/NR3C1).

Conclusions: Our unique data strengthen studies linking in utero exposures to altered DNA methylation by showing, for the first time, that such changes are present in fetal life and in a key metabolic target tissue, human fetal liver. Furthermore, these data propose a novel mechanism by which such changes are induced, namely through alterations in methyl donor availability and changes in 1-carbon metabolism.

Herdabilidade e correlações quanto a peso, perímetro escrotal e escores visuais à desmama, em bovinos Canchim

O objetivo deste trabalho foi estabelecer o modelo mais adequado para avaliação genética de bovinos Canchim e estimar os parâmetros genéticos de características produtivas à desmama. Foram utilizados dados de: 12.103 animais, quanto ao peso (PD); 5.278, quanto ao perímetro escrotal (PE); 8.343, quanto ao escore visual da conformação frigorífica (CF); 9.111, quanto ao escore de umbigo (UM); e 7.986, quanto ao escore de pelame (PEL). Os modelos estatísticos incluíram os efeitos fixos e os efeitos aleatórios genéticos aditivos direto, materno e de ambiente permanente materno, em diferentes combinações. As análises foram feitas pelo método da máxima verossimilhança restrita livre de derivadas. O modelo completo foi o mais adequado para PD, PE, CF e UM, enquanto o modelo com uso apenas dos efeitos genéticos aditivos direto e materno foi o mais adequado para PEL. As estimativas de herdabilidade direta foram 0,17, 0,13, 0,20, 0,18, e 0,52 para PD, PE, CF, UM e PEL, respectivamente, o que indica a possibilidade de se obter progresso genético por meio da seleção para essas características, principalmente para PEL. As correlações genéticas aditivas diretas entre as características variaram de -0,16 a 0,61. As correlações entre PD e PE e entre PD e CF indicam que a seleção para PD deve proporcionar ganho genético em PE e CF

Estimação de funções de covariância para características de crescimento da raça Tabapuã utilizando modelos de regressão aleatória

Foram utilizados 35.732 registros de peso do nascimento aos 660 dias de idade de 8.458 animais da raça Tabapuã para estimar funções de covariância utilizando modelos de regressão aleatória sobre polinômios de Legendre. Os modelos incluíram: como aleatórios, os efeitos genético aditivo direto, materno, de ambiente permanente de animal e materno; como fixos, os efeitos de grupo de contemporâneo; como covariáveis, a idade do animal à pesagem e a idade da vaca ao parto (linear e quadrática); e sobre a idade à pesagem, polinômio ortogonal de Legendre (regressão cúbica) foi considerado para modelar a curva média da população. O resíduo foi modelado considerando sete classes de variância e os modelos foram comparados pelos critérios de informação Bayesiano de Schwarz e Akaike. O melhor modelo apresentou ordens 4, 3, 6, 3 para os efeitos genético aditivo direto e materno, de ambiente permanente de animal e materno, respectivamente. As estimativas de covariância e herdabilidades, obtidas utilizando modelo bicaracter, e de regressão aleatória foram semelhantes. As estimativas de herdabilidade para o efeito genético aditivo direto, obtidas com o modelo de regressão aleatória, aumentaram do nascimento (0,15) aos 660 dias de idade (0,45). Maiores estimativas de herdabilidade materna foram obtidas para pesos medidos logo após o nascimento. As correlações genéticas variaram de moderadas a altas e diminuíram com o aumento da distância entre as pesagens. A seleção para maiores pesos em qualquer idade promove maior ganho de peso do nascimento aos 660 dias de idade.

Estimation models of variance components for farrowing interval in swine

Este trabalho teve como objetivo principal avaliar a importância da inclusão dos efeitos genético materno, comum de leitegada e de ambiente permanente no modelo de estimação de componentes de variância para a característica intervalo de parto em fêmeas suínas. Foram utilizados dados que consistiam de 1.013 observações de fêmeas Dalland (C-40), registradas em dois rebanhos. As estimativas dos componentes de variância foram realizadas pelo método da máxima verossimilhança restrita livre de derivadas. Foram testados oito modelos, que continham os efeitos fixos (grupos de contemporâneo e covariáveis) e os efeitos genético aditivo direto e residual, mas variavam quanto à inclusão dos efeitos aleatórios genético materno, ambiental comum de leitegada e ambiental permanente. O teste da razão de verossimilhança (LR) indicou a não necessidade da inclusão desses efeitos no modelo. No entanto observou-se que o efeito ambiental permanente causou mudança nas estimativas de herdabilidade, que variaram de 0,00 a 0,03. Conclui-se que os valores de herdabilidade obtidos indicam que esta característica não apresentaria ganho genético como resposta à seleção. O efeito ambiental comum de leitegada e o genético materno não apresentaram influência sobre esta característica. Já o ambiental permanente, mesmo sem ter sido significativo o seu efeito pelo LR, deve ser considerado nos modelos genéticos para essa característica, pois sua presença causou mudança nas estimativas da variância genética aditiva.

Dois critérios de seleção na pré-desmama em bovinos da raça Gir. 1. Estimativas de parâmetros genéticos

Dados de 16.592 animais da raça Gir, provenientes do controle de desenvolvimento ponderal da Associação Brasileira dos Criadores de Zebu, nascidos no período de 1978 a 1994, criados em diversas condições de ambiente no Brasil, foram usados para estimar parâmetros genéticos e ambientais das características ganho médio diário do nascimento à desmama (GMD) e dias para atingir 160 kg do nascimento à desmama (D160). As estimativas dos componentes de variância e herdabilidade foram obtidas pelo método da máxima verossimilhança restrita por modelos animais uni-característica. Foram utilizados dois modelos o modelo 1, com grupo de contemporâneos (GC) como efeito fixo e com efeitos genético aditivo de animal e materno, efeito de ambiente permanente materno e erro como aleatórios; e modelo 2, com os mesmos efeitos do modelo 1, mas com covariância genética entre os efeitos direto e materno igual a zero (sigmaam=0). As estimativas de herdabilidade, utilizando-se o Modelo 1, foram iguais a 0,11; 0,04; 0,11 e 0,07 para GMD (efeito direto), GMD (efeito materno), D160 (efeito direto) e D160 (efeito materno), respectivamente. Para o Modelo 2, as estimativas de herdabilidade foram: 0,12; 0,05; 0,10 e 0,05 para GMD (efeito direto), GMD (efeito materno), D160 (efeito direto) e D160 (efeito materno). A diferença entre os modelos pela não inclusão da estrutura de covariância entre os efeitos direto e materno (sigmaam=0), neste trabalho, não foi significativa. A contribuição da variância residual (como porcentagem da variação fenotípica total) foi de 76% para GMD e de 80% para D160, para os dois modelos, indicando a necessidade da melhoria do ambiente de criação, assim como a padronização e formação de lotes de manejo, o que reflete na possibilidade de melhor definição de grupo de contemporâneos.

Dois critérios de seleção na pré- desmama em bovinos da raça Gir. 2. Efeito na classificação dos animais

A utilização de dois critérios de seleção na pré-desmama, ganho médio diário do nascimento à desmama (GMD) e dias para ganhar 160 kg do nascimento à desmama (D160), foi estudada, analisando-se informações de 16.592 animais, provenientes do controle de desenvolvimento ponderal da Associação Brasileira dos Criadores de Zebu, nascidos no período de 1978 a 1994. Foram incluídos no modelo o efeito fixo de grupo de contemporâneos e os efeitos aleatórios genético aditivo de animal e materno, de ambiente permanente materno e o erro. A covariância entre os efeitos direto e materno foi considerada igual a zero. As estimativas dos componentes de variância e herdabilidade foram obtidas pelo método da máxima verossimilhança restrita e os valores genéticos preditos (VGs), por modelos animais uni-característica. As estimativas de herdabilidade foram: 0,12; 0,05; 0,10 e 0,05 para GMD (efeito direto), GMD (efeito materno), D160 (efeito direto) e D160 (efeito materno), respectivamente. Foram estimadas a correlação genética entre GMD e D160 (efeito direto e materno) e a correlação de classificação (Spearman) entre os valores genéticos para as categorias de touros, vacas e bezerros. As estimativas de correlação genética entre GMD e D160 foram 0,86 e 0,88, para o efeito direto e materno, respectivamente. As estimativas de correlação de ;rank;, também foram altas, entretanto, nenhuma foi igual a um, resultando em alterações na classificação dos animais. A relação entre as médias aritmética (A) e harmônica (H) e o desvio-padrão (S) do GMD ajustado para efeitos ambientais e maternos (GMDc) foi verificada utilizando-se um modelo restrito, sem intercepto, mediante as regressões linear e quadrática do S do GMDc sobre a diferença entre a média aritmética e média harmônica (A-H). Os resultados evidenciaram que, semelhantemente a H, o critério D160 apresentou a propriedade de discriminar touros com progênie mais uniforme.

Efeito da linhagem citoplasmática sobre o peso ao nascer e o ganho médio diário na pré-desmama em bovinos da raça Caracu

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Comparação de Diferentes Modelos para Avaliação Genética de Características de Desempenho Pós-desmama em Suínos

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Tendências genéticas para escores visuais de conformação, precocidade e musculatura à desmama de bovinos Nelore

Os objetivos neste estudo foram estimar os coeficientes de herdabilidade e a mudança genética nos escores visuais de conformação (C), precocidade (P) e musculatura (M) à desmama de bovinos Nelore e avaliar as mudanças promovidas pelo programa de seleção ao qual os animais foram submetidos. Foram utilizados dados de 56.076 animais nascidos entre 1990 e 2002. Os componentes de variância foram estimados por máxima verossimilhança restrita e os valores genéticos foram preditos pelo método dos modelos mistos aplicando-se um modelo animal. As tendências genéticas foram estimadas pela regressão dos valores genéticos sobre o ano de nascimento dos animais. Os coeficientes de herdabilidade do efeito direto estimados foram de 0,122±0,012; 0,153±0,012; e 0,124±0,012 e, para o efeito materno, de 0,043±0,010; 0,038±0,009; e 0,056±0,010 para C, P e M, respectivamente. As tendências genéticas diretas estimadas foram de 0,013; 0,022 e 0,018 pontos de escore ao ano para C, P e M, respectivamente, o que representa incremento anual de 0,42; 0,67 e 0,60% ao ano em relação à média fenotípica. As tendências genéticas do efeito materno foram de -0,0020; -0,0010; e -0,0009 pontos de escore ao ano para C, P e M, respectivamente, o que representa uma mudança anual de -0,07; -0,03; e -0,03% na média fenotípica da população.