The effect of cultivation on the size, shape, and persistence of disease patches in fields

Epidemics of soil-borne plant disease are characterized by patchiness because of restricted dispersal of inoculum. The density of inoculum within disease patches depends on a sequence comprising local amplification during the parasitic phase followed by dispersal of inoculum by cultivation during the intercrop period. The mechanisms that control size, shape, and persistence have received very little rigorous attention in epidemiological theory. Here we derive a model for dispersal of inoculum in soil by cultivation that takes account into the discrete stochastic nature of the system in time and space. Two parameters, probability of movement and mean dispersal distance, characterize lateral dispersal of inoculum by cultivation. The dispersal parameters are used in combination with the characteristic area and dimensions of host plants to identify criteria that control the shape and size of disease patches. We derive a critical value for the probability of movement for the formation of cross-shaped patches and show that this is independent of the amount of inoculum. We examine the interaction between local amplification of inoculum by parasitic activity and subsequent dilution by dispersal and identify criteria whereby asymptomatic patches may persist as inoculum falls below a threshold necessary for symptoms to appear in the subsequent crop. The model is motivated by the spread of rhizomania, an economically important soil-borne disease of sugar beet. However, the results have broad applicability to a very wide range of diseases that survive as discrete units of inoculum. The application of the model to patch dynamics of weed seeds and local introductions of genetically modified seeds is also discussed.

Vaccination with syngeneic, lymphoma-derived immunoglobulin idiotype combined with granulocyte/macrophage colony-stimulating factor primes mice for a protective T-cell response.

The idiotype of the Ig expressed by a B-cell malignancy (Id) can serve as a unique tumor-specific antigen and as a model for cancer vaccine development. In murine models of Id vaccination, formulation of syngeneic Id with carrier proteins or adjuvants induces an anti-idiotypic antibody response. However, inducing a potent cell-mediated response to this weak antigen instead would be highly desirable. In the 38C13 lymphoma model, we observed that low doses of free granulocyte/macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF) 10,000 units i.p. or locally s.c. daily for 4 days significantly enhanced protective antitumor immunity induced by s.c. Id-keyhole limpet hemocyanin (KLH) immunization. This effect was critically dependent upon effector CD4+ and CD8+ T cells and was not associated with any increased anti-idiotypic antibody production. Lymphocytes from spleens and draining lymph nodes of mice primed with Id-KLH plus GM-CSF, but not with Id-KLH alone, demonstrated significant proliferation to Id in vitro without any biased production of interferon gamma or interleukin 4 protein or mRNA. As a further demonstration of potency, 50% of mice immunized with Id-KLH plus GM-CSF on the same day as challenge with a large s.c. tumor inoculum remained tumor-free at day 80, compared with 17% for Id-KLH alone, when immunization was combined with cyclophosphamide. Taken together, these results demonstrate that GM-CSF can significantly enhance the immunogenicity of a defined self-antigen and that this effect is mediated exclusively by activating the T-cell arm of the immune response.

A mammalian 2-5A system functions as an antiviral pathway in transgenic plants.

Resistance to virus infections in higher vertebrates is mediated in part through catalysis of RNA decay by the, interferon-regulated 2-5A system. A functional 2-5A system requires two enzymes, a 2-5A synthetase that produces 5'-phosphorylated, 2',5'-linked oligoadenylates (2-5A) in response to double-stranded RNA, and the 2-5A-dependent RNase L. We have coexpressed these human enzymes in transgenic tobacco plants by using a single plasmid containing the cDNAs for both human RNase L and a low molecular weight form of human 2-5A synthetase under control of different, constitutive promoters. Expression of the human cDNAs in the transgenic plants was demonstrated from Northern blots, by specific enzyme assays, and by immunodetection (for RNase L). Infection of leaves, detached or in planta, of the coexpressing transgenic plants by tobacco mosaic virus, alfalfa [correction of alfafa] mosaic virus, or tobacco etch virus resulted in necrotic lesions. In contrast, leaves expressing 2-5A synthetase or RNase L alone and leaves containing the plasmid vector alone produced typical systemic infections. While alfalfa mosaic virus produced lesions only in the inoculated leaves regardless of the concentration of virus in the inoculum, high, but not low, levels of tobacco etch virus inoculum resulted in escape of virus to uninoculated leaves. Nevertheless, there was a substantial reduction of tobacco etch virus yield as measured by ELISA assay in the coexpressing transgenic plants. These results indicate that expression of a mammalian 2-5A system in plants provides resistance to virus infections.

Synergy between T-cell immunity and inhibition of paracrine stimulation causes tumor rejection.

During tumor progression, variants may arise that grow more vigorously. The fate of such variants depends upon the balance between aggressiveness of the variant and the strength of the host immunity. Although enhancing host immunity to cancer is a logical objective, eliminating host factors necessary for aggressive growth of the variant should also be considered. The present study illustrates this concept in the model of a spontaneously occurring, progressively growing variant of an ultraviolet light-induced tumor. The variant produces chemotactic factors that attract host leukocytes and is stimulated in vitro by defined growth factors that can be produced or induced by leukocytes. This study also shows that CD8+ T-cell immunity reduces the rate of tumor growth; however, the variant continues to grow and kills the host. Treatment with a monoclonal anti-granulocyte antibody that counteracts the infiltration of the tumor cell inoculum by non-T-cell leukocytes did not interfere with the CD8+ T-cell-mediated immune response but resulted in rejection of the tumor challenge, indicating a synergy between CD8+ T-cell-mediated immunity and the inhibition of paracrine stimulation.

Priming of tumor-specific T cells in the draining lymph nodes after immunization with interleukin 2-secreting tumor cells: three consecutive stages may be required for successful tumor vaccination.

Although both CD4+ and CD8+ T cells are clearly required to generate long-lasting anti-tumor immunity induced by s.c. vaccination with interleukin 2 (IL-2)-transfected, irradiated M-3 clone murine melanoma cells, some controversy continues about the site and mode of T-cell activation in this system. Macrophages, granulocytes, and natural killer cells infiltrate the vaccination site early after injection into either syngeneic euthymic DBA/2 mice or athymic nude mice and eliminate the inoculum within 48 hr. We could not find T cells at the vaccination site, which argues against the concept that T-cell priming by the IL-2-secreting cancer cells occurs directly at that location. However, reverse transcription-PCR revealed transcripts indicative of T-cell activation and expansion in the draining lymph nodes of mice immunized with the IL-2-secreting vaccine but not in mice vaccinated with untransfected, irradiated M-3 cells. We therefore propose that the antigen-presenting cells, which invade the vaccination site, process tumor-derived antigens and, subsequently, initiate priming of tumor-specific T lymphocytes in lymphoid organs. These findings suggest a three-stage process for the generation of effector T cells after vaccination with IL-2-secreting tumor cells: (i) tumor-antigen uptake and processing at the site of injection by antigen-presenting cells, (ii) migration of antigen-presenting cells into the regional draining lymph nodes, where T-cell priming occurs, and (iii) circulation of activated T cells that either perform or initiate effector mechanisms leading to tumor cell destruction.

Doseamento microbiológico de neomicina e bacitracina - desenvolvimento e validação de método rápido em microplacas

Os ensaios microbiológicos são utilizados para avaliar a atividade antimicrobiana desde a descoberta do uso dos antibióticos. Apesar dos ensaios microbiológicos serem amplamente empregados para determinação da potência de antibióticos em formas farmacêuticas, uma vez que fornecem a medida da atividade biológica, apresentam limitações quanto a baixa reprodutibilidade e tempo de análise. O objetivo deste trabalho foi desenvolver, otimizar e validar ensaio colorimétrico rápido em microplaca para determinar a potência da neomicina e bacitracina em produtos farmacêuticos. Metodologias de análise fatorial e análise de superfície de resposta foram utilizadas no desenvolvimento e otimização da escolha do microrganismo, da composição do meio de cultura, da proporção de inóculo, e das concentrações de cloreto de trifeniltetrazólio e dos antibióticos. Os métodos otimizados foram validados pela avaliação da linearidade, precisão, exatidão e robustez. Análise estatística mostrou equivalência entre o método de difusão em ágar e o método colorimétrico rápido em microplaca para ambos antibióticos. Além disso, o ensaio em microplaca apresentou vantagens em relação à reprodutibilidade, sensibilidade, tempo de incubação e quantidades necessárias de meio de cultura e soluções para ambos os antibióticos.

Flotação por ar dissolvido aplicado à separação de microalgas cultivadas em fotobiorreator, alimentado com vinhaça pré-tratada físico-quimicamente, com vistas à exploração de seu potencial bioenergético

Apesar de ser considerado um combustível sustentável, o etanol, produzido a partir da cana de açúcar, deixa um passivo de grandes proporções durante seu processo produtivo, a vinhaça, que vem sendo depositada nas próprias lavouras de cana de açúcar. É gerada na proporção de 12 litros para cada litro de etanol produzido em média, sendo rica em diversos nutrientes, os quais podem ser aproveitados para diversos fins como, por exemplo, meio de cultivo para microalgas. A presente pesquisa avaliou em uma primeira etapa a clarificação da vinhaça por um processo de coagulação com auxílio de um polímero catiônico, seguida de uma etapa de microfiltração tangencial em filtro de fibras ocas, o que permitiu uma redução superior a 77% para a cor aparente, de 99% para a turbidez e de 20% para a DQO, facilitando a utilização deste efluente para o cultivo de microalgas. Numa segunda etapa, foi avaliado o cultivo da microalga Chlorella vulgaris, em escala de bancada e operação em batelada, em meio preparado a partir da diluição da vinhaça em água de poço profundo, obtendo um aumento na biomassa produzida, determinado em termos de clorofila-a, em concentrações de vinhaça inferiores a 7,5% utilizando inóculo da ordem de 106 indivíduos. Tais dados permitiram a realização de ensaios de cultivo em escala contínua, com fotobiorreatores em escala piloto, gerando assim a biomassa utilizada nas próximas fases do estudo, que avaliaram a separação da biomassa gerada pelo processo de flotação por ar dissolvido. Os ensaios inicialmente realizados em escala de bancada e operados em batelada permitiram identificar as condições ótimas de operação, as quais foram então avaliadas em um flotador operando em fluxo contínuo. Tal flotador permitiu a obtenção de um lodo com teor de sólidos superior a 2%, o qual foi submetido à um processo final de desaguamento por centrifugação. Os ensaios de desaguamento, permitiram verificar que a utilização do mesmo polímero utilizado na etapa de clarificação permite a obtenção de um lodo mais estável, quando comparado com a não utilização de produto químico, na dosagem de polímero catiônico de 6 g.kg-1. A conclusão deste trabalho permitiu verificar a possibilidade de utilização da vinhaça como meio de cultivo de microalgas, reduzindo assim um dos impactos causados pela produção de etanol. Além disso foi possível verificar o potencial da FAD, para o espessamento de biomassa produzido em fotobiorreatores.

Avaliação de indicadores biológicos na validação de processos de esterilização de isoladores por peróxido de hidrogênio

A resistência de cinco microrganismos presentes na microbiota da área de produção estéril (Cristalização Estéril), frente a ação do gás de peróxido de hidrogênio foi determinada e o valor O obtido para cada microrganismo foi comparado ao valor D do Bacillus stearothermophilus ATCC 12980 exposto ao mesmo agente. Os microrganismos testados foram Bacillus sp, M. luteus, Corynebacterium, Staphylococcus sp e Penicillium sp. Este teste tinha a finalidade de comprovar que a resistência do Bacillus stearothermophilus é maior quando da exposição ao peróxido de hidrogênio se comparada a outros microrganismos presentes na área produtiva. A metodologia consistiu da inoculação de 0,01 mL da suspensão de cada microrganismo na contagem de 102UFC/0,01 mL em cupons de aço inoxidável, previamente esterilizados por calor seco e posterior exposição ao gás de peróxido de hidrogênio. O experimento demonstrou que o valor D obtido para o Bacillus stearothermophilus ésuperior aos obtidos para os outros microrganismos em teste comprovando que a escolha deste microrganismo para o desafio contra o peróxido de hidrogênio é apropriada. Também executou-se o teste que visava garantir que o aço inoxidável é o material de suporte mais recomendado para este fim, utilizando-se suportes de diversos materiais normalmente encontrados no interior dos isoladores (PVC, aço inoxidável, CKC, teflon, polipropileno, látex, silicone, Hypalon, vidro, nylon, saco de alumínio) com 0,01 mL de inóculo de Bacillus stearothermophilus na contagem de 102UFC/O,01 mL, o que foi devidamente comprovado.

Dinâmica do microbioma ruminal de ovinos (Ovis aries) e sua relação com a degradação de biomassa

Considerando a dieta como um fator modulador do microbioma ruminal, neste trabalho objetivou-se investigar o impacto do bagaço da cana-de-açúcar sobre a composição e funcionalidade das espécies microbianas residentes no rúmen de carneiros (Ovis aries). Foram utilizados seis animais machos fistulados de O. aries, dos quais três foram alimentados com uma dieta composta por 70% de volumoso e 30% de concentrado (tratamento controle) e outros três animais alimentados com uma dieta similar a anterior, mas com 14% do volumoso substituído por bagaço de cana-de-açúcar (tratamento bagaço). O conteúdo ruminal (líquido e fibra) foram amostrados quinzenalmente durante 60 dias. A partir dessas amostras foram acessadas a estrutura e a composição da comunidade microbiana pela extração de DNA total e amplificação das regiões V3 e V6-V7 do gene 16S rRNA bacteriano e a região intergênica fúngica (ITS2). Além disso, foram feitas análises metagenômicas e metatranscriptômicas de comunidade microbianas enriquecidas em fibra ruminal para identificar enzimas lignocelulolíticas expressas. As frações líquida e fibrosa do conteúdo ruminal de O. aries revelaram uma comunidade bacteriana dominada principalmente por Bacteroidetes e Firmicutes ao longo de todo período experimental. Dois gêneros, Prevotella e Ruminococcus representaram 20% e 4% da comunidade bacteriana ruminal, respectivamente. Para a comunidade fúngica o filo Neocallimastigomycota representou 91% das sequências e os principais gêneros deste filo foram Piromyces, Neocallimastix, Orpinomyces, Anaeromyces, Caecomyces e Cyllamyces aderidos a fibra ruminal. O gênero Caecomyces, foi significativamente mais abundante na fibra ruminal de animais que se alimentaram de bagaço de cana-de açúcar. Além disso, foi observado um aumento significativo na frequência de enzimas como, por exemplo, 1,4-α-glucano, α-galactosidase, endo 1,4-β-xilanase, β- xilosidase, xilose isomerase, celobiose fosforilase e α-N-arabinofuranosidase no tratamento com bagaço de cana-de-açúcar. Considerando que a recuperação de enzimas a partir de comunidades microbianas naturalmente selecionadas para a degradação de biomassa é uma estratégia promissora para superar a atual ineficiência da ação enzimática na produção industrial de biocombustíveis, os resultados deste trabalho representam a possibilidade de aumentar a capacidade de recuperação ou descoberta de enzimas a partir de ruminantes, ou ainda, a possibilidade de manipular a estrutura do microbioma do rúmen para usá-lo como fonte de inóculo enriquecido em processos industriais de degradação de biomassa.

Degradação anaeróbia de fenol sob diferentes condições nutricionais

A tecnologia anaeróbia tem sido utilizada com sucesso no tratamento de água residuária contendo compostos fenólicos. Recentes pesquisas incluem tais compostos entre aqueles que podem ser degradados através desse processo. O objetivo desse trabalho foi avaliar a degradação do fenol em diferentes condições nutricionais, com ênfase na redução do sulfato. Os experimentos foram realizados com meio de cultura específico para esses microrganismos anaeróbios. Foram realizados ensaios de degradação em reatores em batelada alimentados nas seguintes condições: (1) fenol e sulfato, a diferentes concentrações, com inóculo previamente enriquecido; (2) fenol, sulfato e co-substratos e; (3) fenol, sulfato e extrato de levedura. Todos os ensaios foram realizados em temperatura de 30 graus Celsius, sob agitação de 150 rpm. Foi avaliado o consumo de fenol e sulfato e, produção de metano, em função do tempo, para diferentes concentrações iniciais de fenol e sulfato. Nos ensaios com reatores alimentados com fenol (329,3 mg/l); fenol (307,3 mg/l) e sulfato (160 mg/l); fenol (322.3 mg/l), sulfato (160 mg/l) e lactato (478,16 mg/l); fenol (332,1 mg/l), sulfato (150 mg/l) e etanol (129,76 mg/l), a remoção foi de, respectivamente, 99,8%, 98,2%, 98,8% e 98,8%. Os reatores alimentados com fenol (239,7 mg/l) obtiveram 100% de eficiência na degradação em apenas 11 dias e, os reatores alimentados com fenol (234,3 mg/l) e sulfato (162,5 mg/l) e fenol (256,0 mg/l) e sulfato (500 mg/l) tiveram eficiências de degradação de, respectivamente, 98,8% e 99,3% com 17 dias de operação. Tais eficiências foram obtidas pelo acréscimo de extrato de levedura nos reatores, no início dos ensaios. A caracterização morfológica foi realizada através de microscopia óptica. A diversidade microbiana referente aos Domínios Bacteria e Archaea, além do grupo de bactérias redutoras de sulfato foi avaliada através da técnica de PCR DGGE, onde foram observadas alterações nas populações microbianas, em função das condições nutricionais. Para o Domínio Archaea não foram observadas diferenças nos ensaios realizados. Para o Domínio Bacteria e Grupo das BRS essas diferenças foram, mais facilmente, percebidas com relação ao inóculo e entre os diversos reatores. A alteração na diversidade microbiana pode ter sido decorrente da composição do meio que, nesse caso, foi específico para BRS e a composição do inóculo que continha parte previamente adaptada às BRS. Essas condições adequadas puderam propiciar surgimento e desenvolvimento de populações microbianas capazes de degradar fenol, utilizando sulfato.

Estudo da remediação de um aquífero contaminado com sulfato e metais através de barreira reativa permeável orgânica.

Este trabalho teve como objetivo geral estudar a viabilidade técnica de utilizar bagaço de cana como meio reativo de barreiras reativas permeáveis (BRP) para remoção de sulfato e metais de águas subterrâneas contaminadas. O estudo baseou-se em investigação experimental, por meio de ensaios laboratoriais de coluna, e em modelagem matemática, para a qual utilizaram-se também alguns dados obtidos em um estudo de caso de uma unidade industrial contaminada com sulfato e metais. Neste local contaminado, as características hidrogeológicas e topográficas propiciam a utilização de uma barreira reativa permeável como técnica de remediação. Barreiras reativas permeáveis são uma alternativa para remediação de águas subterrâneas que vem progredindo rapidamente na última década, a partir de ensaios de bancada e coluna em laboratório para implementação em escala real em campo. Três colunas bióticas foram montadas utilizando bagaço de cana como meio reativo e um material de base poroso constituído de areia e cascalho para fornecer adequada condutividade hidráulica, com a proporção de 1:28 em massa seca. Também foi adicionado ao meio reativo um inóculo bacteriano composto por esterco bovino dissolvido. Uma quarta coluna, sem inóculo e contendo um agente biocida, compôs o experimento branco (abiótico). Uma solução sintética foi introduzida nas colunas simulando condições da água subterrânea do estudo de caso, com velocidade de Darcy em torno de 2,0x10-7 m/s composta por sulfato e metais (zinco e níquel) com concentrações de 6.000 mg/L e 15 mg/L, respectivamente. Os resultados das análises da fase líquida das colunas bióticas apresentaram: (i) média da taxa de remoção de sulfato durante todo o tempo do experimento de 49 mg/L/dia; (ii) as concentrações de Zn e Ni diminuíram de 15 mg/L para valores não detectáveis pela técnica analítica utilizada (< 0,01 mg/L); (iii) aumento do pH de 5.5-5.8 para valores entre 6,8-8,0; (iv) redução do valor do potencial de óxido redução (Eh) para valores de até -200mV. Não foram observadas reduções das concentrações de metais e sulfato na fase líquida da coluna abiótica e os valores de pH e Eh permaneceram dentro das faixas iniciais. Análises nas fases sólidas das colunas bióticas por MEV e EDS após o término do experimento identificaram a presença de Ni, Zn, S e Mn, indicando a precipitação desses metais em forma de sulfetos. Estes elementos não foram detectados na fase sólida da coluna abiótica. Assim, pôde-se inferir que toda a remoção de sulfato verificada nas colunas bióticas pode ser atribuída a redução bacteriana de sulfato. A partir das condições experimentais dos ensaios, foi realizada a modelagem e o dimensionamento da BRP. Para a estimativa da cinética de redução de sulfato, aplicou-se a solução analítica de Van Genuchten para transporte de contaminantes com degradação, obtendo-se uma taxa de decaimento de primeira ordem de 0,01 dia-1. A determinação da espessura e tempo de residência da barreira foi realizada considerando que a concentração de sulfato na saída da barreira fosse menor ou igual a 250 mg/L. O resultado do dimensionamento de uma BRP preenchida com bagaço de cana e areia nas proporções de 1:28 em massa seca resultaria em uma BRP de 7,1 m de espessura, com tempo de residência de 950 dias, no local de estudo de caso. Caso fosse utilizado o dobro da proporção de bagaço de cana e areia em massa seca (1:14), a implantação da BRP apresentar-se-ia viável, com espessura aproximada de 4 m. Através destes resultados, pôde ser comprovada a hipótese de que bagaço de cana como substrato e esterco bovino como inóculo compõem um meio reativo viável para a redução de sulfato e precipitação de metais em uma BRP.

Estudo da cinética de crescimento de células de inseto Sf21 e infecção por baculovírus Anticarsia gemmatalis (AgMNPV) para a produção de bioinseticida.

O interesse em estudar o cultivo das células de inseto está relacionado entre outros usos a sua utilização na produção de biopesticidas. Há muitos anos os pesticidas químicos vêm contribuindo no controle de pragas na agricultura. Entretanto, o uso desses compostos prolongadamente tem resultado na seleção de insetos resistentes e em poluição ambiental. Diante disso, torna-se necessário o desenvolvimento e aprimoramento dos bioinseticidas. No Brasil, o baculovírus Anticarsia gemmatalis multiple nucleopolyhedrovirus (AgMNPV) foi o principal agente de controle biológico da praga da soja Anticarsia gemmatalis. Assim, estudos que viabilizem a produção desses vírus in vitro possibilitariam uma produção mais controlada e de melhor qualidade desses biopesticidas. Neste trabalho, investigou-se a suscetibilidade à infecção por AgMNPV de diferentes linhagens celulares de Sf21 e o crescimento dessas células em diferentes sistemas: cultivos em schotts, em spinner e em biorreator, variando-se a idade do inóculo (IA) e a concentração celular inicial (X0). Constatou-se variação no perfil de infecção das linhagens, sendo as linhagens mais adequadas para a produção de bioinseticida as linhagens de Sf21 denominadas EMBRAPA, UFRN e GibcoG, uma vez que estas apresentaram mais do que 40 % das células com poliedros em cultivos em suspensão, enquanto a linhagem denominada GibcoSF teve menos de 2 % das células infectadas com poliedros. Ao se estudar o efeito do número de subcultivos na morfologia e crescimento celular, foi averiguado um aumento no diâmetro de 10 % e no volume de 26 % das células UFRN em relação às células GibcoSF. Além disso, o crescimento das células UFRN foi 49% menor do que das células GibcoSF. Quando realizado o Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR) para se analisar o efeito da IA e a X0 na taxa de crescimento específica máxima (?max) e na concentração celular máxima (Xvmax) em cultivos em schott com células UFRN, obteve-se um modelo empírico. Quando analisadas as variáveis IA e X0 separadamente, não foram encontradas diferenças significativas para as respostas Xvmax e ?max em relação a X0. Para a IA, entretanto, obteve-se os resultados mais satisfatórios para os inóculos com IA de 72 e 96 horas: Xvmax de 5,97.106 cel/mL e 5,99.106 cel/mL, e ?max de 0,70 dia-1 e 0,63 dia-1, respectivamente. Nos cultivos em spinner com células UFRN, foi observada a formação de grumos, o que levou a Xvmax de 2,00.106 cel/mL. No cultivo em biorreator com células UFRN, foi obtido um Xvmax de 6,21.106 cel/mL, ?max de 0,70 dia-1, Qo2 na fase exponencial de 67,3 ± 3,6 .10-18 molO2/cel/s, rendimento de glicose em célula igual a 1,0.109 cel/g de glicose e um rendimento de glutamina em células de 3,0.109 cel/mL. Comprovou-se, portanto, a existência de alterações na infecção entre diferentes linhagens de Sf21; a importância do estado fisiológico da célula nos subcultivos, a ocorrência de mudanças no crescimento celular de acordo com os sistemas de cultivo e o efeito do número de subcultivos na morfologia e crescimento de células Sf21.

Experimental infections of neonatal mice with cysts of Giardia lamblia clone GS/M-83-H7 are associated with an antigenic reset of the parasite.

Transmission of the protozoan parasite Giardia lamblia from one to another host individuum occurs through peroral ingestion of cysts which, following excystation in the small intestine, release two trophozoites each. Many studies have focused on the major surface antigen, VSP (for variant surface protein), which is responsible for the antigenic variability of the parasite. By using trophozoites of G. lamblia clone GS/M-83-H7 (expressing VSP H7) and the neonatal mouse model for experimental infections, we quantitatively assessed the process of antigenic variation of the parasite on the transcriptional level. In the present study, variant-specific regions identified on different GS/M-83-H7 vsp sequences served as targets for quantitative reverse transcription-PCR to monitor alterations in vsp mRNA levels during infection. Respective results demonstrated that antigenic switching of both the duodenal trophozoite and the cecal cyst populations was associated with a massive reduction in vsp H7 mRNA levels but not with a simultaneous increase in transcripts of any of the subvariant vsp genes analyzed. Most importantly, we also explored giardial variant-type formation and vsp mRNA levels after infection of mice with cysts. This infection mode led to an antigenic reset of the parasite in that a VSP H7-negative inoculum "converted" into a population of intestinal trophozoites that essentially consisted of the original VSP H7 type. This antigenic reset appears to be associated with excystation rather than with a selective process which favors expansion of a residual population of VSP H7 types within the antigenically diversified cyst inoculum. Based on these findings, the VSP H7 type has to be regarded as a predominant variant of G. lamblia clone GS/M-83-H7 which (re-)emerges during early-stage infection and may contribute to an optimal establishment of the parasite within the intestine of the experimental murine host.

Utility of cotyledon and detached leaf assays for assessing root reactions of lucerne to Phytophthora root rot caused by Phytophthora medicaginis

Phytophthora root rot, caused by Phytophthora medicaginis, is a major limitation to lucerne production but it can be managed through the use of resistant cultivars. Current resistance screening methods, using mature plants or post-emergence seedling assays, are costly and time consuming. The use of zoospore inoculum on detached leaves and intact cotyledons as an assay for plant resistance was assessed using genetically defined segregating populations. The detached leaf assay was a reproducible test, but this test could not be used for accurately predicting root ratings. The cotyledon tests using zoospores gave results at the population level that were indicative of the root responses of 19 cultivars and lines tested. The cotyledon reaction of individual plants also showed a strong association with root response. The cotyledon test, while not completely predictive of mature root responses, allowed the selection of Phytophthora resistant plants at a higher frequency than could be achieved by random selection.