Segmental chromosomal duplications harbouring group IV CONSTANS-like genes in cereals

Comparative mapping is an important component of map-based cloning in large-genome cereal species. We describe evidence of a segmental chromosomal duplication harbouring CONSTANS-like genes in barley that predates the divergence of the Oryzoideae (rice) and Pooideae (brachypodium, barley, wheat) clades, and discuss the implications of such events for comparative mapping and QTL cloning in temperate cereal crops.

The role of double-stranded break repair in the creation of phenotypic diversity at cereal VRN1 loci

Nonhomologous repair of double-stranded breaks, although fundamental to the maintenance of genomic integrity in all eukaryotes, has received little attention as to its evolutionary consequences in the generation and selection of phenotypic diversity. Here we document the role of illegitimate recombination in the creation of novel alleles in VRN1 orthologs selected to confer adaptation to annual cropping systems in barley and wheat.

Control of flowering time in temperate cereals: genes, domestication, and sustainable productivity

The control of flowering is central to reproductive success in plants, and has a major impact on grain yield in crop species. The global importance of temperate cereal crops such as wheat and barley has meant emphasis has long been placed on understanding the genetics of flowering in order to enhance yield. Leads gained from the dissection of the molecular genetics of model species have combined with comparative genetic approaches, recently resulting in the isolation of the first flowering time genes in wheat and barley. This paper reviews the genetics and genes involved in cereal flowering pathways and the current understanding of how two of the principal genes, Vrn and Ppd, have been involved in domestication and adaptation to local environments, and the implications for future breeding programmes are discussed.

Distribution of β-amylase I haplotypes among European cultivated barleys

The barley β-amylase I (Bmy1) locus encodes a starch breakdown enzyme whose kinetic properties and thermostability are critical during malt production. Studies of allelic variation at the Bmy1 locus have shown that the encoded enzyme can be commonly found in at least three distinct thermostability classes and demonstrated the nucleotide sequence variations responsible for such phenotypic differences. In order to explore the extent of sequence diversity at the Bmy1 locus in cultivated European barley, 464 varieties representing a cross-section of popular varieties grown in western Europe over the past 60 years, were genotyped for three single nucleotide polymorphisms chosen to tag the four common alleles found in the collection. One of these haplotypes, which has not been explicitly recognised in the literature as a distinct allele, was found in 95% of winter varieties in the sample. When release dates of the varieties were considered, the lowest thermostability allele (Bmy1-Sd2L) appeared to decrease in abundance over time, while the highest thermostability allele (Bmy1-Sd2H) was the rarest allele at 5.4% of the sample and was virtually confined to two-row spring varieties. Pedigree analysis was used to track transmission of particular alleles over time and highlighted issues of genetic stratification of the sample.

Effects of phytate and minerals on the bioavailability of oxalate from food

Phytate and mineral cations are both considered as important dietary factors for inhibiting the crystallisation of calcium oxalate kidney stones in susceptible individuals. In this paper, the phytate and mineral composition of whole bran cereals (wheat, barley and oat) and legumes were determined together with their soluble and insoluble oxalate concentrations in order to investigate the effects on oxalate solubility. The oat bran sample had the highest soluble oxalate concentration at 79 ± 1.3 mg/100 g, while total and soluble oxalate concentrations in the food samples studied range from 33 to 199 mg/100 g and 14 to 79 mg/100 g, respectively. The phytate concentration was in the range from 227 to 4393 mg/100 g and the concentrations of cations were in the range 54–70 mg/100 g for calcium, 75–398 mg/100 g for magnesium, 244–1529 mg/100 g for potassium and 4–11 mg/100 g for iron. Soluble oxalate concentration did not increase in proportion to total oxalate, and the phytate concentration in all foods was sufficient to contribute to an increase in soluble oxalate concentration by binding calcium.

Biochar alteration of the sorption of substrates and products in Soil Enzyme Assays

Pine wood and barley straw biochar amendments to Kettering and Cameroon sandy silt loam soils (15, 30, or 150 mg biochar g−1 soil) caused significant reductions (up to 80%,

Carbon stable isotope analysis of cereal remains as a way to reconstruct water availability: preliminary results

Reconstructing past water availability, both as rainfall and irrigation, is important to answer questions about the way society reacts to climate and its changes and the role of irrigation in the development of social complexity. Carbon stable isotope analysis of archaeobotanical remains is a potentially valuable method for reconstructing water availability. To further define the relationship between water availability and plant carbon isotope composition and to set up baseline values for the Southern Levant, grains of experimentally grown barley and sorghum were studied. The cereal crops were grown at three stations under five different irrigation regimes in Jordan. Results indicate that a positive but weak relationship exists between irrigation regime and total water input of barley grains, but no relationship was found for sorghum. The relationship for barley is site-specific and inter-annual variation was present at Deir ‘Alla, but not at Ramtha and Khirbet as-Samra.

Lunasin in cereal seeds: what is the origin?

Lunasin is a peptide from soybean seeds which has been demonstrated to have anticancer properties. It has also been reported in cereal seeds: wheat, rye, barley and Triticale. However, extensive searches of transcriptome and DNA sequence databases for wheat and other cereals have failed to identify sequences encoding either the lunasin peptide or a precursor protein. This raises the question of the origin of the lunasin reported in cereal grain.

Paralog re-emergence: a novel, historically contingent mechanism in the evolution of antimicrobial resistance

Evolution of resistance to drugs and pesticides poses a serious threat to human health and agricultural production. CYP51 encodes the target site of azole fungicides, widely used clinically and in agriculture. Azole resistance can evolve due to point mutations or overexpression of CYP51, and previous studies have shown that fungicide-resistant alleles have arisen by de novo mutation. Paralogs CYP51A and CYP51B are found in filamentous ascomycetes, but CYP51A has been lost from multiple lineages. Here, we show that in the barley pathogen Rhynchosporium commune, re-emergence of CYP51A constitutes a novel mechanism for the evolution of resistance to azoles. Pyrosequencing analysis of historical barley leaf samples from a unique long-term experiment from 1892 to 2008 indicates that the majority of the R. commune population lacked CYP51A until 1985, after which the frequency of CYP51A rapidly increased. Functional analysis demonstrates that CYP51A retains the same substrate as CYP51B, but with different transcriptional regulation. Phylogenetic analyses show that the origin of CYP51A far predates azole use, and newly sequenced Rhynchosporium genomes show CYP51A persisting in the R. commune lineage rather than being regained by horizontal gene transfer; therefore, CYP51A re-emergence provides an example of adaptation to novel compounds by selection from standing genetic variation.

Contrasting behaviour of cadmium and zinc in a soil–plant–arthropod system

This study investigates the transfer of Cd and Zn from a soil amended with sewage sludge at rates up to 100 t ha(-1) through a multi-trophic system consisting of barley, the aphid Sitobion avenae and the larvae of the lacewing Chrysoperla carnae. Results show marked differences in the transfer of the two metals. Cadmium was freely accumulated in barley roots, but accumulation in the shoot was restricted to a concentration of around 0.22 mg kg(-1) (dry weight). This limited the transfer of Cd to higher trophic levels and resulted in no significant accumulation of Cd in S. avenae or in C. carnae. Zinc transfer in the system was largely unrestricted, resulting in significant accumulation in roots and shoots, in S. avenae and in C. carnae. Cadmium biomagnification occurred in lacewing pupae, with concentrations up to 3.6 times greater than in aphids. S. avenae biomagnified Zn by a factor of ca. 2.5 at low sludge amendment rates, but biomagnification decreased to a factor of 1.4 at the highest amendment rate. Biomagnification of Zn did not occur in C. carnae, but concentrations were up to 3.5 time higher than in soil. Results are discussed in light of the mechanisms regulating transfer of the two metals in the system.

Intake, water consumption, ruminal fermentation, and stress response of beef heifers fed after different lengths of delays in the daily feed delivery time

Four rumen-fistulated Holstein heifers (134 +/- 1 kg initial BW) were used in a 4 x 4 Latin square design to determine the effects of delaying daily feed delivery time on intake, ruminal fermentation, behavior, and stress response. Each 3-wk experimental period was preceded by 1 wk in which all animals were fed at 0800 h. Feed bunks were cleaned at 0745 h and feed offered at 0800 h (T0, no delay), 0900 (T1), 1000 (T2), and 1100 (T3) from d1 to 21 with measurements taken during wk 1 and 3. Heifers were able to see each other at all times. Concentrate and barley straw were offered in separate compartments of the feed bunks, once daily and for ad libitum intake. Ruminal pH and saliva cortisol concentrations were measured at 0, 4, 8, and 12 h postfeeding on d 3 and 17 of each experimental period. Fecal glucocorticoid metabolites were measured on d 17. Increasing length of delay in daily feed delivery time resulted in a quadratic response in concentrate DMI (low in T1 and T2; P = 0.002), whereas straw DMI was greatest in T1 and T3 (cubic P = 0.03). Treatments affected the distribution of DMI within the day with a linear decrease observed between 0800 and 1200 h but a linear increase during nighttimes (2000 to 0800 h), whereas T1 and T2 had reduced DMI between 1200 and 1600 h (quadratic P = 0.04). Water consumption (L/d) was not affected but decreased linearly when expressed as liters per kilogram of DMI (P = 0.01). Meal length was greatest and eating rate slowest in T1 and T2 (quadratic P <= 0.001). Size of the first meal after feed delivery was reduced in T1 on d 1 (cubic P = 0.05) and decreased linearly on d 2 (P = 0.01) after change. Concentrate eating and drinking time (shortest in T1) and straw eating time (longest in T1) followed a cubic trend (P = 0.02). Time spent lying down was shortest and ruminating in standing position longest in T1 and T2. Delay of feeding time resulted in greater daily maximum salivary cortisol concentration (quadratic P = 0.04), which was greatest at 0 h in T1 and at 12 h after feeding in T2 (P < 0.05). Daily mean fecal glucocorticoid metabolites were greatest in T1 and T3 (cubic P = 0.04). Ruminal pH showed a treatment effect at wk 1 because of increased values in T1 and T3 (cubic P = 0.01). Delaying feed delivery time was not detrimental for rumen function because a stress response was triggered, which led to reduced concentrate intake, eating rate, and size of first meal, and increased straw intake. Increased salivary cortisol suggests that animal welfare is compromised.

Transformação genética em cevada por bombardeamento de partículas

A presente Tese de Doutorado objetivou: (1) definir um método eficiente de transformação genética, por bombardeamento de partículas, para a obtenção de plantas transgênicas de cultivares brasileiras de cevada e (2) identificar gene(s) codificante(s) de quitinase(s) potencialmente capaz(es) de conferir resistência ao fungo patogênico de cevada Bipolaris sorokiniana. Culturas de calos obtidos a partir de escutelos imaturos das cultivares Brasileiras de cevada MN-599 e MN-698 (Cia. de Bebidas das Américas, AMBEV) foram bombardeadas com partículas de tungstênio e avaliadas quanto à expressão do gene repórter gusA através de ensaios histoquímicos de GUS e quanto ao efeito dos bombardeamentos na indução estruturas embriogênicas e regeneração de plantas. As condições de biobalística analisadas incluíram a região promotora regulando a expressão de gusA, tipo e pressão de gás hélio de dois aparelhos de bombardeamento, distância de migração das partículas, número de tiros e a realização de pré e pós-tratamento osmótico dos tecidos-alvo. No presente trabalho foram obtidos um número bastante alto de pontos azuis por calo, a indução de calos embriogênicos e embriões somáticos em uma freqüência de até 58,3% e a regeneração de 60 plantas, sendo 43 de calos bombardeados. As melhores condições observadas foram o promotor e primeiro íntron do gene Adh de milho (plasmídeo pNGI), o aparelho de bombardeamento “ Particle Inflow Gun” (PIG) utilizando-se a distância de migração de partículas de 14,8 cm, dois tiros disparados por placa e a realização de tratamento osmótico dos explantes com 0,2 M de manitol e 0,2 M de sorbitol 4-5 horas antes e 17-19 horas depois dos bombardeamentos. Das 43 plantas obtidas de calos bombardeadas, 3 apresentaram atividade de GUS na base das suas folhas. A utilização de primers sintéticos definidos a partir de genes de quitinases descritos na literatura em PCRs resultou na amplificação de dois fragmentos de aproximadamente 700 e 500 pb a partir de DNA total das cvs. MN-599 e MN-698 de cevada e um fragmento, com aproximadamente 500 pb, a partir do DNA total do isolado A4c de Trichoderma sp. Estes fragmentos foram purificados dos géis de agarose e diretamente seqüenciados de forma manual e automática. Os fragmentos de 700 e 500 pb amplificados do genoma da cultivar MN-599 foram identificados como genes de quitinases de cevada e o fragmento de 500 pb do isolado A4c de Trichoderma sp. não apresentou homologia com seqüências conhecidas de quitinases depositadas no EMBL/GenBank. A utilização de novos pares de primers, representando seqüências conservadas de quitinases do fungo Metarhizium anisopliae, resultou na amplificação de 3 fragmentos a partir do DNA total do isolado A4b de Trichoderma sp., que estão sendo purificados para realização de seqüenciamento.

Cultura de anteras e embriogênese de genótipos selecionados de cevada (Hordeum vulgare L.ssp.vulgare)

A eficiência da técnica de cultura de anteras, em escala comercial, ainda pode ser considerada baixa quando medida em número de plantas duplo-haplóides férteis obtidas para cada antera estabelecida in vitro. Dessa forma, o presente trabalho é pioneiro no estudo detalhado da embriogênese in vitro do micrósporo e do grão de pólen de cevada (Hordeum vulgare L. ssp. vulgare). Com o objetivo de contribuir para o aperfeiçoamento da técnica de cultura de anteras foi analisada a embriogênese, com especial ênfase na etapa da indução, através de análises citológicas e histológicas de anteras cultivadas in vitro. Foram analisadas uma cultivar brasileira de cevada, em comparação com linhagens de duas outras cultivares brasileiras, que foram selecionadas, por seleção divergente para maior ou para menor resposta na indução da rota embriogênica e, respectivamente, para menor ou para maior capacidade de regenerar plântulas verdes. Somente foram estabelecidas em cultivo in vitro as anteras que apresentaram micrósporos e pólens jovens, das linhagens selecionadas da cultivar A-05 (S3A22 e S3A23), e da cultivar BR-2(S3B63 e, apenas na cultura de anteras, S3B61), bem como da cultivar MN-599 (nãoselecionada). Para as análises histológicas, foram fixadas, a cada dois dias, duas anteras, correspondentes a cada fileira da mesma espiga, após o início do cultivo in vitro. As anteras em cultivo e respectivas estruturas multicelulares foram fixadas em FAA 50%, desidratadas em série etílica e incluídas em hidroxietilmetacrilato. Os blocos de resina polimerizada foram secionados longitudinalmente com 3 mm de espessura. Para as análises citológicas foram fixadas, de cada espiga recém-coletada, três espiguetas sendo uma da base, outra do meio e outra do ápice. Após o pré-tratamento à baixa temperatura (5 °C), porém antes do cultivo in vitro, foram fixadas três anteras (amostras utilizadas como controles). A cada três dias, durante o cultivo, três anteras foram fixadas (até 18 dias). As anteras em cultivo e estruturas multicelulares foram fixadas em Farmer e FAA 50%, transferidas após 24 horas para etanol 70%. Na cultura in vitro das anteras houve diferenças entre uma das linhagens da cultivar A-05 em relação a cultivar MN- 599, na produção inicial de estruturas embriogênicas, diferença que desapareceu na produção total. Entretanto, houve diferenças na formação dos xiii embriões: a cv.MN-599 formou embriões bem diferenciados ao passo que a linhagem S3A22 produziu um número aparentemente menor, sendo que os embriões não eram bem diferenciados. A linhagem S3B63 não apresentou embriões até o final da análise histológica. Considerando que a amostra dessa linhagem, mantida em cultura, formou plantas verdes, pode-se propor que a formação de embriões deve ocorrer posteriormente ao desenvolvimento da cv.MN-599. Cabe destacar que houve diferenças significativas entre as cultivares A-05 e BR-2 quanto à regeneração de plântulas verdes. Esses resultados indicam ter havido maior eficiência da seleção em relação à etapa da regeneração. Com relação às categorias classificatórias dos micrósporos e grãos de pólen, constatou-se que desde o início da análise histológica (2o dia de cultivo in vitro) até o final (34o dia), foram observados micrósporos, o mesmo tendo sido observado na análise citológica. Os grãos de pólen multinucleados ocorreram praticamente em todo o período de cultivo in vitro, em ambas análises; não ocorrendo nos controles da citologia (antes do cultivo); os multinucleados foram observados a partir do 3o dia, enquanto que os multicelulares a partir do 4o dia de cultivo. As estruturas multicelulares foram observadas a partir do 8o dia. A quantidade e o tamanho das estruturas multicelulares foram variáveis ao longo da análise histológica, sendo que do 14o ao 20o dia foram encontradas as de maiores dimensões, resultantes da proliferação celular por mitoses sucessivas. A partir do 22o dia (cultivar MN- 599), a ocorrência de estruturas multicelulares no interior dos lóculos da antera diminuiu, predominando o processo de proliferação externo às anteras. Para as linhagens, a partir do 18o dia foram observadas estruturas multicelulares liberadas das anteras. A análise das estruturas multicelulares permitiu classificá-las em quatro categorias: 1. SFD: Sem forma definida; 2. MAC: meristema apical caulinar; 3. MAR: meristema apical radical embrionário adventício; e 4. Embriões. As estruturas amorfas apareceram em maior número, quando comparadas com as outras categorias. Em síntese: as linhagens selecionadas e a cultivar diferiram não apenas no tempo necessário para a formação dos embriões, mas também no desenvolvimento dos mesmos, que foi mais diferenciado na cultivar MN-599, porém sendo observados mais cedo na linhagem S3A22 e S3A23, do que na cultivar MN-599.

Institucionalização do ensino em administração de empresas na cidade de São Paulo: um estudo de caso sobre a Faculdade de Economia, Administração e Contabilidade da Universidade de São Paulo (FEA-USP)

O objetivo deste trabalho é entender o processo de institucionalização do curso de graduação em Administração de Empresas da Faculdade de Economia, Administração e Contabilidade da Universidade de São Paulo (FEA-USP), tendo como referencial teórico o modelo de Barley e Tolbert (1997). Explorando aspectos históricos para tentar explicar o “espírito do tempo” (Zeitgeist) e ilustrar o processo de surgimento de uma nova graduação para a USP, a metodologia do estudo de caso (YIN, 2001) foi a escolhida por permitir uma maior gama de recursos de pesquisa. Dessa forma, o trabalho analisou as Atas de Reunião da Congregação da época (1946-1965), entrevistas colhidas com quinze pessoas entre protagonistas e observadores da história desta instituição durante o período analisado, jornais publicados pelos próprios alunos da Faculdade e bibliografia sobre o assunto. Utilizando-se de conceitos presentes em Giddens (1979, 1986), Machado-da-Silva, Fonseca e Crubellate (2005), DiMaggio e Powell (1983), Hardy e Maguire (2008), Khurana (2007), entre outros autores que trabalham com a Teoria Institucional, o processo de institucionalização do curso de Administração de Empresas na FEA-USP é analisado, relacionando-se a literatura disponível com os fatos encontrados em documentos e depoimentos colhidos. Alguns acontecimentos chamam a atenção, como a demora em mais de uma década para a fundação da FEA dentro da USP, a ligação da cadeira de Ciência da Administração com o Instituto de Administração (IA), que teve sua gênese a partir do Departamento do Serviço Público (DSP), órgão ligado ao Governo do Estado de São Paulo. Singularidades à parte, houve pessoas e situações necessárias para que o curso surgisse na USP apenas a partir da década de 1960. Nesse sentido, os papéis desempenhados pelo Prof. Antônio Delfim Netto e pelo Prof. Ruy Aguiar da Silva Leme são explorados com maior detalhamento, tendo em vista o grande impacto que suas decisões tiveram no processo de criação e estabelecimento da carreira de administração. De fato, tem-se que as instituições, com ênfase nesta pesquisa sobre a FEA-USP, são locais propícios para o estudo da mudança e que os atores sociais através de suas ações empreendidas são capazes de gerar modificação ou reprodução do status quo dentro destes estabelecimentos. As instituições constituem possibilidades para aqueles que a compõem ao mesmo tempo em que constrangem ações e são necessárias na sociedade tal qual como é apresentada na modernidade.

Desempenho de cultivares transgênicas de soja em sucessão a culturas de inverno em semeadura direta

The objective of this research was to evaluate crop yield and some characteristics and yield components of transgenic soybean cultivars sown after different winter cover crops in the first year under no tillage system. The experimental design was the completely randomized block with split plots and four replications. The main plots consisted of five winter cover crops, white oat (Avena sativa L.), forage turnip (Raphanus sativus L.), barley (Hordeum vulgare L.), wheat (Triticum aestivum L.) and ground pea (Pisum sativum L.) and an area under fallow (spontaneous vegetation). The subplots consisted of six soybean cultivars (BRS 243 RR, BRS 245 RR, BRS 247 RR, BRS 255 RR, BRS 256 RR and BRS 244 RR). Variance analysis for agronomic characteristics showed that soybean yield components were influenced by the interaction between winter crop and soybean cultivar. Thus, final population, number of nodes and pods per plant, nodes dry matter per plant, number of grains per pod and grain yield were affected significantly. When soybean nodulation was evaluated, the treatment with the area under fallow showed lower values. There was difference among winter crops for BRS 243 RR grain yield, white oat showed the highest values.