Optimal planning of cocoa clonal selection programmes

Data from three cocoa (Theobroma cacao) clonal selection trials are used to investigate the genetic and environmental components of variation in yield and the percentage of total pods affected by black pod disease (Phytophtora pod rot). Simulations based on these estimated components of variation are then used to discuss the best choice in future of numbers of clones, replicates and years of harvest to maximise selection advances in the traits measured. The three main conclusions are the need to increase the number of clones at the expense of the number of replicates of each clone, the diminishing returns from additional years of harvesting and the importance of widening the genetic base of the clones chosen to be tested.

Clonal expansion of early to mid-life mitochondrial DNA point mutations drives mitochondrial dysfunction during human ageing

Age-related decline in the integrity of mitochondria is an important contributor to the human ageing process. In a number of ageing stem cell populations, this decline in mitochondrial function is due to clonal expansion of individual mitochondrial DNA (mtDNA) point mutations within single cells. However the dynamics of this process and when these mtDNA mutations occur initially are poorly understood. Using human colorectal epithelium as an exemplar tissue with a well-defined stem cell population, we analysed samples from 207 healthy participants aged 17-78 years using a combination of techniques (Random Mutation Capture, Next Generation Sequencing and mitochondrial enzyme histochemistry), and show that: 1) non-pathogenic mtDNA mutations are present from early embryogenesis or may be transmitted through the germline, whereas pathogenic mtDNA mutations are detected in the somatic cells, providing evidence for purifying selection in humans, 2) pathogenic mtDNA mutations are present from early adulthood (<20 years of age), at both low levels and as clonal expansions, 3) low level mtDNA mutation frequency does not change significantly with age, suggesting that mtDNA mutation rate does not increase significantly with age, and 4) clonally expanded mtDNA mutations increase dramatically with age. These data confirm that clonal expansion of mtDNA mutations, some of which are generated very early in life, is the major driving force behind the mitochondrial dysfunction associated with ageing of the human colorectal epithelium.

FTO influences adipogenesis by regulating mitotic clonal expansion

The fat mass and obesity-associated (FTO) gene plays a pivotal role in regulating body weight and fat mass; however, the underlying mechanisms are poorly understood. Here we show that primary adipocytes and mouse embryonic fibroblasts (MEFs) derived from FTO overexpression (FTO-4) mice exhibit increased potential for adipogenic differentiation, while MEFs derived from FTO knockout (FTO-KO) mice show reduced adipogenesis. As predicted from these findings, fat pads from FTO-4 mice fed a high-fat diet show more numerous adipocytes. FTO influences adipogenesis by regulating events early in adipogenesis, during the process of mitotic clonal expansion. The effect of FTO on adipogenesis appears to be mediated via enhanced expression of the pro-adipogenic short isoform of RUNX1T1, which enhanced adipocyte proliferation, and is increased in FTO-4 MEFs and reduced in FTO-KO MEFs. Our findings provide novel mechanistic insight into how upregulation of FTO leads to obesity.

Clonal Relationship among Atypical Enteropathogenic Escherichia coli Strains Isolated from Different Animal Species and Humans

Forty-nine typical and atypical enteropathogenic Escherichia coli (EPEC) strains belonging to different serotypes and isolated from humans, pets (cats and dogs), farm animals (bovines, sheep, and rabbits), and wild animals (monkeys) were investigated for virulence markers and clonal similarity by pulsed-field gel electrophoresis (PFGE) and multilocus sequence typing (MLST). The virulence markers analyzed revealed that atypical EPEC strains isolated from animals have the potential to cause diarrhea in humans. A close clonal relationship between human and animal isolates was found by MLST and PFGE. These results indicate that these animals act as atypical EPEC reservoirs and may represent sources of infection for humans. Since humans also act as a reservoir of atypical EPEC strains, the cycle of mutual infection of atypical EPEC between animals and humans, mainly pets and their owners, cannot be ruled out since the transmission dynamics between the reservoirs are not yet clearly understood.

Effects of competition on sexual and clonal reproduction of a tunicate: the importance of competitor identity

Individual fitness and the structure of marine communities are strongly affected by spatial competition. Among the most common space holders are the colonial ascidians, which have the ability to monopolize large areas of hard substrate, overgrowing most other competitors. The effects of competition on colony growth and on gonad production of the ascidian Didemnum perlucidum were studied in southeastern Brazil by experimentally removing surrounding competitors. Colonies of D, perlucidum competing for space exhibited a growth rate 9 times less than that of colonies that were competitor free. Among the colonies subject to competition, growth rates were unrelated to the percentage of colony border that was free of competitors. However, the identity of the competitor was important in the outcome of border contacts. At the beginning of the experiment, most border encounters of D. perlucidum were with solitary organisms, which in most cases were overgrown. These were progressively replaced by colonial ascidians and bryozoans, resulting mostly in stand-off interactions. Besides reducing asexual growth, spatial competition also affected female gonad production. Colonies free of competitors had a significantly higher proportion of zooids with ovaries. Thus, our findings show that spatial competition reduces both ascidian colony size and gonad production.

Arachidonic acid actions on functional integrity and attenuation of the negative effects of palmitic acid in a clonal pancreatic beta-cell line

Chronic exposure of pancreatic beta-cells to saturated non-esterified fatty acids can lead to inhibition of insulin secretion and apoptosis. Several previous studies have demonstrated that saturated fatty acids such as PA (palmitic acid) are detrimental to beta-cell function compared with unsaturated fatty acids. In the present study, we describe the effect of the polyunsaturated AA (arachidonic acid) on the function of the clonal pancreatic beta-cell line BRIN-BD11 and demonstrate AA-dependent attenuation of PA effects. When added to beta-cell incubations at 100 mu M, AA can stimulate cell proliferation and chronic (24 h) basal insulin secretion. Microarray analysis and/or real-time PCR indicated significant AA-dependent up-regulation of genes involved in proliferation and fatty acid metabolism [e.g. Angptl (angiopoietin-like protein 4), Ech1 (peroxisomal Delta(3.5),Delta(2.4)-dienoyl-CoA isomerase), Cox-1 (cyclo-oxygenase-1) and Cox-2, P < 0.05]. Experiments using specific COX and LOX (lipoxygenase) inhibitors demonstrated the importance of COX-1 activity for acute (20 min) stimulation of insulin secretion, suggesting that AA metabolites may be responsible for the insulinotropic effects. Moreover, concomitant incubation of AA with PA dose-dependently attenuated the detrimental effects of the saturated fatty acid, so reducing apoptosis and decreasing parameters of oxidative stress [ROS (reactive oxygen species) and NO levels] while improving the GSH/GSSG ratio. AA decreased the protein expression of iNOS (inducible NO synthase), the p65 subunit of NF-kappa B (nuclear factor kappa B) and the p47 subunit of NADPH oxidase in PA-treated cells. These findings indicate that AA has an important regulatory and protective beta-cell action, which may be beneficial to function and survival in the `lipotoxic` environment commonly associated with Type 2 diabetes mellitus.

Microbiological diversity of generalized aggressive periodontitis by 16S rRNA clonal analysis

Background/aim: The purpose of this study was to determine the bacterial diversity in the subgingival plaque of subjects with generalized aggressive periodontitis by using culture-independent molecular methods based on 16S ribosomal DNA cloning. Methods: Samples from 10 subjects with generalized aggressive periodontitis were selected. DNA was extracted and the 16S rRNA gene was amplified with the universal primer pairs 9F and 1525R. Amplified genes were cloned, sequenced, and identified by comparison with known 16S rRNA sequences. Results: One hundred and ten species were identified from 10 subjects and 1007 clones were sequenced. Of these, 70 species were most prevalent. Fifty-seven percent of the clone (40 taxa) sequences represented phylotypes for which no cultivated isolates have been reported. Several species of Selenomonas and Streptococcus were found at high prevalence and proportion in all subjects. Overall, 50% of the clone libraries were formed by these two genera. Selenomonas sputigena, the species most commonly detected, was found in nine of 10 subjects. Other species of Selenomonas were often present at high levels, including S. noxia, Selenomonas sp. EW084, Selenomonas sp. EW076, Selenomonas FT050, Selenomonas sp. P2PA_80, and Selenomonas sp. strain GAA14. The classical putative periodontal pathogens, such as, Aggregatibacter actinomycetemcomitans, was below the limit of detection and was not detected. Conclusion: These data suggest that other species, notably species of Selenomonas, may be associated with disease in generalized aggressive periodontitis subjects.

Prevalence and microbiological diversity of Archaea in peri-implantitis subjects by 16S ribosomal RNA clonal analysis

Background and Objective: This study evaluated the prevalence and the molecular diversity of Archaea in the subgingival biofilm samples of subjects with peri-implantitis. Material and Methods: Fifty subjects were assigned into two groups: Control (n = 25), consisting of subjects with healthy implants; and Test (n = 25), consisting of subjects with peri-implantitis sites, as well as a healthy implant. In the Test group, subgingival biofilm samples were taken from the deepest sites of the diseased implant. In both groups, subgingival biofilm was collected from one site with a healthy implant and from one site with a periodontally healthy tooth. DNA was extracted and the 16S ribosomal RNA gene was amplified with universal primer pairs for Archaea. Amplified genes were cloned and sequenced, and the phylotypes were identified by comparison with known 16S ribosomal RNA sequences. Results: In the Control group, Archaea were detected in two and three sites of the implant and the tooth, respectively. In the Test group, Archaea were detected in 12, 4 and 2 sites of diseased implants, healthy implants and teeth, respectively. Diseased implants presented a significantly higher prevalence of Archaea in comparison with healthy implants and natural teeth, irrespective of group. Over 90% of the clone libraries were formed by Methanobrevibacter oralis, which was detected in both groups. Methanobacterium congelense/curvum was detected in four subjects from the Test group and in two subjects from the Control group. Conclusion: Although M. oralis was the main species of Archaea associated with both healthy and diseased implant sites, the data indicated an increased prevalence of Archaea in peri-implantitis sites, and their role in pathogenesis should be further investigated.

Atributos físicos e químicos de um argissolo e rendimento de culturas em função do seu revolvimento na reaplicação de calcário no sistema plantio direto

As alterações da qualidade estrutural do solo pelo uso continuado do sistema plantio direto ocorre junto com o processo de sua (re)acidificação. Em algumas circunstâncias, ocorre também compactação superficial devido ao tráfego de máquinas, que necessita ser corrigida pela mobilização do solo. Assim, avaliou-se os efeitos acumulados e a curto prazo de mobilizar ou não o solo por ocasião das reaplicações de calcário sobre os atributos físicos e químicos no perfil do solo e o rendimento de culturas em diferentes preparos de solo. Foi utilizado um experimento de 12 anos no sistema plantio direto (SPD) e preparo convencional (PC) instalado em Argissolo Vermelho Distrófico típico na EEA-UFRGS. Determinou-se os atributos físicos (densidade, porosidade e estabilidade de agregados) e químicos (pH em água, índice SMP, teor de matéria orgânica, cálcio, magnésio e alumínio trocáveis e CTC efetiva) em três camadas (0,0-2,5; 2,5-7,5 e 7,5-15,0 cm) do solo e a produtividade das culturas de milho e aveia + ervilhaca. O SPD por quatro anos após o revolvimento recuperou os atributos físicos do solo à condição original. O revolvimento propiciou condições mais favoráveis de densidade e porosidade do solo, mas diminuiu a estabilidade de agregados, que não retornou à condição original após doze meses. Os atributos físicos do solo foram mais uniformes no PC, mas com menor estabilidade de agregados na camada superficial. O PC propiciou a situação menos desejável para os atributos químicos do solo. O efeito da aplicação superficial de calcário no SPD consolidado (oito e doze anos) atingiu a profundidade de 15 cm em doze meses, nos atributos químicos. As diferenças nos atributos físicos e químicos do solo decorrentes dos sistemas de manejo não foram suficientes para afetar a produtividade das culturas.

Modelo agrometeorológico-espectral de estimativa do rendimento da soja para o Estado do Rio Grande do Sul

O Estado do Rio Grande do Sul é grande produtor e exportador de grãos, sendo responsável por, aproximadamente, 20% da produção nacional de soja. No entanto, os rendimentos desta cultura apresentam alta variabilidade interanual, conseqüência da também alta variabilidade interanual da precipitação pluvial. O objetivo deste trabalho foi ajustar e validar um modelo agrometeorológico-espectral de estimativa do rendimento da soja para o Rio Grande do Sul, para ser utilizado em programas de previsão de safras. O modelo proposto é composto por um termo agrometeorológico, obtido pelo ajuste do modelo multiplicativo de Jensen (1968), modificado por Berlato (1987) ao qual foi introduzido um fator de correção, e um termo espectral, obtido pela média do NDVI máximo dos meses de dezembro e janeiro. Os dados de rendimento médio da soja (estatísticas oficiais do IBGE) e os dados de estações meteorológicas (obtenção da evapotranspiração relativa - ETr/ETo) foram referentes ao período de 1975 a 2000, enquanto que as imagens de NDVI/NOAA foram do período de 1982 a 2000. A aplicação do modelo de Jensen modificado permite a obtenção das estimativas do rendimento da cultura da soja, no Estado do Rio Grande do Sul, com precisão, rapidez, praticidade, objetividade e baixo custo, cerca de um mês antes do final da colheita, conferindo ao mesmo um caráter preditivo. A aplicação do modelo agrometeorológico-espectral, entretanto, promove melhoria na acurácia das estimativas dos rendimentos, permitindo a geração de mapas de rendimento de soja para a região de produção significativa desta cultura no Estado, considerando, além da evapotranspiração relativa, outros fatores que influenciam na determinação dos rendimentos. A utilização de imagens de satélite, recursos de informática e de geoprocessamento permite rapidez na análise de dados para a avaliação do desenvolvimento das culturas agrícolas.

Seleção recorrente para rendimento de grãos em aveia (Avena sativa L.) : identificação do tipo de unidade experimental para a avaliação, da geração de seleção e da variabilidade dos genitores

Seleção recorrente é um método indicado para o melhoramento de características quantitativas, como rendimento de grãos em aveia. Consiste em selecionar e recombinar de forma cíclica genótipos superiores de uma população geneticamente variável. Sua implantação depende do estabelecimento de uma estratégia que permita a condução das atividades inerentes ao método de forma compatível com a estrutura física e de mão-de-obra do programa. Este trabalho teve como objetivos investigar a possibilidade do uso de uma unidade experimental de tamanho reduzido para a condução das avaliações e seleção, indicar a geração de autofecundação a ser submetida à seleção e caracterizar a variabilidade dos genitores de uma população sintetizada pelo cruzamento dialélico de dez genótipos de aveia . Dados de três anos de ensaios mostram que unidades experimentais constituídas de uma única linha de três metros de comprimento reproduzem as classificações dos genótipos obtidas em parcelas de tamanho padrão para ciclo, estatura e rendimento de grãos. No entanto, o uso posterior de linhas como unidade experimental em ensaios que ocuparam uma área muito extensa, demonstrou que a variação de ambiente reduziu muito a eficiência da seleção. A avaliação da base genética para rendimento de grãos de aveia indica uma forte determinação de efeitos não aditivos. Nesta situação, a seleção em gerações mais avançadas de homozigose são mais adequadas. Porém, a seleção em geração F4 não apresentou vantagens sobre a realizada em F2 devido a grande variação de ambiente relacionada ao tamanho da área necessária para a condução dos ensaios. A estrutura da variabilidade fenotípica dos genitores confirma o caráter complementar dos genótipos em relação às características agronômicas e de adaptação pretendidas na população..

Efeitos fisiológicos e biomecânicos do treinamento complementar de corrida em piscina funda no desempenho de corredores de rendimento

Embora os benefícios fisiológicos da corrida sejam bastante documentados na literatura, a freqüência de lesões nos segmentos inferiores, devido ao uso excessivo, é bastante grande. A corrida em piscina funda é uma modalidade utilizada por corredores de elite para diminuir riscos de lesão por volume excessivo de treinamento. Não obstante, dados sobre as adaptações fisiológicas e biomecânicas, da corrida em piscina funda em corredores de rendimento são insuficientes. O objetivo geral deste estudo foi avaliar os efeitos da inclusão da corrida em piscina funda dentro do treinamento regular no desempenho de corredores de rendimento. Dezoito corredores foram divididos em grupo experimental 1 (GE1) e experimental 2 (GE2). O GE1 substituiu 30 por cento do volume de treinamento em terra pelo treinamento de corrida em piscina funda e o GE2 treinou apenas em terra. O período de treinamento foi de 8 semanas com 6 sessões semanais nas primeiras quatro semanas e 7 sessões semanais nas últimas quatro semanas No pré e pós-testes verificou-se o consumo máximo de oxigênio (VO2máx), limiar ventilatório (LV), volume expiratório máximo (VEmáx), economia de corrida (Eco), freqüência cardíaca máxima (FCmáx), freqüência de passada (FP), comprimento de passada (CP), comprimento de passada relativo (CPR), tempo de passada (TP), tempo de suporte (TS), tempo de vôo (TV), velocidade linear horizontal do quadril (VH). Foi usada a análise de covariância de dois caminhos (grupo x tempo) com medidas repetidas, e gênero sexual como covariante (p < 0,05). Após as 8 semanas de treinamento as determinantes fisiológicas do rendimento (VO2máx, Eco, LV’s) e a técnica de corrida durante os testes de 500m e Eco não foram diferentes tanto entre o pré-teste e pós-teste, quanto entre os tipos de treinamento. Além disso, não houve influência da variável independente tipo de treinamento sobre a variável independente tempo (pré/pós), ou seja, a modificação do treinamento (substituição de 30 por cento no volume de treinamento em terra) não foi suficiente para modificar o desempenho dos atletas. Deste modo, se conclui que a corrida em piscina funda pode servir como um efetivo complemento de treinamento em até 30 por cento no volume de treinamento em terra durante um período de até 8 semanas para atletas corredores de rendimento.

Aplicação dos conceitos de proteína ideal e proteína bruta sobre o desempenho, composição e rendimento de carcaças de frangos de corte

Dois experimentos foram conduzidos com o objetivo de avaliar o desempenho de duas linhagens de frangos de corte (Hybro G e Hybro PG) em duas estações climáticas (verão e inverno), alimentados com dietas formuladas pelo conceito Proteína Bruta (PB) ou Proteína Ideal (PI), de 1 a 42 dias de idade em ambos os sexos. Também foram avaliados os dados de abate, composição da carcaça e análise econômica comparativa entre os dois conceitos. O delineamento utilizado foi um fatorial 2 x 2, com 6 repetições de 20 aves cada. Na análise estatística dos resultados, verificou-se que, nas duas estações climáticas os machos PB consumiram mais que os PI; entre as fêmeas não houve diferença significativa para consumo. No verão as fêmeas PI ganharam mais peso corporal que as PB, para machos não houve diferença no ganho de peso; no inverno machos e fêmeas do PI ganharam mais peso que as aves do conceito PB e, quanto às linhagens, a PG foi superior a G. A conversão alimentar foi melhor para machos do que para fêmeas, principalmente no verão. Para o rendimento de peito as aves PI, a linhagem PG e as fêmeas mostraram-se superiores ao grupo PB, linhagem G e aos machos. A percentagem de gordura abdominal foi maior para fêmeas e para as aves PB. O aminograma evidenciou uma maior quantidade de Met, Lis, M+C e Tre no verão e M+C no inverno, nas carcaças dos machos PI. Na análise econômica dos dois experimentos foi observado que é mais viável a formulação de dietas pelo conceito proteína ideal, e formuladas segundo o respectivo sexo.

Estudo comparativo do rendimento de dois tipos de pás de remo e da técnica da remada em barco "skiff"

O presente trabalho teve como objetivo estudar a eficiência na aplicação de força a um barco “skiff” com dois tipos de pás de remo (“standard” e cutelo) e verificar se a utilização desses dois tipos de pás produziam alterações na técnica da remada. Um barco “skiff” foi preso por seis cabos de aço às bordas de uma piscina coberta. Um dinamômetro foi instalado a um destes cabos para coletar os dados de força, enquanto a técnica da remada foi estudada por meio de um sistema de cinemetria. A amostra consistiu-se de 5 remadores de diferentes clubes de Porto Alegre. Cada atleta remou um total de cinco minutos com cada pá de remo, mantendo uma voga de 10 remadas por minuto. Não houveram mudanças aparentes na técnica da remada. Um ganho médio de 13,13% de força foi observado a favor do remo cutelo, bem como um aumento de 2,19% no comprimento do percurso do cabo do remo na remada quando este remo foi utilizado. Essas evidências demonstram que o remo cutelo é mais eficiente que o remo “standard” na situação estudada. Assumindo-se que a velocidade de um barco tem relação com a força a ele aplicada, os resultados do presente estudo sugerem que o remo cutelo pode imprimir uma velocidade maior ao barco do que o remo “standard” pela sua maior aplicação de força e maior comprimento de remada.

Crescimento e rendimento da soja por estrato do dossel em resposta à competição intraespecífica

A modificação do arranjo de plantas altera a competição intraespecífica pelos recursos disponíveis para o crescimento e rendimento de grãos da soja. O experimento foi conduzido na Estação Experimental Agronômica da UFRGS, em Eldorado do Sul, RS, na estação de crescimento 2000/01, objetivando avaliar como o arranjo de plantas modifica a competição intraespecífica e de que forma isto se reflete no crescimento, no potencial de rendimento (PR) e no rendimento de grãos da soja e seus componentes por estrato do dossel. Utilizou-se a cultivar ‘BRS 137’ (semiprecoce) em semeadura direta. O delineamento experimental foi de blocos casualizados com parcelas sub-subdivididas e quatro repetições. Os tratamentos constaram de regimes hídricos (irrigado e não irrigado), espaçamentos entre linhas (20 e 40 cm) e populações de plantas (20, 30 e 40 plantas/m2). A irrigação aumentou a taxa de enchimento de grãos e, como conseqüência, o peso do grão, resultando em maior PR no início do enchimento de grãos (R5) e rendimento de grãos na maturação (R8). O arranjo de plantas com 20 cm, independente da população, apresentou, em média, maior PR em R5 em relação ao arranjo com 40 cm, o que também foi verificado no estrato médio do dossel. Verificou-se também diminuição linear no PR com o aumento da população de plantas, dentro do espaçamento de 20 cm. Na maturação, o arranjo de plantas que proporcionou maior rendimento de grãos foi a associação do espaçamento de 20 cm com a população de 20 plantas/m2. Houve decréscimo linear no rendimento de grãos com o aumento da população de plantas no espaçamento reduzido. Respostas similares foram obtidas nos estratos médio e inferior do dossel. Estes resultados são explicados pelo maior crescimento inicial (índice de área foliar, massa seca e taxa de crescimento da cultura) da soja, número de nós férteis e legumes férteis/m2, obtidos nesses arranjos, principalmente no estrato médio e inferior do dossel. Arranjos de plantas que possibilitem melhor distribuição das plantas na área amenizam a competição intraespecífica, proporcionando maior crescimento inicial da soja, que resulta em maior rendimento de grãos.