Assortative fertilization in Drosophila

The concept of gametic isolation has its origins in the 1937 edition of T. Dobzhansky’s Genetics and the Origin of Species. Involving either positive assortative fertilization (as opposed to self-incompatibility) or negative assortative fertilization, it occurs after mating but prior to fertilization. Gametic isolation is generally subsumed under either prezygotic or postmating isolation and thus has not been the subject of extensive investigation. Examples of assortative fertilization in Drosophila are reviewed and compared with those of other organisms. Potential mechanisms leading to assortative fertilization are discussed, as are their evolutionary implications.

Whole body nitric oxide synthesis in healthy men determined from [15N] arginine-to-[15N]citrulline labeling.

The rates of whole body nitric oxide (NO) synthesis, plasma arginine flux, and de novo arginine synthesis and their relationships to urea production, were examined in a total of seven healthy adults receiving an L-amino acid diet for 6 days. NO synthesis was estimated by the rate of conversion of the [15N] guanidino nitrogen of arginine to plasma [15N] ureido citrulline and compared with that based on urinary nitrite (NO2-)/nitrate (NO3-) excretion. Six subjects received on dietary day 7, a 24-hr (12-hr fed/12-hr fasted) primed, constant, intravenous infusion of L-[guanidino-15N2]arginine and [13C]urea. A similar investigation was repeated with three of these subjects, plus an additional subject, in which they received L-[ureido-13C]citrulline, to determine plasma citrulline fluxes. The estimated rates (mean +/- SD) of NO synthesis over a period of 24 hr averaged 0.96 +/- 0.1 mumol .kg-1.hr-1 and 0.95 +/- 0.1 mumol.kg-1.hr-1, for the [15N]citrulline and the nitrite/nitrate methods, respectively. About 15% of the plasma arginine turnover was associated with urea formation and 1.2% with NO formation. De novo arginine synthesis averaged 9.2 +/- 1.4 mumol. kg-1.hr-1, indicating that approximately 11% of the plasma arginine flux originates via conversion of plasma citrulline to arginine. Thus, the fraction of the plasma arginine flux associated with NO and also urea synthesis in healthy humans is small, although the plasma arginine compartment serves as a significant precursor pool (54%) for whole body NO formation. This tracer model should be useful for exploring these metabolic relationships in vivo, under specific pathophysiologic states where the L-arginine-NO pathway might be altered.

Successful external fertilization in turbulent environments.

Mathematical and experimental simulations predict that external fertilization is unsuccessful in habitats characterized by high water motion. A key assumption of such predictions is that gametes are released in hydrodynamic regimes that quickly dilute gametes. We used fucoid seaweeds to examine whether marine organisms in intertidal and subtidal habitats might achieve high levels of fertilization by restricting their release of gametes to calm intervals. Fucus vesiculosus L. (Baltic Sea) released high numbers of gametes only when maximal water velocities were below ca. 0.2 m/s immediately prior to natural periods of release, which occur in early evening in association with lunar cues. Natural fertilization success measured at two sites was always close to 100%. Laboratory experiments confirmed that (i) high water motion inhibits gamete release by F. vesiculosus and by the intertidal fucoids Fucus distichus L. (Maine) and Pelvetia fastigiata (J. Ag.) DeToni (California), and (ii) showed that photosynthesis is required for high gamete release. These data suggest that chemical changes in the boundary layer surrounding adults during photosynthesis and/or mechanosensitive channels may modulate gamete release in response to changing hydrodynamic conditions. Therefore, sensitivity to environmental factors can lead to successful external fertilization, even for species living in turbulent habitats.

A mutation that allows endosperm development without fertilization.

The mechanisms that initiate reproductive development after fertilization are not understood. Reproduction in higher plants is unique because it is initiated by two fertilization events in the haploid female gametophyte. One sperm nucleus fertilizes the egg to form the embryo. A second sperm nucleus fertilizes the central cell to form the endosperm, a unique tissue that supports the growth of the embryo. Fertilization also activates maternal tissue differentiation, the ovule integuments form the seed coat, and the ovary forms the fruit. To investigate mechanisms that initiate reproductive development, a female-gametophytic mutation termed fie (fertilization-independent endosperm) has been isolated in Arabidopsis. The fie mutation specifically affects the central cell, allowing for replication of the central cell nucleus and endosperm development without fertilization. The fie mutation does not appear to affect the egg cell, suggesting that the processes that control the initiation of embryogenesis and endosperm development are different. FIE/fie seed coat and fruit undergo fertilization-independent differentiation, which shows that the fie female gametophyte is the source of signals that activates sporophytic fruit and seed coat development. The mutant fie allele is not transmitted by the female gametophyte. Inheritance of the mutant fie allele by the female gametophyte results in embryo abortion, even when the pollen bears the wild-type FIE allele. Thus, FIE carries out a novel, essential function for female reproductive development.

Molecular cloning of a protein kinase whose phosphorylation is regulated by genetic adhesion during Chlamydomonas fertilization.

Fertilization in Chlamydomonas is initiated by adhesive interactions between gametes of opposite mating types through flagellar glycoproteins called agglutinins. Interactions between these cell adhesion molecules signal for the activation of adenylyl cyclase through an interplay of protein kinases and ultimately result in formation of a diploid zygote. One of the early events during adhesion-induced signal transduction is the rapid inactivation of a flagellar protein kinase that phosphorylates a 48-kDa protein in the flagella. We report the biochemical and molecular characterization of the 48-kDa protein. Experiments using a bacterially expressed fusion protein show that the 48-kDa protein is capable of autophosphorylation on serine and tyrosine and phosphorylation of bovine beta-casein on serine, confirming that the 48-kDa protein itself has protein kinase activity. This protein kinase exhibits limited homology to members of the eukaryotic protein kinase superfamily and may be an important element in a signaling pathway in fertilization.

Caracterização fisiológica e do perfil de expressão gênica do transporte de nitrogênio em genótipos contrastantes para processo de fixação biológica de N2 de cana-de-açúcar (Saccharum spp.)

A cana-de-açúcar é uma cultura agrícola de grande importância econômica para o Brasil, e a expansão de seu cultivo para solos marginais requer uma maior utilização de fertilizantes à base de nitrogênio (N). Na maioria dos países produtores, a adubação nitrogenada se baseia em altas doses de aplicação, enquanto, no Brasil, o seu uso é relativamente baixo devido, em parte, ao processo de fixação biológica de nitrogênio (FBN) pela ação de bactérias diazotróficas. Além da FBN, as plantas adquirem fontes de N, como amônio e nitrato, por meio de transportadores de membranas localizados nas raízes. Há evidências que a associação com microrganismos pode favorecer as plantas por meio da regulação dos genes de transportadores de N. Desta forma, este trabalho teve como objetivo caracterizar o transporte de amônio e nitrato, avaliando a expressão gênica dos principais transportadores de N em cana-de-açúcar cultivada in vitro sob o efeito da associação com bactérias diazotróficas. Também foi descrita a comunidade bacteriana de plântulas in vitro, bem como o efeito da fertilização com N e da inoculação com bactérias diazotróficas em plantas maduras. Plântulas de \'SP70- 1143\' e \'Chunee\', que contrastam para FBN, foram empregadas em ensaios in vitro sob diversas concentrações e fontes de N em associação ou não com uma estirpe de Gluconacetobacter diazotrophicus ou um mistura de bactérias diazotróficas (G. diazotrophicus, Herbaspirillum seropedicae, H. rubrisubalbicans, Azospirillum amazonense e Burkholderia tropica). A caracterização do transporte de N por meio de ensaios de absorção de nitrato e amônio marcados (15N) revelou que a interação entre cana-de-açúcar x G. diazotrophicus induziu a expressão do gene do transportador de nitrato ScNRT2.1, o que levou a uma tendência no aumento no influxo de nitrato, assim como dos genes de transportadores de amônio ScAMT1.1 e ScAMT1.3, resultando em maiores influxos de amônio apenas para a cultivar \'SP70- 1143\'. Já a associação da cana-de-açúcar com a mistura de bactérias diazotróficas revelou que somente houve indução transcricional de ScAMT1.1, o que resultou na maior absorção de amônio em \'SP70-1143\'. Por sua vez, quando analisada a interação in vitro por 30 dias, a presença da bactéria, apesar de transiente, possivelmente favoreceu a expressão dos genes de transportadores de nitrato ScNRT1.1 e ScNRT2.1, e do transportador de amônio ScAMT1.1, resultando no maior acúmulo de 15N-nitrato de amônio nas plantas de \'SP70-1143\'. Foi detectada uma comunidade bacteriana associada a plântulas micropropagadas, a qual é distinta entre os genótipos \'SP70-1143\' e \'Chunee\' e se altera com a inoculação com G. diazotrophicus. Para as plantas cultivadas em campo, a comunidade bacteriana existente foi alterada pela fertilização de N, mas não pela inoculação com diazotróficas. Portanto, a inoculação com bactérias diazotróficas parece induzir a expressão dos principais genes transportadores de amônio e nitrato em plântulas do genótipo \'SP70-1143\' resultando na maior absorção de fontes inorgânicas de N.

Eficiência de uso de nitrogênio pela cana-de-açúcar: diferenças genotípicas, preferência por amônio e emissão de N2O

O uso ineficiente do nitrogênio (N) é um problema global, que pode diminuir a sustentabilidade da produção agrícola da cana-de-açúcar para fins energéticos devido às emissões de N2O oriundas da fertilização nitrogenada. A eficiência de utilização de nitrogênio (EUN) tem sido pouco estudada em genótipos de cana-de-açúcar, o que pode ser preocupante devido a importância da cultura para o país. O objetivo desse estudo foi avaliar a EUN de genótipos de cana-de-açúcar, verificando se genótipos contrastantes tem preferência de absorção por amônio ao invés de nitrato, e checar se extratos radiculares de Brachiaria humidicola e Saccharum spontaneum aumentam a eficiência de utilização de N pela cultura. Para isso três experimentos foram desenvolvidos em condições controladas em casa-de-vegetação e câmara de crescimento. No primeiro deles, 18 genótipos foram submetidos a dois níveis de N: limitante (baixo N) e suficiente (alto N). Posteriormente, quatro genótipos selecionados quanto a EUN do primeiro experimento, foram cultivados em câmara de crescimento por 69 dias, onde receberam quantidades conhecidas de N-fertilizante marcado ou no 15NH4+ ou no 15NO3-, sendo avaliados 24 e 72 horas após a aplicação do fertilizante marcado. Um terceiro ensaio foi realizado, em que extratos radiculares de Brachiaria humidicola (BCH) e Saccharum spontaneum (SCS) foram aplicados ao solo com o intuito de verificar seu potencial como inibidor da nitrificação, comparando-os com a dicianodiamida (DCD), e seu efeito para o aumento do aproveitamento do N pela cana-de-açúcar. No experimento de EUN verificou-se grande variação entre os genótipos. Dos 18 genótipos avaliados, seis foram classificados como responsivos a N e eficientes na utilização de N, três foram não eficientes e responsivos; dois foram eficientes e não responsivos, e sete não eficientes e não responsivos. Esse resultado comprova que a recomendação da adubação nitrogenada pode realmente estar pouco precisa, pois não leva em consideração a EUN de cada genótipo, sendo realizada uma aplicação genérica. As medições de fotossíntese mostraram que os genótipos mais eficientes na utilização do N, não necessariamente possuem as taxas fotossintéticas mais elevadas, estando a EUN diretamente relacionada à quantidade de raízes das plantas. No segundo trabalho, verificou-se que o N na planta proveniente do fertilizante (NPPF), 72 horas após a aplicação do N, foi 36% menor quando a fonte marcada foi NO3-, atestando que a cana-de-açúcar tem preferência de absorção por amônio em relação ao nitrato nos primeiros dias após a adubação nitrogenada. Por fim, os resultados do terceiro ensaio mostraram que a aplicação de sulfato de amônio (SA), associado ao inibidor sintético DCD, manteve os valores de N-NO3- baixos ao longo de todo período de avaliação (durante 60 dias), enquanto que com SA, SA+BCH e SA+SCS houve um aumento na concentração de nitrato no solo já a partir de 15 dia após a fertilização. O uso de DCD reduziu o fluxo médio de N2O durante o período de avaliação em relação ao uso isolado do fertilizante, o que não foi observado com o uso de extratos de raízes de Brachiaria humidicola e Saccharum spontaneum

Composition of basalts from the north part of the Bougault anomaly, Mid-Atlantic Ridge 15°N

A quantitative model of development of magmatic and ore-magmatic systems under crests of mid-ocean ridges is constructed. Correct physical models of melting zone formation in approximation to active spreading, non-stationary dynamics of magma intrusion from a center of generation, filling of magma chambers of various shapes, feeding of fissure-type volcanoes, and retrograde boiling of melts during solidification of intrusive bodies beneath axial zones of spreading in crests of ridges are proposed. Physicochemical and mathematical theories of disintegration of multi-component solutions, growth of liquational drops of ore melts, and sublimation of components from magmatic gases are elaborated. Methods for constructing physically correct models of heat and mass transfer in heterophase media are devised. Modeling of development of magmatic and ore-magmatic systems on the basis of the Usov-Kuznetsov facies method and the Pospelov system approach are advanced. For quantitative models numerical circuits are developed and numerical experiments are carried out.

Net community production, Thorium-234 activity and particle flux during the Southern Ocean iron fertilization experiment LOHAFEX

A closed eddy core in the Subantarctic Atlantic Ocean was fertilized twice with two tons of iron (as FeSO4), and the 300 km**2 fertilized patch was studied for 39 days to test whether fertilization enhances downward particle flux into the deep ocean. Chlorophyll a and primary productivity doubled after fertilization, and photosynthetic quantum yield (FV/FM) increased from 0.33 to >0.40. Silicic acid (<2 µmol/L) limited diatoms, which contributed <10% of phytoplankton biomass. Copepods exerted high grazing pressure. This is the first study of particle flux out of an artificially fertilized bloom with very low diatom biomass. Net community production (NCP) inside the patch, estimated from O2:Ar ratios, averaged 21 mmol POC/m**2/d, probably ±20%. 234Th profiles implied constant export of ~6.3 mmol POC/m**2/d in the patch, similar to unfertilized waters. The difference between NCP and 234Th-derived export partly accumulated in the mixed layer and was partly remineralized between the mixed layer and 100 m. Neutrally buoyant sediment traps at 200 and 450 m inside and outside the patch caught mostly <1.1 mmol POC/m**2/d, predominantly of fecal origin; flux did not increase upon fertilization. Our data thus indicate intense flux attenuation between 100 and 200 m, and probably between the mixed layer and 100 m. We attribute the lack of fertilization-induced export to silicon limitation of diatoms and reprocessing of sinking particles by detritus feeders. Our data are consistent with the view that nitrate-rich but silicate-deficient waters are not poised for enhanced particle export upon iron addition.

Yield and composition of corn forage as influenced by soil fertilization /

Cover title.

On the queen bee, : with especial reference to the fertilization of her eggs. /

Journal of the Quekett Microscopical Club, v. 5 (1878), p. 1-6.

Facts for farmers : also for the family circle : a compost of rich materials for all landowners, about domestic animals and domestic economy, farm buildings, gardens, orchards, and vineyards : and all farm crops, tools, fences, fertilization, draining, and irrigation : with an appendix on the diseases and cures of domestic animals /

Paged continuously.

[Miscellaneous bulletins on improvement, reclamation, fertilization, irrigation, etc., of lands.]

Mode of access: Internet.