Evidence that nematodes may vector the soft rot-causing enterobacterial phytopathogens

Bacterial soft rot is a globally significant plant disease that causes major losses in the production of many popular crops, such as potato. Little is known about the dispersal and ecology of soft-rot enterobacteria, and few animals have been identified as vectors for these pathogens. This study investigates whether soil-living and bacterial-feeding nematodes could act as vectors for the dispersal of soft-rot enterobacteria to plants. Soft-rot enterobacteria associated with nematodes were quantified and visualized through bacterial enumeration, GFP-tagging, and confocal and electron scanning microscopy. Soft-rot enterobacteria were able to withstand nematode grazing, colonize the gut of Caenorhabditis elegans and subsequently disperse to plant material while remaining virulent. Two nematode species were also isolated from a rotten potato sample obtained from a potato storage facility in Finland. Furthermore, one of these isolates (Pristionchus sp. FIN-1) was shown to be able to disperse soft-rot enterobacteria to plant material. The interaction of nematodes and soft-rot enterobacteria seems to be more mutualistic rather than pathogenic, but more research is needed to explain how soft-rot enterobacteria remain viable inside nematodes.

The Evolution of Modularity in the Mammalian Skull II: Evolutionary Consequences

Changes in patterns and magnitudes of integration may influence the ability of a species to respond to selection. Consequently, modularity has often been linked to the concept of evolvability, but their relationship has rarely been tested empirically. One possible explanation is the lack of analytical tools to compare patterns and magnitudes of integration among diverse groups that explicitly relate these aspects to the quantitative genetics framework. We apply such framework here using the multivariate response to selection equation to simulate the evolutionary behavior of several mammalian orders in terms of their flexibility, evolvability and constraints in the skull. We interpreted these simulation results in light of the integration patterns and magnitudes of the same mammalian groups, described in a companion paper. We found that larger magnitudes of integration were associated with a blur of the modules in the skull and to larger portions of the total variation explained by size variation, which in turn can exert a strong evolutionary constraint, thus decreasing the evolutionary flexibility. Conversely, lower overall magnitudes of integration were associated with distinct modules in the skull, to smaller fraction of the total variation associated with size and, consequently, to weaker constraints and more evolutionary flexibility. Flexibility and constraints are, therefore, two sides of the same coin and we found them to be quite variable among mammals. Neither the overall magnitude of morphological integration, the modularity itself, nor its consequences in terms of constraints and flexibility, were associated with absolute size of the organisms, but were strongly associated with the proportion of the total variation in skull morphology captured by size. Therefore, the history of the mammalian skull is marked by a trade-off between modularity and evolvability. Our data provide evidence that, despite the stasis in integration patterns, the plasticity in the magnitude of integration in the skull had important consequences in terms of evolutionary flexibility of the mammalian lineages.

Effects of let-7 microRNA on Cell Growth and Differentiation of Papillary Thyroid Cancer

Papillary thyroid carcinoma (PTC) is the most common endocrine malignancy and RET/PTC rearrangements represent key genetic events frequently associated to this cancer, enhancing proliferation and dedifferentiation by activation of the RET/PTC-RAS-BRAF-mitogen-activated protein kinase (MAPK) pathway. Recently, let-7 microRNA was found to reduce RAS levels in lung cancer, acting as a tumor suppressor gene. Here, we report that RET/PTC3 oncogenic activation in PCCL3 rat thyroid cells markedly reduces let-7f expression. Moreover, stable transfection of let-7 microRNA in TPC-1 cells, which harbor RET/PTC1 rearrangement, inhibits MAPK activation. As a result, let-7f was capable of reducing TPC-1 cell growth, and this might be explained, at least in part, by decreased messenger RNA (mRNA) expression of cell cycle stimulators such as MYC and CCND1 (cyclin D1) and increased P21 cell cycle inhibitor mRNA. In addition, let-7 enhanced transcriptional expression of molecular markers of thyroid differentiation such as TITF1 and TG. Thus, reduced expression of let-7f might be an essential molecular event in RET/PTC malignant transformation. Moreover, let-7f effects on thyroid growth and differentiation might attenuate neoplastic process of RET/PTC papillary thyroid oncogenesis through impairment of MAPK signaling pathway activation. This is the first functional demonstration of an association of let-7 with thyroid cancer cell growth and differentiation.

Vitellin-binding proteins in the nematode Oscheius tipulae (Nematoda, Rhabditida)

We describe the first application of a non-radioactive ligand-blotting technique to the characterization of proteins interacting with nematode vitellins. Chromatographically purified vitellins from the free-living nematode Oscheius tipulae were labeled with fluorescein in vitro. Ligand-blotting assays with horseradish peroxidase-conjugated anti-fluorescein antibodies showed that labeled vitellins reacted specifically with a polypeptide of approximately 100 kDa, which we named P100. This polypeptide is a specific worm`s vitellin-binding protein that is present only in adult worms. Blots containing purified O. tipulae vitellin preparations showed no detectable signal in the 100 kDa region, ruling out any possibility of yolk polypeptides self-assembling under the conditions used in our assay. Experiments done in the presence of alpha-methyl mannoside ruled out the possibility of vitellins binding to P100 through mannose residues. Triton X-114 fractionation of whole worm extracts showed that P100 is either a membrane protein or has highly hydrophobic regions. (C) 2008 Elsevier Inc. All rights reserved.

Oscheius tipulae as an example of eEF1A gene diversity in nematodes

We characterized four eEF1A genes in the alternative rhabditid nematode model organism Oscheius tipulae. This is twice the copy number of eEF1A genes in C. elegans, C. briggsae, and, probably, many other free-living and parasitic nematodes. The introns show features remarkably different from those of other metazoan eEF1A genes. Most of the introns in the eEF1A genes are specific to O. tipulae and are not shared with any of the other genes described in metazoans. Most of the introns are phase 0 (inserted between two codons), and few are inserted in protosplice sites (introns inserted between the nucleotide sequence A/CAG and G/A). Two of these phase 0 introns are conserved in sequence in two or more of the four eEF1A gene copies, and are inserted in the same position in the genes. Neither of these characteristics has been detected in any of the nematode eEF1A genes characterized to date. The coding sequences were also compared with other eEF1A cDNAs from 11 different nematodes to determine the variability of these genes within the phylum Nematoda. Parsimony and distance trees yielded similar topologies, which were similar to those created using other molecular markers. The presence of more than one copy of the eEF1A gene with nearly identical coding regions makes it difficult to define the orthologous cDNAs. As shown by our data on O. tipulae, careful and extensive examination of intron positions in the eEF1A gene across the phylum is necessary to define their potential for use as valid phylogenetic markers.

Quantitative analysis of indexed publications on seventeen model organisms in nine countries, from 1974 to 2006

Developed countries have an even distribution of published papers on the seventeen model organisms. Developing countries have biased preferences for a few model organisms which are associated with endemic human diseases. A variant of the Hirsch-index, that we call the mean (mo)h-index (""model organism h-index""), shows an exponential relationship with the amount of papers published in each country on the selected model organisms. Developing countries cluster together with low mean (mo)h-indexes, even those with high number of publications. The growth curves of publications on the recent model Caenorhabditis elegans in developed countries shows different formats. We also analyzed the growth curves of indexed publications originating from developing countries. Brazil and South Korea were selected for this comparison. The most prevalent model organisms in those countries show different growth curves when compared to a global analysis, reflecting the size and composition of their research communities.

Resilience of protein-protein interaction networks as determined by their large-scale topological features

The relationship between the structure and function of biological networks constitutes a fundamental issue in systems biology. Particularly, the structure of protein-protein interaction networks is related to important biological functions. In this work, we investigated how such a resilience is determined by the large scale features of the respective networks. Four species are taken into account, namely yeast Saccharomyces cerevisiae, worm Caenorhabditis elegans, fly Drosophila melanogaster and Homo sapiens. We adopted two entropy-related measurements (degree entropy and dynamic entropy) in order to quantify the overall degree of robustness of these networks. We verified that while they exhibit similar structural variations under random node removal, they differ significantly when subjected to intentional attacks (hub removal). As a matter of fact, more complex species tended to exhibit more robust networks. More specifically, we quantified how six important measurements of the networks topology (namely clustering coefficient, average degree of neighbors, average shortest path length, diameter, assortativity coefficient, and slope of the power law degree distribution) correlated with the two entropy measurements. Our results revealed that the fraction of hubs and the average neighbor degree contribute significantly for the resilience of networks. In addition, the topological analysis of the removed hubs indicated that the presence of alternative paths between the proteins connected to hubs tend to reinforce resilience. The performed analysis helps to understand how resilience is underlain in networks and can be applied to the development of protein network models.

Molecular characterization of Arabidopsis thaliana PUF proteins - binding specificity and target candidates

PUF proteins regulate both stability and translation through sequence-specific binding to the 3` UTR of target mRNA transcripts. Binding is mediated by a conserved PUF domain, which contains eight repeats of approximately 36 amino acids each. Found in all eukaryotes, they have been related to several developmental processes. Analysis of the 25 Arabidopsis Pumilio (APUM) proteins presenting PUF repeats reveals that 12 (APUM-1 to APUM-12) have a PUF domain with 50-75% similarity to the Drosophila PUF domain. Through three-hybrid assays, we show that APUM-1 to APUM-6 can bind specifically to the Nanos response element sequence recognized by Drosophila Pumilio. Using an Arabidopsis RNA library in a three-hybrid screening, we were able to identify an APUM-binding consensus sequence. Computational analysis allowed us to identify the APUM-binding element within the 3` UTR in many Arabidopsis transcripts, even in important mRNAs related to shoot stem cell maintenance. We demonstrate that APUM-1 to APUM-6 are able to bind specifically to APUM-binding elements in the 3` UTR of WUSCHEL, CLAVATA-1, PINHEAD/ZWILLE and FASCIATA-2 transcripts. The results obtained in the present study indicate that the APUM proteins may act as regulators in Arabidopsis through an evolutionarily conserved mechanism, which may open up a new approach for investigating mRNA regulation in plants.

PREDICTION OF METAL CATION TOXICITY TO THE BIOLUMINESCENT FUNGUS GERRONEMA VIRIDILUCENS

A correlation between the physicochemical properties of mono- [Li(I), K(I), Na(I)] and divalent [Cd(II), Cu(II), Mn(II), Ni(II), Co(II), Zn(II), Mg(II), Ca(II)] metal cations and their toxicity (evaluated by the free ion median effective concentration. EC50(F)) to the naturally bioluminescent fungus Gerronema viridilucens has been studied using the quantitative ion character activity relationship (QICAR) approach. Among the 11 ionic parameters used in the current study, a univariate model based on the covalent index (X(m)(2)r) proved to be the most adequate for prediction of fungal metal toxicity evaluated by the logarithm of free ion median effective concentration (log EC50(F)): log EC50(F) = 4.243 (+/-0.243) -1.268 (+/-0.125).X(m)(2)r (adj-R(2) = 0.9113, Alkaike information criterion [AIC] = 60.42). Additional two- and three-variable models were also tested and proved less suitable to fit the experimental data. These results indicate that covalent bonding is a good indicator of metal inherent toxicity to bioluminescent fungi. Furthermore, the toxicity of additional metal ions [Ag(I), Cs(I), Sr(II), Ba(II), Fe(II), Hg(II), and Pb(II)] to G. viridilucens was predicted, and Pb was found to be the most toxic metal to this bioluminescent fungus (EC50(F)): Pb(II) > Ag(I) > Hg(I) > Cd(II) > Cu(II) > Co(II) Ni(II) > Mn(II) > Fe(II) approximate to Zn(II) > Mg(II) approximate to Ba(II) approximate to Cs(I) > Li(I) > K(I) approximate to Na(I) approximate to Sr(II)> Ca(II). Environ. Toxicol. Chem. 2010;29:2177-2181. (C) 2010 SETAC

Fluorimetric study of the pro-oxidant activity of EUK8 in the presence of hydrogen peroxide

The catalase mimetic complex Mn(III)-salen chloride (EUK8) was found to be pro-oxidant under low hydrogen peroxide concentrations. The increase in the fluorescence rate of the probe 1,2,3-dihydrorhodamine (DHR) in solution, as well as the carbonyl content of human serum albumin were found to be maximum at H(2)O(2):EUK8 molar ratios ranging from 0 to 2, supporting previous findings regarding the mechanism of EUK8 catalase activity and the formation of highly oxidative Mn(V)-O(2-) species. This pro-oxidant effect is precluded by the presence of glutathione. Cytotoxicity to HeLa cells, as probed by increased rate of oxidation of intracellular DHR, was not observed. Our findings suggest that the combination of H(2)O(2) and EUK8 at specific molar ratios, in the absence of reductants/antioxidants, induces the oxidation of organic molecules. It is shown that the fluorimetric determination of pro-oxidant activity of metal complexes is more sensitive than the colorimetric quantification of protein carbonyl content. The implications of our findings with respect to the somewhat confusing results arising from in vivo studies of EUK8 and other Mn(III) anti-oxidant metal complexes are discussed.

Implicações ecológicas das plantas hospedeiras e da agregação larval sobre Dione juno juno (Cramer, 1779) (Lepidoptera : Nymphalidae)

As larvas de Dione juno juno (Cramer, 1779) (Lepidoptera: Nymphalidae) alimentam-se de plantas da família Passifloraceae e apresentam hábito gregário, características que interferem na sua performance. O significado ecológico deste hábito parece centrar-se na defesa contra predação, na termorregulação e na facilitação alimentar. Neste trabalho, dez espécies de passifloráceas ocorrentes no Rio Grande do Sul foram avaliadas em relação à preferência alimentar e performance larval de D. juno juno: Passifora alata Dryander, 1781; P. amethystina Mikan, 1820; P. caerulea Linnaeus, 1753; P. capsularis Linnaeus, 1753; P. edulis Sims, 1818; P. elegans Masters, 1872; P. misera Humbold, Bonpland et Kunth, 1817; P. suberosa Linnaeus, 1753; P. tenuifila Killip, 1927 e P. warmingii Masters, 1872. O efeito da densidade larval na performance foi também testado em P. edulis: grupos de uma, duas, quatro, oito, dezesseis, trinta e duas, e sessenta e quatro larvas. A preferência alimentar das larvas foi avaliada com base em testes utilizando-se discos foliares, com e sem chance de escolha. O efeito da densidade larval na performance foi testado em P. edulis: grupos de uma, duas, quatro, oito, dezesseis, trinta e duas e sessenta e quatro larvas Avaliou-se o efeito da agregação larval na termorregulação e/ou na termoconformação, e na facilitação alimentar. Em laboratório (fotofase de 14 horas, 75 + 5% UR), estimou-se suas exigências térmicas e, em campo, investigou-se a variação sazonal e o grau de desfolha das plantas. O efeito da agregação larval na termorregulação e na termoconformação foi avaliado criando-se larvas em P. edulis. Foram testadas três densidades: grupos de uma, cinco e dez larvas, que foram mantidas em quatro temperaturas (15, 20, 25 e 30ºC) em câmaras climatizadas. A temperatura do corpo das larvas agregadas e isoladas foi medida com um termômetro digital em duas situações: expostas ao sol e mantidas na sombra, em diferentes temperaturas do ambiente. O papel da agregação larval na facilitação alimentar foi investigado com ênfase na caracterização e análise de suas mandíbulas, sua forma de alimentação, bem como seu efeito na taxa de consumo. Comparou-se a área foliar de P. edulis consumida per capita entre os grupos de uma, três, cinco, sete, nove, dez e onze larvas. Investigou-se o desgaste das mandíbulas, bem como o tipo de dano causado às folhas Comparou-se, também, o número de larvas que se alimentaram em grupos de uma, cinco e dez larvas. Em campo, foram realizados levantamentos quinzenais, anotando-se o número de imaturos e o grau de desfolha da planta hospedeira, durante trinta meses. Em relação às plantas hospedeiras, concluiu-se que nem sempre a que lhe confere melhor performance é a escolhida pelas larvas. Ocorreu grande mortalidade no primeiro ínstar em todas as plantas testadas. A sobrevivência aumentou consideravelmente, a partir de oito larvas por grupo. As larvas deste inseto têm capacidade de efetuar tanto termorregulação quanto termoconformação. Não foi observado desgaste das mandíbulas, ao longo da ontogênese. Observou-se um maior número de larvas em atividade de alimentação e um maior consumo per capita quando criadas em grupo. Os resultados demonstraram que o forrageio em grupos acentua a eficiência alimentar das larvas. A viabilidade dos ovos e a sobrevivência larva-pupa foram maiores a 20 e 25ºC. O período de incubação e o tempo de desenvolvimento larval e pupal decresceram com o aumento de temperatura, quando as larvas foram criadas em grupos de dez. As temperaturas bases estimadas foram de 5,3ºC para a fase ovo, 8,4 ºC para larva e 9ºC para a pupa. As constantes térmicas foram de 126,6 graus dias para a fase ovo, 312,5 graus dias para larva e 141 graus dias para pupa. D. juno juno esteve presente em baixos níveis populacionais em quase todos os meses do ano com picos em novembro/dezembro de 2001/2 e janeiro de 2003. O índice de desfolha foi baixo em todas as ocasiões, exceto nos meses de maior densidade larval.

Florística, fitossociologia e aspectos da dinâmica de um remanescente de mata da encosta no Morro Santana, Porto Alegre, Rio Grande do Sul

A cidade de Porto Alegre, devido à localização, abriga espécies vegetais procedente de dois corredores principais: o corredor Atlântico e o corredor do Alto Uruguai. Os morros graníticos sobressaem-se na paisagem porto-alegrense abrigando matas nas suas encostas sul e campos nos topos e encostas nortes, devido às condições criadas pela exposição solar diferenciada. O Morro Santana, com 311 metros é o mais alto deles. Com o objetivo de caracterizar a composição e a estrutura e aspectos da dinâmica de regeneração desta mata, é realizada amostragem do componente arbóreo-arbustivo, dividindo-se os indivíduos em três componentes, de acordo com suas medidas de alturas e de DAP (diâmetro à altura do peito): Componente 3 (0,20 m ≤ h < 1 m); Componente 2 (h ≥ 1 m e DAP < 3 cm) e Componente 1 (DAP≥ 3 cm), sendo que, para a estimativa de regeneração natural por classes e total (RN e RNT), a qual é dada em porcentagem, os componentes 2 e 3 foram distribuídos em três classes de altura: Classe 1 (0,20m ≤ h < 1m); Classe 2 (1m ≤ h < 3m); Classe 3 ( h ≥ 3m e DAP < 5cm).O método utilizado é o de parcelas de 100 m2 (Componente1), 25 m2 (Componente 2), e 4 m2 (Componente 3). Através do software MULVA 5, foram realizadas análises de agrupamento e ordenação (PCoA) para os três componentes. O levantamento resultou em: 505 indivíduos, pertencentes a 63 espécies, 51 gêneros e 30 famílias no Componente 1; 470 indivíduos, distribuídos em 44 espécies, 33 gêneros e 19 famílias no Componente 2; 191 indivíduos, distribuídos em 30 espécies, 26 gêneros e 18 famílias no Componente 3. No Componente 1 destacam-se Guapira opposita (Nyctaginaceae), Pachystroma longifolium (Euphorbiaceae) e Eugenia rostrifolia (Myrtaceae). Nos Componentes 2 e 3 destacam-se Psychotria leiocarpa e Faramea montevidensis (Rubiaceae), Mollinedia elegans (Monimiaceae) e Gymnanthes concolor (Euphorbiaceae). A composição florística nos três componentes, em ordem decrescente de importância, foi dada por espécies de ampla distribuição, espécies Atlânticas e espécies do Alto Uruguai. As espécies secundárias perfizeram a maioria absoluta da amostra nos três componentes, sendo que as secundárias tardias superaram as secundárias inicias. As espécies pioneiras foram infimamente representadas nos três componentes inventariados. Quanto às síndromes de dispersão, mais de 80 por cento das espécies de ambos os componentes apresentou síndrome zoocórica. O restante das espécies apresenta as síndromes autocórica e anemocórica em proporções semelhantes.A análise fitossociológica indicou tratar-se de uma mata baixa, sem estratificação definida, com dominância de um número reduzido de espécies de ocorrência comum na região, sendo que a grande maioria das espécies conbribui com um ou dois indivíduos. A diversidade específica (H’) foi estimada em 3,30 (Componente 1); 2,81 (Componente 2) e 2,86 (Componente3) e a equabilidade (J’) em 0,80 (Componente 1) ; 0,74 (Componente 2) e 0,84 (Componente 3). As análises de agrupamento e de ordenação não evidenciaram diferenças entre as unidades de amostragem da borda e aquelas do interior da mata. Os maiores valores na estimativa de regeneração natural total (RNT) foram concentrados pelas espécies de sub-bosque com maiores densidades e freqüência (Psychotria leiocarpa, Faramea montevidensis, Mollinedia elegans e Gymnanthes concolor). Os representantes que compõem o dossel da mata com maiores valores de regeneration foram: Guapira opposita, Eugenia rostrifolia e Cupania vernalis (Sapindaceae). Os resultados da estimativa de regeneração natural indicaram que a maioria das espécies parece estar obtendo sucesso quanto ao recrutamento de novos indivíduos, o que remete a um bom estado de conservação da mata, a qual, permanecendo as condições atuais, deverá no futuro manter uma composição florística semelhante a atual.

Estudos taxonômicos em Solanaceae lenhosas no Rio Grande do Sul, Brasil

Nas últimas décadas o conhecimento florístico e taxonômico sobre a família Solanaceae no Rio Grande do Sul tem recebido incremento significativo de informações. Dos gêneros com espécies nativas, Bouchetia, Calibrachoa, Nicotiana, Nierembergia, Petunia e Solanum já foram alvo de revisões. Visando complementar o estudo desta família no Estado, foram estudados os gêneros Acnistus, Athenaea, Aureliana, Brunfelsia, Capsicum, Cestrum, Dyssochroma, Grabowskia, Lycianthes, Solandra e Vassobia, além das espécies do gênero Solanum seção Pachyphylla (Cyphomandra sensu lato). Foram catalogadas 22 espécies nativas, sendo três destas, novas citações de ocorrência. Para os onze primeiros gêneros foram identificados 19 espécies, dos quais cinco são de ocorrência restrita (Athenaea picta, Dyssochroma longipes, Grabowskia duplicata, Lycianthes rantonnei e Solandra grandiflora). A seção Pachyphylla do gênero Solanum está representada por três espécies. Dessa forma, foram atualizados os dados quali e quantitativos sobre a participação da família Solanaceae na flora sul-riograndense. Para cada gênero e para cada táxon específico foram elaboradas descrições, e acrescentados dados sobre fenologia, hábitat, comentários pertinentes e mapas de ocorrência. Chaves analíticas para identificação das espécies, quando mais de uma, também foram elaboradas. A revisão de doze herbários regionais possibilitou a elaboração de uma sinopse taxonômica e de uma chave analítica para identificação dos gêneros presentes no Estado. Dos 27 gêneros confirmados, 22 têm espécies nativas. O número de espécies nativas é de 114 e o de introduzidas, cultivadas ou assilvestradas, é até o momento 26.

O Gênero Eleocharis R.Br. (Cyperaceae) no Rio Grande do Sul, Brasil

O estudo taxonômico do gênero Eleocharis R. Br. para o Rio Grande do Sul foi desenvolvido através dos métodos tradicionais em taxonomia. Os dados foram obtidos através da bibliografia, revisão de herbários regionais e coleta de exemplares a campo. O gênero está representado no Rio Grande do Sul por 27 espécies: Eleocharis acutangula (Roxb.) Schult., E. bonariensis Nees, E. contracta Maury, E. dunensis Kük., E. elegans (Kunth) Roem. & Schult., E. filiculmis Kunth, E. flavescens (Poir.) Urb., E. geniculata (L.) Roem. & Schult., E. interstincta (Vahl) Roem. & Schult., E. loefgreniana Boeck., E. maculosa (Vahl) Roem. & Schult., E. minima Kunth var. minima, E. montana (Kunth) Roem. & Schult., E. montevidensis Kunth, E. nudipes (Kunth) Palla, E. obtusetrigona (Lindl. & Nees) Steud., E. ochrostachys Steud., E. parodii Barros, E. aff. quinquangularis, E. quinquangularis Boeck., E. rabenii Boeck., E. radicans (Poir.) Kunth, E. sellowiana Kunth, E. squamigera Svenson, E. subarticulata (Nees) Boeck., E. viridans Kük. e Eleocharis sp. O trabalho apresenta descrições, ilustrações, dados sobre distribuição geográfica, habitat e períodos de floração e frutificação das espécies, além de uma chave dicotômica para diferenciá-las.