A two-locus forensic match probability for subdivided populations

A two-locus match probability is presented that incorporates the effects of within-subpopulation inbreeding (consanguinity) in addition to population subdivision. The usual practice of calculating multi-locus match probabilities as the product of single-locus probabilities assumes independence between loci. There are a number of population genetics phenomena that can violate this assumption: in addition to consanguinity, which increases homozygosity at all loci simultaneously, gametic disequilibrium will introduce dependence into DNA profiles. However, in forensics the latter problem is usually addressed in part by the careful choice of unlinked loci. Hence, as is conventional, we assume gametic equilibrium here, and focus instead on between-locus dependence due to consanguinity. The resulting match probability formulae are an extension of existing methods in the literature, and are shown to be more conservative than these methods in the case of double homozygote matches. For two-locus profiles involving one or more heterozygous genotypes, results are similar to, or smaller than, the existing approaches.

Messenger RNA expression of Pabpnl1 and Mbd3l2 genes in oocytes and cleavage embryos

Objective: To identify genes specifically expressed in mammalian oocytes using an in silico subtraction, and to characterize the mRNA patterns of selected genes in oocytes, embryos, and adult tissues. Design: Comparison between oocyte groups and between early embryo stages. Setting: Laboratories of embryo manipulation and molecular biology from Departamento de Genetica (FMRP) and Departamento de Ciencias Basicas (FZEA) - University of Sao Paulo. Sample(s): Oocytes were collected from slaughtered cows for measurements, in vitro fertilization, and in vitro embryo culture. Somatic tissue, excluding gonad and uterus tissue, was collected from male and female cattle. Main Outcome Measure(s): Messenger RNA levels of poly(A)-binding protein nuclear-like 1 (Pabpnl1) and methyl-CpG-binding domain protein 3-like 2 (Mbd3l2). Result(s): Pabpnl1 mRNA was found to be expressed in oocytes, and Mbd3l2 transcripts were present in embryos. Quantification of Pabpnl1 transcripts showed no difference in levels between good-and bad-quality oocytes before in vitro maturation (IVM) or between good-quality oocytes before and after IVM. However, Pabpnl1 transcripts were not detected in bad-quality oocytes after IVM. Transcripts of the Mbd3l2 gene were found in 4-cell, 8-cell, and morula-stage embryos, with the highest level observed in 8-cell embryos. Conclusion(s): Pabpnl1 gene expression is restricted to oocytes and Mbd3l2 to embryos. Different Pabpnl1 mRNA levels in oocytes of varying viability suggest an important role in fertility involving the oocyte potential for embryo development. (Fertil Steril (R) 2010; 93: 2507-12. (C) 2010 by American Society for Reproductive Medicine.)

Cytotype-specific ISSR profiles and karyotypes in the Neotropical genus Eigenmannia (Teleostei: Gymnotiformes)

The genus Eigenmannia (Teleostei: Gymnotiformes), a widely distributed fish genus from the Neotropical region, presents very complex morphological patterns and many taxonomic problems. It is suggested that this genus harbors a species complex that is hard to differentiate using only morphological characteristics. As a result, many species of Eigenmannia may be currently gathered under a common name. With the objective of providing new tools for species characterization in this group, an analysis of the polymorphism of DNA inter-simple sequence repeats (ISSR), obtained by single primer amplification reaction (SPAR), combined with karyotype identification, was carried out in specimens sampled from populations of the Upper Parana, So Francisco and Amazon river basins (Brazil). Specific ISSR patterns generated by primers (AAGC)(4) and (GGAC)(4) were found to characterize the ten cytotypes analyzed, even though the cytotypes 2n = 38 and 2n = 38 XX:XY, from the Upper Parana basin, share some ISSR amplification patterns. The geographical distribution of all Eigenmannia specimens sampled was inferred, showing the cytotype 2n = 31/2n = 32 as the most frequent and largely distributed in the Upper Parana basin. The cytotype 2n = 34 was reported for the first time in the genus Eigenmania, restricted to the So Francisco basin. Polymorphic ISSR patterns were also detected for each cytotype. Considering our results and the data reported previously in the literature, it is suggested that many of the forms of Eigenmannia herein analyzed might be regarded as different species. This work reinforces the importance of employing diverse approaches, such as molecular and cytogenetic characterization, to address taxonomic and evolutionary issues.

Astyanax bockmanni Vari and Castro, 2007: an ambiguous karyotype in the Astyanax genus

Despite the widespread distribution of Astyanax bockmanni in streams from Upper Parana River system in central, southeastern, and southern Brazil, just recently, it has been identified as a distinct Astyanax species. Cytogenetic studies were performed in two populations of this species, revealing conservative features. A. bockmanni shows 2n = 50 chromosomes, a karyotypic formula composed of 10 M + 12SM + 12ST + 16A and multiple Ag-NORs. Eight positive signals in subtelocentric/acrocentric chromosomes were identified by fluorescent in situ hybridization (FISH) with 18S rDNA probes. After FISH with 5S rDNA probes, four sites were detected, comprising the interstitial region of a metacentric pair and the terminal region on long arms of another metracentric pair. Little amounts of constitutive heterochromatin were observed, mainly distributed at distal region in two chromosomal pairs. Additionally, heterochromatin was also located close to the centromeres in some chromosomes. No positive signals were detected in the chromosomes of A. bockmanni by FISH with the As-51 satellite DNA probe. The studied species combines a set of characteristics previously identified in two different Astyanax groups. The chromosomal evolution in the genus Astyanax is discussed.

Cytochrome-b variation in Apis mellifera samples and its association with COI-COII patterns

Five Mbo I (Mbo-A, Mbo-M, Mbo-C(1), Mbo-C(2) and Mbo-C(3)) and Hinf I (Hinf-1 to Hinf-5) patterns were observed in Apis mellifera samples after restriction of a 485 bp fragment of the mitochondrial cytochrome-b (cyt-b) gene. Associating the cyt-b Restriction fragment length polymorphism (RFLP) pattern of each sample to its respective previously established COI-COII (Dra I sites) pattern, five restriction patterns (Mbo-C(1), Mbo-C(2), Mbo-C(3), Hinf-1 and Hinf-4) were observed in samples of maternal origin associated to the evolutionary branch C. No deletions or insertions were observed and the nucleotide substitution rate was estimated at 5.4%. Higher nucleotide diversity was observed among the branch C-haplotypes when compared with A and M lineages. Further studies are needed to confirm if the cyt-b + COI-COII haplotypes help to assign certain phylogeographic patterns to the branch C and to clarify phylogenetic relationships among A. mellifera subspecies.

Chromosomal studies in four species of genus Chaunus (Bufonidae, Anura): localization of telomeric and ribosomal sequences after fluorescence in situ hybridization (FISH)

Fluorescence in situ hybridization (FISH) using telomeric and ribosomal sequences was performed in four species of toad genus Chaunus: C. ictericus, C. jimi, C. rubescens and C. schneideri. Analyses based on conventional, C-banding and Ag-NOR staining were also carried out. The four species present a 2n = 22 karyotype, composed by metacentric and submetacentric chromosomes, which were indistinguishable either after conventional staining or banding techniques. Constitutive heterochromatin was predominantly located at pericentromeric regions, and telomeric sequences (TTAGGG)(n) were restricted to the end of all chromosomes. Silver staining revealed Ag-NORs located at the short arm of pair 7, and heteromorphism in size of NOR signals was also observed. By contrast, FISH with ribosomal probes clearly demonstrated absence of any heteromorphism in size of rDNA sequences, suggesting that the difference observed after Ag-staining should be attributed to differences in chromosomal condensation and/or gene activity rather than to the number of ribosomal cistrons.

Genetic variation and population structuring in two brooding coral species (Siderastrea stellata and Siderastrea radians) from Brazil

Siderastrea stellata and S. radians are scleractinian coral species that present a remarkable overlap of diagnostic characteristics and sympatric distribution. Moreover, both are viviparous with similar reproductive strategies and with a gregarious larval behavior. Samples of both species from the Brazilian coast were analyzed using 18 isozymic loci to quantify their genetic variability and populational structure. Results confirmed species identity, high intrapopulational variability and revealed moderate genetic structuring among all samples (S. stellata: F(ST) = 0.070; S. radians: F(ST) = 0.092). Based on genotypic diversity analysis, there was evidence that local recruitment may have a minor role in the populations (mean, G(o) :G(e) = 1.00 +/- 0.0003 SD for S. stellata and 0.99 +/- 0.0023 SD for S. radians). Deviations towards heterozygote deficiencies found in both Siderastrea species could be explained by the Wahlund effect, since there was evidence that populations might be composed of colonies of different ages. In S. radians it is also likely that there is some inbreeding occurring in the studied populations. Despite the brooding pattern and the gregarious larval behavior, our data suggest the occurrence of gene flow along the Brazilian coast. This is the first study on population genetics of Brazilian reef corals.

Differential staining and microchromosomal variation in karyotypes of four Brazilian species of Tupinambinae lizards (Squamata : Teiidae)

Kayotypes of four neotropical teiid lizard species (Tupinambinae) were herein studied after conventional as well as silver staining and CBG-banding: Crocodilurus amazonicus (2n = 34), Tupinambis teguixin (2n = 36), Tupinambis merianae and Tupinambis quadrilineatus (2n = 38). The karyological data for T. quadrilineatus as well as those obtained using differential staining for all species were unknown until now. The karyotypes of all species presented 12 macrochromosomes identical in morphology, but differed in the number of microchromosomes: 22 in C. amazonicus, 24 in T. teguixin and 26 in T. quadrilineatus and T. merianae. The Ag-NOR located at the secondary constriction at the distal end of pair 2 is shared by all species, contrasting with the variability observed for this character in species of the related Teiinae. CBG-banding revealed a species-specific pattern in T. quadrilineatus with conspicuous interstitial C-blocks at the proximal region of the long arm of pair 4 and the whole heterochromatic short arm of pair 6. The karyological data reported here corroborates the relationship hypothesis obtained for Tupinambis based on molecular characters. T. teguixin presents the putative ancestral karyotype for the genus with 2n = 36 whereas T. merianae and T. quadrilineatus exhibit 2n = 38, due to an additional pair of microchromosomes.

Mariner-like elements in Rhynchosciara americana (Sciaridae) genome: molecular and cytological aspects

Two mariner-like elements, Ramar1 and Ramar2, are described in the genome of Rhynchosciara americana, whose nucleotide consensus sequences were derived from multiple defective copies containing deletions, frame shifts and stop codons. Ramar1 contains several conserved amino acid blocks which were identified, including a specific D,D(34)D signature motif. Ramar2 is a defective mariner-like element, which contains a deletion overlapping in most of the internal region of the transposase ORF while its extremities remain intact. Predicted transposase sequences demonstrated that Ramar1 and Ramar2 phylogenetically present high identity to mariner-like elements of mauritiana subfamily. Southern blot analysis indicated that Ramar1 is widely represented in the genome of Rhynchosciara americana. In situ hybridizations showed Ramar1 localized in several chromosome regions, mainly in pericentromeric heterochromatin and their boundaries, while Ramar2 appeared as a single band in chromosome A.

Benefícios da utilização de embalagens ativas e inteligentes no lugar das comuns

A segurança alimentar é um dos principais fatores a ser considerado na área de alimentação e nutrição, a Organização Mundial da Saúde (OMS) registrou 351 casos de morte por contaminação alimentar no ano de 2010 e estima que cerca 582 milhões dos casos de contaminação global foram causados por consumo de alimentos estragados ou contaminados. Diante deste cenário, a indústria de alimentos vem desenvolvendo técnicas e processos para tornar o alimento cada vez mais seguro para o consumidor e ao mesmo tempo adequar seus processos, estruturas e capacitação de pessoas para atender a legislação vigente. Alimentos industriais geralmente são produzidos em grande escala para atender à demanda, exigindo assim processos automatizados e também um certo número de funcionários que manipulem este alimento, aumentando o risco de contaminação por conta dos manipuladores. A indústria de embalagens vem se desenvolvendo no sentido de reduzir a atividade microbiana no interior da embalagem, por meio de embalagens ativa ou de modificação atmosférica, ou embalagens que possam transmitir ao consumidor mais confiabilidade, indicando o que acontece no interior das embalagens. O objetivo do presente estudo foi analisar junto a literatura quais os tipos de embalagens existentes nos dias de hoje, e demonstrar sua eficácia no controle e inibição do crescimento microbiano e melhoria da qualidade organoléptica. Por meio de pesquisas as principais bibliotecas digitais como LILACS, BIREME, além de fonte de livrose defesa de mestrado, obteve-se como resultado um grande acervo a respeito de embalagens ativas e inteligentes. Conclui-se, portanto, que esta revisão tem potencial para se tornar fonte de pesquisa para industrias que procuram inovações no setor de embalagem. O termo embalagem ativa e embalagem inteligente ainda é pouco conhecido pelos consumidores e mesmo os que já conhecem os termos, acabam concluindo que ambas embalagens são ativas, sendo que embalagens ativas tem a função de interagir com o alimento para melhorar seus aspectos sensoriais e as embalagens ativas monitoram e transmitem em tempo real a situação do produto armazenado em diversos aspectos.

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.

Efeitos da aplicação de resíduos industriais no solo e nas plantas

O descarte no solo é uma alternativa viável para reduzir o potencial poluidor de muitos resíduos. Foram avaliados neste trabalho os efeitos da aplicação no solo dos resíduos das estações de tratamento das seguintes indústrias: Cervejaria Kaiser (CERV), Laticínios Dália (LAT), Satipel, chapas de madeira aglomerada (AGL) e tecelagem Sultêxtil (TEXT). Foram conduzidos quatro experimentos utilizando-se dois solos (PVd e LVd), sendo o primeiro feito em vasos aplicando três doses dos resíduos (100, 200 e 300 kg ha-1 de N) mais um tratamento com adubação mineral completa e uma testemunha no primeiro plantio com milho e em seqüência avaliou-se o efeito residual e da reaplicação dos resíduos (33, 66 e 99 kg ha-1 de N) na aveia. No segundo experimento foi feita a incubação dos solos com os resíduos para determinar o valor neutralizante dos mesmos sobre a acidez do solo. No terceiro experimento foi avaliada a saída de nutrientes do sistema pela absorção das plantas de aveia e pela água de lixiviação. No quarto experimento foi avaliada a atividade microbiana em amostras de solo com adição dos resíduos. Tanto a aplicação como a reaplicação dos resíduos não supriram nitrogênio em quantidades suficientes para o máximo desenvolvimento das plantas. Os tratamentos com adição dos resíduos CERV e TEXT apresentaram resposta em relação à quantidade de material adicionada e os com o resíduo LAT apresentaram limitações na maior dose, devido ao acúmulo de sódio no solo e na parte aérea das plantas; o resíduo AGL não foi eficiente como fertililizante do solo. Nos solos foi observado aumento dos teores de fósforo com adição dos resíduos LAT e CERV, de cobre com adição dos resíduos TEXT e CERV e de zinco com adição do resíduo CERV. Os resíduos AGL, CERV e LAT podem ser utilizados como corretivos do solo. Os teores de SO4= e de Na aumentaram na água de lixiviação com adição dos resíduos. A absorção pelas plantas foi a principal forma de saída de P e K do sistema, enquanto Na, Ca e S tiveram a maior porcentagem de saída pela água de lixiviação; o N e o Mg variaram de acordo com o solo. A adição dos resíduos aumentou a atividade microbiana dos solos na seguinte ordem: TEXT > LAT > CERV > AGL.

Simulação pelo modelo Century do impacto da agricultura no estoque de carbono orgânico de solos do Planalto Rio-Grandense

Este estudo teve por objetivo estimar, pelo modelo CENTURY, a alteração no estoque de carbono orgânico (CO) de solos do Planalto do Rio Grande do Sul durante o período de expansão da agricultura e o potencial de recuperação do estoque de CO através de diferentes sistemas de manejo. Foram utilizados solos de cinco Unidades de Mapeamento (UM), sob vegetação original de campo e floresta: LATOSSOLO VERMELHO Distófico típico (UM Cruz Alta e Passo Fundo), LATOSSOLO VERMELHO Distroférrico típico (UM Santo Ângelo e Erechim) LATOSSOLO BRUNO Alumínico câmbico e (UM Vacaria). Avaliou-se a expansão da agricultura nas UM, a variação no conteúdo de CO dos solos por decomposição microbiana e erosão e a emissão ou seqüestro de CO2 em cenários de manejo com diferentes adições de C, métodos de preparo do solo e perdas de solo por erosão. Durante o período de expansão da agricultura (1900-1980), o uso de sistemas de cultura com baixa adição de C, pousio, queima de resíduos e preparo convencional do solo, ocasionou reduções estimadas de 31 a 45% no estoque original de CO dos solos. Com a melhoria nos eventos de manejo a partir de 1981, houve a recuperação parcial no estoque de CO. Considerando o balanço de CO e CO2 para a região em estudo (52506 km2), o cenário de manejo 1 (PC trigo/soja com queima) apresentou perda total estimada de 159517,0x103 Mg de CO e emissão de 299562,10x103 Mg de CO2 à atmosfera. Nos demais cenários, foram estimados incrementos de CO em relação ao cenário 1, atingindo, em 2050, valores correspondentes a 68,5% (cenário 2 - PR trigo/soja sem queima), 92,7% (cenário 3 - PD trigo/soja, aveia/soja, aveia/milho) e 98,1% (cenário 4 - PD trigo/soja, aveia/milho) do estoque original de CO. Devido a alta adição anual de C (6,0 Mg ha-1) e uso do plantio direto, o cenário 4 apresentou seqüestro líquido de 52173,32x103 Mg de CO2.

Estudo e implementação da programação genética para síntese de fala

Este trabalho descreve a aplicação da Programação Genética, uma técnica de Computação Evolucionária, ao problema da Síntese de Fala automática. A Programação Genética utiliza as técnicas da evolução humana para descobrir programas bem adaptados a um problema específico. Estes programas, compostos de instruções, variáveis, constantes e outros elementos que compõe uma linguagem de programação, são evoluídos ao longo de um conjunto de gerações. A Síntese de Fala, consiste na geração automática das formas de ondas sonoras a partir de um texto escrito. Uma das atividades mais importantes, é realizada através da conversão de palavras e letras para os sons da fala elementares (fonemas). Muitos sistemas de síntese são implementados através de regras fixas, escritas por programadores humanos. Um dos mais conhecidos sistemas de síntese é o FESTIVAL, desenvolvido pela Universidade de Edimburgh, usando a linguagem de programação funcional LISP e um número fixo de regras. Neste trabalho, nós exploramos a possibilidade da aplicação do paradigma da Programação Genética, para evoluir automaticamente regras que serão adotadas para implementação do idioma Português na ferramenta FESTIVAL, desenvolvido no projeto SPOLTECH (CNPq – NSF cooperação entre UFRGS e Universidade do Colorado). A modelagem do problema, consiste na definição das regras de pronúncia do Português Brasileiro, que a implementação do sistema FESTIVAL pronuncia erradamente, já que o mesmo foi implementado primariamente para o idioma Inglês. A partir destas regras, o sistema de Programação Genética, desenvolvido neste trabalho, evolui programas que constituem boas soluções para a conversão de letras para fonemas. A descrição dos resultados obtidos, cobre detalhes sobre a evolução das soluções, complexidade e regras implementadas, representadas pelas soluções mais bem adaptadas; mostrando que a Programação Genética, apesar de ser complexa, é bastante promissora.