Characterization of SKT1, an Inwardly Rectifying Potassium Channel from Potato, by Heterologous Expression in Insect Cells

A cDNA encoding a novel, inwardly rectifying K+ (K+in) channel protein, SKT1, was cloned from potato (Solanum tuberosum L.). SKT1 is related to members of the AKT family of K+in channels previously identified in Arabidopsis thaliana and potato. Skt1 mRNA is most strongly expressed in leaf epidermal fragments and in roots. In electrophysiological, whole-cell, patch-clamp measurements performed on baculovirus-infected insect (Spodoptera frugiperda) cells, SKT1 was identified as a K+in channel that activates with slow kinetics by hyperpolarizing voltage pulses to more negative potentials than −60 mV. The pharmacological inhibitor Cs+, when applied externally, inhibited SKT1-mediated K+in currents half-maximally with an inhibitor concentration (IC50) of 105 μm. An almost identical high Cs+ sensitivity (IC50 = 90 μm) was found for the potato guard-cell K+in channel KST1 after expression in insect cells. SKT1 currents were reversibly activated by a shift in external pH from 6.6 to 5.5, which indicates a physiological role for pH-dependent regulation of AKT-type K+in channels. Comparative studies revealed generally higher current amplitudes for KST1-expressing cells than for SKT1-expressing insect cells, which correlated with a higher targeting efficiency of the KST1 protein to the insect cell's plasma membrane, as demonstrated by fusions to green fluorescence protein.

Two Isoforms of NADPH:Cytochrome P450 Reductase in Arabidopsis thaliana : Gene Structure, Heterologous Expression in Insect Cells, and Differential Regulation

We have investigated two NADPH-cytochrome (Cyt) P450 reductase isoforms encoded by separate genes (AR1 and AR2) in Arabidopsis thaliana. We isolated AR1 and AR2 cDNAs using a mung bean (Phaseolus aureus L.) NADPH-Cyt P450 reductase cDNA as a probe. The recombinant AR1 and AR2 proteins produced using a baculovirus expression system showed similar Km values for Cyt c and NADPH, respectively. In the reconstitution system with a recombinant cinnamate 4-hydroxylase (CYP73A5), the recombinant AR1 and AR2 proteins gave the same level of cinnamate 4-hydroxylase activity (about 70 nmol min−1 nmol−1 P450). The AR2 gene expression was transiently induced by 4- and 3-fold within 1 h of wounding and light treatments, respectively, and the induction time course preceded those of CYP73A5 and a phenylalanine ammonia-lyase (PAL1) gene. On the contrary, the AR1 expression level did not change during the treatments. Analysis of the AR1 and AR2 gene structure revealed that only the AR2 promoter contained three putative sequence motifs (boxes P, A, and L), which are involved in the coordinated expression of CYP73A5 and other phenylpropanoid pathway genes. These results suggest the possibility that AR2 transcription may be functionally linked to the induced levels of phenylpropanoid pathway enzymes.

A Carboniferous insect gall: insight into early ecologic history of the Holometabola.

Although the prevalence or even occurrence of insect herbivory during the Late Carboniferous (Pennsylvanian) has been questioned, we present the earliest-known ecologic evidence showing that by Late Pennsylvanian times (302 million years ago) a larva of the Holometabola was galling the internal tissue of Psaronius tree-fern fronds. Several diagnostic cellular and histological features of these petiole galls have been preserved in exquisite detail, including an excavated axial lumen filled with fecal pellets and comminuted frass, plant-produced response tissue surrounding the lumen, and specificity by the larval herbivore for a particular host species and tissue type. Whereas most suggestions over-whelmingly support the evolution of such intimate and reciprocal plant-insect interactions 175 million years later, we provide documentation that before the demise of Pennsylvanian age coal-swamp forests, a highly stereotyped life cycle was already established between an insect that was consuming internal plant tissue and a vascular plant host responding to that herbivory. This and related discoveries of insect herbivore consumption of Psaronius tissues indicate that modern-style herbivores were established in Late Pennsylvanian coal-swamp forests.

Oligogalacturonides and chitosan activate plant defensive genes through the octadecanoid pathway.

Jasmonic acid, synthesized from linolenic acid (the octadecanoid pathway), has been proposed to be part of a signal transduction pathway that mediates the induction of defensive genes in plants in response to oligouronide and polypeptide signals generated by insect and pathogen attacks. We report here that the induction of proteinase inhibitor accumulation in tomato leaves by plant-derived oligogalacturonides and fungal-derived chitosan oligosaccharides is severely reduced by two inhibitors (salicylic acid and diethyldi-thiocarbamic acid) of the octadecanoid pathway, supporting a role for the pathway in signaling by oligosaccharides. Jasmonic acid levels in leaves of tomato plants increased several fold within 2 hr after supplying the polypeptide systemin, oligogalacturonides, or chitosan to the plants through their cut stems, as expected if they utilize the octadecanoid pathway. The time course of jasmonic acid accumulation in tomato leaves in response to wounding was consistent with its proposed role in signaling proteinase inhibitor mRNA and protein synthesis. The cumulative evidence supports a model for the activation of defensive genes in plants in response to insect and pathogen attacks in which various elicitors generated at the attack sites activate the octadecanoid pathway via different recognition events to induce the expression of defensive genes in local and distal tissues of the plants.

Interazioni piante - insetti: ruolo delle formiche in un sistema multitrofico. Aspetti ecoetologici ed applicativi

Le formiche svolgono un importante ruolo all’interno degli ecosistemi ed alcune specie sono considerate keystone in quanto in grado di modificare la componente biotica e/o abiotica dell’ecosistema stesso. Sono animali ubiquitari che hanno colonizzato molteplici ambienti, compresi gli agroecosistemi. Negli agroecosistemi spesso svolgono un ruolo impattante determinando la diffusione o il regresso di specie di artropodi, alcune delle quali dannose alle colture. La presente ricerca tiene conto di un’ampia visione dei rapporti ecoetologici intercorrenti tra le formiche e la componente biotica di un ecosistema, utilizzando il concetto di rete multitrofica. In quest’ottica, si è pensato di costruire un sistema multitrofico costituito da una specie vegetale di interesse agrario (Cucumis sativus), dai suoi fitofagi naturali, divisi in fitomizi (afidi) (Aphis gossypii e Myzus persicae) e fitofagi masticatori (bruchi del lepidottero Mamestra brassicae), formiche (Formica pratensis) e predatori afidofagi (Aphidolets aphidimyza). Il sistema multitrofico è stato utilizzato sia per studiare l’aggressività delle formiche, sia per verificare l’esistenza di una comunicazione interspecifica tra le formiche e le piante (allelochimici). Gli studi sull’aggressività sono consistiti nel: • Verificare il livello di aggressività delle formiche nei confronti di un fitofago masticatore, competitore degli afidi nello sfruttare la pianta ospite. • Verificare se la presenza di afidi mutualisti fa variare il livello di aggressività delle formiche verso il competitore. • Verificare se esiste aggressività verso un predatore di afidi, i quali, secondo il paradigma della trofobiosi, dovrebbero essere difesi dalle formiche in cambio della melata. • Verificare se il predatore ha evoluto strategie volte ad eludere il controllo delle formiche sugli insetti che si approcciano alla colonia di afidi. Gli studi sui rapporti piante-formiche sono stati effettuati mediante olfattometro, osservando la risposta delle formiche alle sostanze volatili provenienti da piante infestate in modo differente con i fitofagi del sistema. Attraverso il trappolaggio e l’analisi gas-cromatografica delle sostanze prodotte dalle piante oggetto di studio abbiamo quindi individuato tipo e quantità di ogni composto volatile. Oltre alle piante di cetriolo, per questi esperimenti sono state utilizzate anche piante di patata (Solanum tuberosum). Dagli esperimenti sull’aggressività è risultato che le formiche manifestano un elevato potenziale predatorio, eradicando completamente la presenza dei bruchi sulle piante. Questo livello di aggressività tuttavia non cresce con la presenza degli afidi mutualisti che dovrebbero essere difesi dai competitori. Le formiche inoltre non sono in grado di sopprimere i predatori afidofagi che ipotizziamo riescano ad effettuare un camuffamento chimico, assumendo gli odori degli afidi dei quali si nutrono. I risultati degli esperimenti in olfattometro mostrano una chiara risposta positiva delle formiche verso gli odori di alcune delle piante infestate. Vi sono delle differenze nella risposta in funzione della specie di fitofago presente e della specie di pianta utilizzata. Nei trattamenti in cui erano presenti le piante di C. sativus, gli esperimenti in olfattometro hanno mostrato che le formiche rispondono in modo significativo agli odori emessi dalle piante in cui vi era la presenza del fitofago masticatore M. brassicae, solo o in associazione con A. gossypii. La presenza dei soli afidi, sia mutualisti (A. gossypii) sia non mutualisti (M. persicae), non ha invece indotto una risposta significativa nelle formiche rispetto agli odori delle piante non infestate. Nei trattamenti in cui erano presenti le piante di S. tuberosum la scelta delle formiche è stata significativa verso gli odori emessi dalle piante infestate con ciascuna delle singole specie di erbivori rispetto alle piante non infestate. Gli esperimenti sull’analisi delle sostanze volatili emesse dalle piante hanno confermato che gli organismi vegetali sono una vera centrale di produzione biochimica, infatti ben 91 composti volatili diversi sono stati individuati dall’analisi gas-cromatografica delle piante di cetriolo e 85 in quelle di patata. Dalle elaborazioni effettuate, rispettivamente 27 e 4 di essi sono prodotti esclusivamente dalle piante attaccate dai fitofagi. In generale, il cambiamento più consistente è dato dalla quantità di alcune sostanze volatili emesse dalle piante infestate rispetto a quelle integre che determina un cambiamento nei rapporti tra le sostanze che compongono i volatiles. E’ probabile che l’effetto attrattivo esercitato sulle formiche sia dato da un Blend di sostanze più che dai singoli composti presenti

Biological effects and interactions of pesticides in a soil-plant-water microcosm /

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Journal of plant protection. (Byochu - Gai Zasshi)

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Bibliography of the state plant pest laws ....

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Report of the State Entomologist and Plant Pathologist, on the San José scale and the administration of the crop pest laws of Virginia, .

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Insect enemies of eastern forests.

Contribution from Bureau of Entomology and Plant Quarantine.

Insect transmission of phony peach disease /

Caption title.

A classification of the scale insect genus Asterolecanium /

Contribution from Bureau of Entomology and Plant Quarantine.

Cooperative economic insect report.

Some issues have supplement: Cooperative economic insect report. Special report.

Annual conference report on cotton-insect research and control.

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