Expression of the Bs2 pepper gene confers resistance to bacterial spot disease in tomato

The Bs2 resistance gene of pepper specifically recognizes and confers resistance to strains of Xanthomonas campestris pv. vesicatoria that contain the corresponding bacterial avirulence gene, avrBs2. The involvement of avrBs2 in pathogen fitness and its prevalence in many X. campestris pathovars suggests that the Bs2 gene may be durable in the field and provide resistance when introduced into other plant species. Employing a positional cloning strategy, the Bs2 locus was isolated and the gene was identified by coexpression with avrBs2 in an Agrobacterium-mediated transient assay. A single candidate gene, predicted to encode motifs characteristic of the nucleotide binding site–leucine-rich repeat class of resistance genes, was identified. This gene specifically controlled the hypersensitive response when transiently expressed in susceptible pepper and tomato lines and in a nonhost species, Nicotiana benthamiana, and was designated as Bs2. Functional expression of Bs2 in stable transgenic tomatoes supports its use as a source of resistance in other Solanaceous plant species.

Manufacturing DNA microarrays of high spot homogeneity and reduced background signal

Analyses on DNA microarrays depend considerably on spot quality and a low background signal of the glass support. By using betaine as an additive to a spotting solution made of saline sodium citrate, both the binding efficiency of spotted PCR products and the homogeneity of the DNA spots is improved significantly on aminated surfaces such as glass slides coated with the widely used poly-l-lysine or aminosilane. In addition, non-specific background signal is markedly diminished. Concomitantly, during the arraying procedure, the betaine reduces evaporation from the microtitre dish wells, which hold the PCR products. Subsequent blocking of the chip surface with succinic anhydride was improved considerably in the presence of the non-polar, non-aqueous solvent 1,2-dichloroethane and the acylating catalyst N-methylimidazole. This procedure prevents the overall background signal that occurs with the frequently applied aqueous solvent 1-methyl-2-pyrrolidone in borate buffer because of DNA that re-dissolves from spots during the blocking process, only to bind again across the entire glass surface.

The recombination hot spot chi activates RecBCD recombination by converting Escherichia coli to a recD mutant phenocopy.

The products of the recB and recC genes are necessary for conjugal recombination and for repair of chromosomal double-chain breaks in Escherichia coli. The recD gene product combines with the RecB and RecC proteins to comprise RecBCD enzyme but is required for neither recombination nor repair. On the contrary, RecBCD enzyme is an exonuclease that inhibits recombination by destroying linear DNA. The RecD ejection model proposes that RecBCD enzyme enters a DNA duplex at a double-chain end and travels destructively until it encounters the recombination hot spot sequence chi. Chi then alters the RecBCD enzyme by weakening the affinity of the RecD subunit for the RecBC heterodimer. With the loss of the RecD subunit, the resulting protein, RecBC(D-), becomes deficient for exonuclease activity and proficient as a recombinagenic helicase. To test the model, genetic crosses between lambda phage were conducted in cells containing chi on a nonhomologous plasmid. Upon delivering a double-chain break to the plasmid, lambda recombined as if the cells had become recD mutants. The ability of chi to alter lambda recombination in trans was reversed by overproducing the RecD subunit. These results indicate that chi can influence a recombination act without directly participating in it.

Interaction with the recombination hot spot chi in vivo converts the RecBCD enzyme of Escherichia coli into a chi-independent recombinase by inactivation of the RecD subunit.

The RecBCD enzyme of Escherichia coli promotes recombination preferentially at chi nucleotide sequences and has in vivo helicase and strong duplex DNA exonuclease (exoV) activities. The enzyme without the RecD subunit, as in a recD null mutant, promotes recombination efficiently but independently of chi and has no nucleolytic activity. Employing phage lambda red gam crosses, phage T4 2- survival measurements, and exoV assays, it is shown that E. coli cells in which RecBCD has extensive opportunity to interact with linear chi-containing DNA (produced by rolling circle replication of a plasmid with chi or by bleomycin-induced fragmentation of the cellular chromosome) acquire the phenotype of a recD mutant and maintain this for approximately 2 h. It is concluded that RecBCD is converted into RecBC during interaction with chi by irreversible inactivation of RecD. After conversion, the enzyme is released and initiates recombination on other DNA molecules in a chi-independent fashion. Overexpression of recD+ (from a plasmid) prevented the phenotypic change and providing RecD after the change restored chi-stimulated recombination. The observed recA+ dependence of the downregulation of exoV could explain the previously noted "reckless" DNA degradation of recA mutants. It is proposed that chi sites are regulatory elements for the RecBCD to RecBC switch and thereby function as cis- and trans-acting stimulators of RecBC-dependent recombination.

Direct detection and isolation of restriction landmark genomic scanning (RLGS) spot DNA markers tightly linked to a specific trait by using the RLGS spot-bombing method.

We have developed a technique for isolating DNA markers tightly linked to a target region that is based on RLGS, named RLGS spot-bombing (RLGS-SB). RLGS-SB allows us to scan the genome of higher organisms quickly and efficiently to identify loci that are linked to either a target region or gene of interest. The method was initially tested by analyzing a C57BL/6-GusS mouse congenic strain. We identified 33 variant markers out of 10,565 total loci in a 4.2-centimorgan (cM) interval surrounding the Gus locus in 4 days of laboratory work. The validity of RLGS-SB to find DNA markers linked to a target locus was also tested on pooled DNA from segregating backcross progeny by analyzing the spot intensity of already mapped RLGS loci. Finally, we used RLGS-SB to identify DNA markers closely linked to the mouse reeler (rl) locus on chromosome 5 by phenotypic pooling. A total of 31 RLGS loci were identified and mapped to the target region after screening 8856 loci. These 31 loci were mapped within 11.7 cM surrounding rl. The average density of RLGS loci located in the rl region was 0.38 cM. Three loci were closely linked to rl showing a recombination frequency of 0/340, which is < 1 cM from rl. Thus, RLGS-SB provides an efficient and rapid method for the detection and isolation of polymorphic DNA markers linked to a trait or gene of interest.

Investigation on Heart Rate Variability (HRV) and psycho-social-affective adjustment in Italian women with ovarian cancer

INTRODUZIONE: L’integrazione mente-corpo applicata ad un ambito patologico predominante in questi tempi, come il cancro, è il nucleo di questa tesi. Il background teorico entro cui è inserita, è quello della Psiconeuroendocrinoimmunologia (Bottaccioli, 1995) e Psico-Oncologia. Sono state identificate, nella letteratura scientifica, le connessioni tra stati psicologici (mente) e condizioni fisiologiche (corpo). Le variabili emerse come potenzialmente protettive in pazienti che si trovano ad affrontare il cancro sono: il supporto sociale, l’immagine corporea, il coping e la Qualità della Vita, insieme all’indice fisiologico Heart Rate Variability (HRV; Shaffer & Venner, 2013). Il potenziale meccanismo della connessione tra queste variabili potrebbe essere spiegato dall’azione del Nervo Vago, come esposto nella Teoria Polivagale di Stephen Porges (2007; 2009). OBIETTIVI: Gli obiettivi principali di questo studio sono: 1. Valutare l’adattamento psicologico alla patologia in termini di supporto sociale percepito, immagine corporea, coping prevalente e qualità della vita in donne con cancro ovarico; 2. Valutare i valori di base HRV in queste donne; 3. Osservare se livelli più elevati di HRV sono associati ad un migliore adattamento psicologico alla patologia; 4. Osservare se una peggiore percezione dell’immagine corporea e l’utilizzo di strategie di coping disadattive sono associate ad una Qualità della Vita più scarsa. METODO: 38 donne affette da cancro ovarico, al momento della valutazione libere da patologia, sono state reclutate presso la clinica oncologica del reparto di Ginecologia dell’Azienda Ospedaliero-Universitaria di Parma, Italia. Ad ogni partecipante è stato chiesto di compilare una batteria di test composta da: MSPSS, per la valutazione del supporto sociale percepito; DAS-59, per la valutazione dell’immagine corporea; MAC, per la valutazione delle strategie di coping prevalenti utilizzate verso il cancro; EORTC-QLQ30, per la valutazione della Qualità della Vita. Per ogni partecipante è stato registrato HRV di base utilizzando lo strumento emWave (HeartMath). RISULTATI PRINCIPALI: Rispondendo agli obiettivi 1 e 2, in queste donne si è rilevato una alto tasso di supporto sociale percepito, in particolare ricevuto dalla persona di riferimento. L’area rivelatasi più critica nel supporto sociale è quella degli amici. Per quanto riguarda l’immagine corporea, la porzione di campione dai 30 ai 61 anni, ha delle preoccupazioni globali legate all’immagine corporea paragonabili ai dati provenienti dalla popolazione generale con preoccupazioni riguardo l’aspetto corporeo. Invece, nella porzione di campione dai 61 anni in su, il pattern di disagio verso l’aspetto fisico sembra decisamente peggiorare. Inoltre, in questo campione, si è rilevato un disagio globale verso l’immagine corporea significativamente più alto rispetto ai valori normativi presenti in letteratura riferiti a donne con cancro al seno con o senza mastectomia (rispettivamente t(94)= -4.78; p<0.000001; t(110)= -6.81;p<0.000001). La strategia di coping più utilizzata da queste donne è lo spirito combattivo, seguito dal fatalismo. Questo campione riporta, inoltre, una Qualità della Vita complessivamente soddisfacente, con un buon livello di funzionamento sociale. L’area di funzionalità più critica risulta essere il funzionamento emotivo. Considerando i sintomi prevalenti, i più riferiti sono affaticamento, disturbi del sonno e dolore. Per definire, invece, il pattern HRV, sono stati confrontati i dati del campione con quelli presenti in letteratura, riguardanti donne con cancro ovarico. Il campione valutato in questo studio, ha un HRV SDNN (Me=28.2ms) significativamente più alto dell’altro gruppo. Tuttavia, confrontando il valore medio di questo campione con i dati normativi sulla popolazione sana (Me=50ms), i nostri valori risultano drasticamente più bassi. In ultimo, donne che hanno ricevuto diagnosi di cancro ovarico in età fertile, sembrano avere maggiore HRV, migliore funzionamento emotivo e minore sintomatologia rispetto alle donne che hanno ricevuto diagnosi non in età fertile. Focalizzando l’attenzione sulla ricerca di relazioni significative tra le variabili in esame (obiettivo 3 e 4) sono state trovate numerose correlazioni significative tra: l’età e HRV, supporto percepito , Qualità della Vita; Qualità della Vita e immagine corporea, supporto sociale, strategie di coping; strategie di coping e immagine corporea, supporto sociale; immagine corporea e supporto sociale; HRV e supporto sociale, Qualità della Vita. Per verificare la possibile connessione causale tra le variabili considerate, sono state applicate regressioni lineari semplici e multiple per verificare la bontà del modello teorico. Si è rilevato che HRV è significativamente positivamente influenzata dal supporto percepito dalla figura di riferimento, dal funzionamento di ruolo, dall’immagine corporea totale. Invece risulta negativamente influenzata dal supporto percepito dagli amici e dall’uso di strategie di coping evitanti . La qualità della vita è positivamente influenzata da: l’immagine corporea globale e l’utilizzo del fatalismo come strategia di coping prevalente. Il funzionamento emotivo è influenzato dal supporto percepito dalla figura di riferimento e dal fatalismo. DISCUSSIONI E CONCLUSIONI: Il campione Italiano valutato, sembra essere a metà strada nell’adattamento dello stato psicologico e dell’equilibrio neurovegetativo al cancro. Sicuramente queste donne vivono una vita accettabile, in quanto sopravvissute al cancro, ma sembra anche che portino con sé preoccupazioni e difficoltà, in particolare legate all’accettazione della loro condizione di sopravvissute. Infatti, il migliore adattamento si riscontra nelle donne che hanno avuto peggiori condizioni in partenza: stadio del cancro avanzato, più giovani, con diagnosi ricevuta in età fertile. Pertanto, è possibile suggerire che queste condizioni critiche forzino queste donne ad affrontare apertamente il cancro e la loro situazione di sopravvissute al cancro, portandole ad “andare avanti” piuttosto che “tornare indietro”. Facendo riferimento alle connessioni tra variabili psicologiche e fisiologiche in queste donne, si è evidenziato che HRV è influenzata dalla presenza di figure significative ma, in particolare, è presumibile che sia influenzata da un’appropriata condivisione emotiva con queste figure. Si è anche evidenziato che poter continuare ad essere efficaci nel proprio contesto personale si riflette in un maggiore HRV, probabilmente in quanto permette di preservare il senso di sé, riducendo in questo modo lo stress derivante dall’esperienza cancro. Pertanto, HRV in queste donne risulta associato con un migliore adattamento psicologico. Inoltre, si è evidenziato che in queste donne la Qualità della Vita è profondamente influenzata dalla percezione dell’immagine corporea. Si tratta di un aspetto innovativo che è stato rilevato in questo campione e che, invece, nei precedenti studi non è stato indagato. In ultimo, la strategia di coping fatalismo sembra essere protettiva e sembra facilitare il processo di accettazione del cancro. Si spera sinceramente che le ricerche future possano superare i limiti del presente studio, come la scarsa numerosità e l’uso di strumenti di valutazione che, per alcuni aspetti come la scala Evitamento nel MAC, non centrano totalmente il target di indagine. Le traiettorie future di questo studio sono: aumentare il numero di osservazioni, reclutando donne in diversi centri specialistici in diverse zone d’Italia; utilizzare strumenti più specifici per valutare i costrutti in esame; valutare se un intervento di supporto centrato sul miglioramento di HRV (come HRV Biofeedback) può avere una ricaduta positiva sull’adattamento emotivo e la Qualità della Vita.

Impact of artifact correction methods on R-R interbeat signals to quantifying heart rate variability (HRV) according to linear and nonlinear methods.

In the analysis of heart rate variability (HRV) are used temporal series that contains the distances between successive heartbeats in order to assess autonomic regulation of the cardiovascular system. These series are obtained from the electrocardiogram (ECG) signal analysis, which can be affected by different types of artifacts leading to incorrect interpretations in the analysis of the HRV signals. Classic approach to deal with these artifacts implies the use of correction methods, some of them based on interpolation, substitution or statistical techniques. However, there are few studies that shows the accuracy and performance of these correction methods on real HRV signals. This study aims to determine the performance of some linear and non-linear correction methods on HRV signals with induced artefacts by quantification of its linear and nonlinear HRV parameters. As part of the methodology, ECG signals of rats measured using the technique of telemetry were used to generate real heart rate variability signals without any error. In these series were simulated missing points (beats) in different quantities in order to emulate a real experimental situation as accurately as possible. In order to compare recovering efficiency, deletion (DEL), linear interpolation (LI), cubic spline interpolation (CI), moving average window (MAW) and nonlinear predictive interpolation (NPI) were used as correction methods for the series with induced artifacts. The accuracy of each correction method was known through the results obtained after the measurement of the mean value of the series (AVNN), standard deviation (SDNN), root mean square error of the differences between successive heartbeats (RMSSD), Lomb\'s periodogram (LSP), Detrended Fluctuation Analysis (DFA), multiscale entropy (MSE) and symbolic dynamics (SD) on each HRV signal with and without artifacts. The results show that, at low levels of missing points the performance of all correction techniques are very similar with very close values for each HRV parameter. However, at higher levels of losses only the NPI method allows to obtain HRV parameters with low error values and low quantity of significant differences in comparison to the values calculated for the same signals without the presence of missing points.

Avaliação sistemática do uso do Dried Blood Spot para determinação de elementos químicos em sangue capilar visando estudos de biomonitoramento no Brasil

A biomonitorização humana ou biomonitoramento (BH) é definido como a medida periódica de determinada substância química ou seu metabólito em fluidos biológicos, principalmente sangue e urina, de uma população com o objetivo de avaliar a exposição e os riscos à saúde. Tal método tem se tornado comum em países desenvolvidos, porém ainda é uma prática pouco utilizada no Brasil. Isso ocorre pela dificuldade de coleta, armazenamento e transporte das amostras, principalmente em regiões sem infraestrutura e de difícil acesso. Diante disso, alguns procedimentos alternativos de coleta de amostra vêm sendo propostos. Um destes procedimentos é o Dried Blood Spot (DBS) ou coleta e armazenamento de amostra em papel-cartão. Este método oferece uma série de vantagens sobre os procedimentos de coleta convencionais, principalmente por reduzir consideravelmente o volume de amostra coletada. Entretanto, pouco se sabe sobre a estabilidade dos analitos após a deposição da amostra no cartão e do risco de contaminação da amostra pelo substrato sólido. Além disso, procedimentos de extração dos analitos do papel, para posterior quantificação, ainda não estão totalmente estabelecidos. Neste sentido, o presente trabalho avaliou de forma sistemática o procedimento de coleta de sangue por DBS visando sua futura aplicação em programas de biomonitoramento no Brasil para determinação dos elementos químicos As, Cd, Cu, Hg, Mn, Pb, Se e Zn por espectrometria de massas com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS). Para isso, no estudo foram utilizadas três diferentes marcas comerciais de cartão coletor: Whatman 903(TM), Munktell(TM), e DMPK-C(TM). Todas as marcas de cartão apresentaram baixas concentrações dos elementos químicos. Após a deposição da amostra no papel cartão verificou-se que a concentração dos elementos químicos manteve-se estável por um período de pelo menos 60 dias (temperatura ambiente e ao abrigo da luz). Foi otimizado o método de extração dos analitos do substrato, com melhor condição obtida após a imersão do papel (corte circular de diâmetro de 1/2´´) por 60 minutos em solução extratora (0,5% v/v HNO3 e 0,01% v/v Triton(TM) X-100) na proporção de 1:50 v/v, seguida de 10 segundos de agitação por vortex. Após a extração, a solução resultante contendo os analitos foi diretamente injetada no ICP-MS. Cabe também destacar que não foram observadas diferenças estatísticas nas concentrações dos elementos químicos com coleta de sangue da veia do antebraço (sangue venoso) ou do dedo (sangue capilar). Os resultados obtidos no presente estudo, devem contribuir para a implementação deste procedimento em análises de elementos químicos (biomonitoramento da população brasileira), principalmente considerando as dificuldades de coleta, armazenamento e transporte de amostras clínicas em nosso país por sua extensão territorial. Além disso, este procedimento pode facilitar estudos com populações vulneráveis e que vivem em áreas remotas e de difícil acesso.

Testing co-volatility spillovers for natural gas spot, futures and ETF spot using dynamic conditional covariances

There is substantial empirical evidence that energy and financial markets are closely connected. As one of the most widely-used energy resources worldwide, natural gas has a large daily trading volume. In order to hedge the risk of natural gas spot markets, a large number of hedging strategies can be used, especially with the rapid development of natural gas derivatives markets. These hedging instruments include natural gas futures and options, as well as Exchange Traded Fund (ETF) prices that are related to natural gas stock prices. The volatility spillover effect is the delayed effect of a returns shock in one physical, biological or financial asset on the subsequent volatility or co-volatility of another physical, biological or financial asset. Investigating volatility spillovers within and across energy and financial markets is a crucial aspect of constructing optimal dynamic hedging strategies. The paper tests and calculates spillover effects among natural gas spot, futures and ETF markets using the multivariate conditional volatility diagonal BEKK model. The data used include natural gas spot and futures returns data from two major international natural gas derivatives markets, namely NYMEX (USA) and ICE (UK), as well as ETF data of natural gas companies from the stock markets in the USA and UK. The empirical results show that there are significant spillover effects in natural gas spot, futures and ETF markets for both USA and UK. Such a result suggests that both natural gas futures and ETF products within and beyond the country might be considered when constructing optimal dynamic hedging strategies for natural gas spot prices.

Volatility spillovers for spot, futures, and ETF prices in energy and agriculture

The agricultural and energy industries are closely related, both biologically and financially. The paper discusses the relationship and the interactions on price and volatility, with special focus on the covolatility spillover effects for these two industries. The interaction and covolatility spillovers or the delayed effect of a returns shock in one asset on the subsequent volatility or covolatility in another asset, between the energy and agricultural industries is the primary emphasis of the paper. Although there has already been significant research on biofuel and biofuel-related crops, much of the previous research has sought to find a relationship among commodity prices. Only a few published papers have been concerned with volatility spillovers. However, it must be emphasized that there have been numerous technical errors in the theoretical and empirical research, which needs to be corrected. The paper not only considers futures prices as a widely-used hedging instrument, but also takes an interesting new hedging instrument, ETF, into account. ETF is regarded as index futures when investors manage their portfolios, so it is possible to calculate an optimal dynamic hedging ratio. This is a very useful and interesting application for the estimation and testing of volatility spillovers. In the empirical analysis, multivariate conditional volatility diagonal BEKK models are estimated for comparing patterns of covolatility spillovers. The paper provides a new way of analyzing and describing the patterns of covolatility spillovers, which should be useful for the future empirical analysis of estimating and testing covolatility spillover effects.