The plant ovule omics : an integrative approach for pollen−pistil interactions and pollen tube guidance studies in solanaceous species

Chez les plantes à fleurs, l’ovaire est l’organe reproducteur femelle et il interagit de façon importante avec les gamètes mâles durant la croissance, le guidage, la réception et la rupture du tube pollinique ainsi que la fusion des gamètes. Le processus débute lorsque de nombreux gènes de l’ovule sont activés à longue distance lors de la réception du pollen sur le stigmate. Afin d’explorer les signaux provenant de l’ovule ayant un impact important sur les interactions pollen–pistil, particulièrement les molécules sécrétées impliquées dans la signalisation espècespécifique, l’expression génique des ovules sous forme d’ARNm ainsi et la sécrétion protéique ont été étudiées chez Solanum chacoense, une espèce diploïde de pomme de terre sauvage. S. chacoense a subi beaucoup d’hybridation interspécifique avec d’autres espèces sympathiques de solanacées, facilitant ainsi grandement l’étude des interactions pollen–ovule de façon espècespécifique ainsi que leur évolution. Dans ce projet, des ovules provenant de trois conditions différentes ont été comparés: des ovules matures de type sauvage, des ovules légèrement immatures, récoltés deux jours avant l’anthèse et des ovules provenant du mutant frk1 pour lesquels le sac embryonnaire est absent. Un séquençage d’ARN à haut débit a d’abord été effectué sur les ovules de type sauvage de S. chacoense afin de générer un assemblage de référence comprenant 33852 séquences codantes. D’autres séquençages ont été effectués sur les trois conditions d’ovules et sur les feuilles afin de faire une analyse d’expression différentielle des gènes. En comparaison avec les ovules de type sauvage, 818 gènes sont réprimés dans les ovules du mutant frk1. Un sous-groupe de 284 gènes, étaient également sous-exprimés dans les ovules légèrement immatures, suggérant un rôle spécifique dans les stades tardifs de la maturation du sac embryonnaire (stade de développent FG6 à FG7) ainsi que du guidage du tube pollinique, puisque ni les ovules du mutant frk1 ni ceux légèrement immatures ne sont capables d’attirer les tubes polliniques lors d’essais de croissance semi in vivo. De plus, 21% de ces gènes sont des peptides riches en cystéines (CRPs). En utilisant un transcriptome assemblé de novo provenant de deux proches parents de S. chacoense, S. gandarillasii et S. tarijense, une analyse d’orthologie a été effectuée sur ces CRPs, révélant une grande variabilité et une évolution rapide chez les solanacées. De nouveaux motifs de cystéine uniques à cette famille ont également été découverts. En comparant avec des études similaires chez Arabidopsis, le sac embryonnaire de S. chacoense montre un transcriptome fortement divergent, particulièrement en en ce qui a trait à la catégorisation fonctionnelle des gènes et de la similarité entre les gènes orthologues. De plus,même si la glycosylation n’est pas requise lors du guidage mycropylaire du tube pollinique chez Arabidopsis, Torenia ou le maïs, des extraits d’ovules glycosylés de S. chacoense sont capables d’augmenter la capacité de guidage de 18%. Cette étude est donc la première à montrer une corrélation entre glycosylation et le guidage du tube pollinique par l’ovule. En complément à l’approche transcriptomique, une approche protéomique portant sur les protéine sécrétées par l’ovule (le secrétome) a été utilisée afin d’identifier des protéines impliquées dans l’interaction entre ovule et tube pollinique. Des exsudats d’ovules matures (capables d’attirer le tube pollinique) et d’ovules immatures (incapables d’attirer le tube pollinique) ont été récoltés en utilisant une nouvelle méthode d’extraction par gravité permettant de réduire efficacement les contaminants cytosoliques à moins de 1% de l’échantillon. Un total de 305 protéines sécrétées par les ovules (OSPs) ont été identifiées par spectrométrie de masse, parmi lesquelles 58% étaient spécifiques aux ovules lorsque comparées avec des données de protéines sécrétées par des tissus végétatifs. De plus, la sécrétion de 128 OSPs est augmentée dans les ovules matures par rapport aux ovules immatures. Ces 128 protéines sont donc considérées en tant que candidates potentiellement impliquées dans la maturation tardive de l’ovule et dans le guidage du tube pollinique. Cette étude a également montré que la maturation du sac embryonnaire du stade FG6 au stade FG7 influence le niveau de sécrétion de 44% du sécrétome total de l’ovule. De façon surprenante, la grande majorité (83%) de ces protéines n’est pas régulée au niveau de l’ARN, soulignant ainsi l’importance de cette approche dans l’étude du guidage du tube pollinique comme complément essentiel aux études transcriptomiques. Parmi tous les signaux sécrétés par l’ovule et reliés au guidage, obtenus à partir des approches transcriptomiques et protéomiques décrites ci-haut, nous avons spécifiquement évalué l’implication des CRPs dans le guidage du tube pollinique par l’ovule chez S. chacoense, vu l’implication de ce type de protéine dans les interactions pollen-pistil et le guidage du tube pollinique chez d’autres espèces. Au total, 28 CRPs étaient présentes dans les ovules capables d’attirer le tube pollinique tout en étant absentes dans les ovules incapables de l’attirer, et ce, soit au niveau de l’ARNm et/ou au niveau du sécrétome. De celles-ci, 17 CRPs ont été exprimées dans un système bactérien et purifiées en quantité suffisante pour tester le guidage. Alors que des exsudats d’ovules ont été utilisés avec succès pour attirer par chimiotactisme le tube pollinique, les candidats exprimés dans les bactéries n’ont quant à eux pas été capables d’attirer les tubes polliniques. Comme l’utilisation de systèmes d’expression hétérologue eucaryote peut permettre un meilleur repliement et une plus grande activité des protéines, les candidats restants seront de nouveau exprimés, cette fois dans un système de levure ainsi que dans un système végétal pour produire les peptides sécrétés. Ceux-ci seront ensuite utilisés lors d’essais fonctionnels pour évaluer leur capacité à guider les tubes polliniques et ainsi isoler les attractants chimiques responsable du guidage du tube pollinique chez les solanacées comme S. chacoense.

Alkaline protease from a non-toxigenic mangrove isolate of Vibrio sp. V26 with potential application in animal cell culture

Vibrio sp. V26 isolated from mangrove sediment showed 98 % similarity to 16S rRNA gene of Vibrio cholerae, V. mimicus, V. albensis and uncultured clones of Vibrio. Phenotypically also it resembled both V. cholerae and V. mimicus.Serogrouping, virulence associated gene profiling, hydrophobicity, and adherence pattern clearly pointed towards the non—toxigenic nature of Vibrio sp. V26. Purification and characterization of the enzyme revealed that it was moderately thermoactive, nonhemagglutinating alkaline metalloprotease with a molecular mass of 32 kDa. The application of alkaline protease from Vibrio sp. V26 (APV26) in sub culturing cell lines (HEp-2, HeLa and RTG-2) and dissociation of animal tissue (chick embryo) for primary cell culture were investigated. The time required for dissociation of cells as well as the viable cell yield obtained by while administeringAPV26 and trypsin were compared. Investigations revealed that the alkaline protease of Vibrio sp. V26 has the potential to be used in animal cell culture for subculturing cell lines and dissociation of animal tissue for the development of primary cell cultures, which has not been reported earlier among metalloproteases of Vibrios.

Structural characterization and distribution of zebrafish germ plasm during interphase and mitosis

In zebrafish, germ cells are responsible for transmitting the genetic information from one generation to the next. During the first cleavages of zebrafish embryonic development, a specialized part of the cytoplasm known as germ plasm, is responsible of committing four blastomeres to become the progenitors of all germ cells in the forming embryo. Much is known about how the germ plasm is spatially distributed in early stages of primordial germ cell development, a process described to be dependant on microtubules and actin. However, little is known about how the material is inherited after it reorganizes into a perinuclear location, or how is the symmetrical distribution regulated in order to ensure proper inheritance of the material by both daughter cells. It is also not clear whether there is a controlled mechanism that regulates the number of granules inherited by the daughter cells, or whether it is a random process. We describe the distribution of germ plasm material from 4hpf to 24hpf in zebrafish primordial germ cells using Vasa protein as marker. Vasa positive material appears to be conglomerate into 3 to 4 big spherical structures at 4hpf. While development progresses, these big structures become smaller perinuclear granules that reach a total number of approximately 30 at 24hpf. We investigated how this transformation occurs and how the minus-end microtubule dependent motor protein Dynein plays a role in this process. Additionally, we describe specific colocalization of microtubules and perinuclear granules during interphase and more interestingly, during all different stages of cell division. We show that distribution of granules follow what seems to be a regulated distribution: during cells division, daughter cells inherit an equal number of granules. We propose that due to the permanent colocalization of microtubular structures with germinal granules during interphase and cell division, a coordinated mechanism between these structures may ensure proper distribution of the material among daughter cells. Furthermore, we show that exposure to the microtubule-depolymerizing drug nocodazole leads to disassembly of the germ cell nuclear lamin matrix, chromatin condensation, and fusion of granules to a big conglomerate, revealing dependence of granular distribution on microtubules and proper nuclear structure.

Untersuchungen zur Rolle von Isoformen katalytischer Untereinheiten der PKA

ZUSAMMENFASSUNG: Proteinkinasen übernehmen zentrale Aufgaben in der Signaltransduktion höherer Zellen. Dabei ist die cAMP-abhängige Proteinkinase (PKA) bezüglich ihrer Struktur und Funktion eine der am besten charakterisierten Proteinkinasen. Trotzdem ist wenig über direkte Interaktionspartner der katalytischen Untereinheiten (PKA-C) bekannt. In einem Split-Ubiquitin basiertem Yeast Two Hybrid- (Y2H-)System wurden potenzielle Interaktionspartner der PKA-C identifiziert. Als Bait wurden sowohl die humane Hauptisoform Cα (hCα) als auch die Proteinkinase X (PrKX) eingesetzt. Nach der Bestätigung der Funktionalität der PKA-C-Baitproteine, dem Nachweis der Expression und der Interaktion mit dem bekannten Interaktionspartner PKI wurde ein Y2H-Screen gegen eine Mausembryo-cDNA-Expressionsbibliothek durchgeführt. Von 2*10^6 Klonen wurden 76 Kolonien isoliert, die ein mit PrKX interagierendes Preyprotein exprimierten. Über die Sequenzierung der enthaltenen Prey-Vektoren wurden 25 unterschiedliche, potenzielle Interaktionspartner identifiziert. Für hCα wurden über 2*10^6 S. cerevisiae-Kolonien untersucht, von denen 1.959 positiv waren (1.663 unter erhöhter Stringenz). Über die Sequenzierung von ca. 10% der Klone (168) konnten Sequenzen für 67 verschiedene, potenzielle Interaktionspartner der hCα identifiziert werden. 15 der Preyproteine wurden in beiden Screens identifiziert. Die PKA-C-spezifische Wechselwirkung der insgesamt 77 Preyproteine wurde im Bait Dependency Test gegen largeT, ein Protein ohne Bezug zum PKA-System, untersucht. Aus den PKA-C-spezifischen Bindern wurden die löslichen Preyproteine AMY-1, Bax72-192, Fabp3, Gng11, MiF, Nm23-M1, Nm23-M2, Sssca1 und VASP256-375 für die weitere in vitro-Validierung ausgewählt. Die Interaktion von FLAG-Strep-Strep-hCα (FSS-hCα) mit den über Strep-Tactin aus der rekombinanten Expression in E. coli gereinigten One-STrEP-HA-Proteinen (SSHA-Proteine) wurde über Koimmunpräzipitation für SSHA-Fabp3, -Nm23-M1, -Nm23-M2, -Sssca1 und -VASP256-375 bestätigt. In SPR-Untersuchungen, für die hCα kovalent an die Oberfläche eines CM5-Sensorchips gekoppelt wurde, wurden die ATP/Mg2+-Abhängigkeit der Bindungen sowie differentielle Effekte der ATP-kompetitiven Inhibitoren H89 und HA-1077 untersucht. Freie hCα, die vor der Injektion zu den SSHA-Proteinen gegeben wurde, kompetierte im Gegensatz zu FSS-PrKX die Bindung an die hCα-Oberfläche. Erste kinetische Analysen lieferten Gleichgewichtsdissoziationskonstanten im µM- (SSHA-Fabp3, -Sssca1), nM- (SSHA-Nm23-M1, –M2) bzw. pM- (SSHA-VASP256-375) Bereich. In funktionellen Analysen konnte eine Phosphorylierung von SSHA-Sssca1 und VASP256-375 durch hCα und FSS-PrKX im Autoradiogramm nachgewiesen werden. SSHA-VASP256-375 zeigte zudem eine starke Inhibition von hCα im Mobility Shift-Assay. Dieser inhibitorische Effekt sowie die hohe Affinität konnten jedoch auf eine Kombination aus der Linkersequenz des Vektors und dem N-Terminus von VASP256-375 zurückgeführt werden. Über die Wechselwirkungen der hier identifizierten Interaktionspartner Fabp3, Nm23-M1 und Nm23-M2 mit hCα können in Folgeuntersuchungen neue PKA-Funktionen insbesondere im Herzen sowie während der Zellmigration aufgedeckt werden. Sssca1 stellt dagegen ein neues, näher zu charakterisierendes PKA-Substrat dar.

Asociación entre niveles séricos de progesterona y embarazo en pacientes tratadas con técnicas de reproducción asistida

Introducción: La infertilidad es una patología presente en el 15% de las pacientes en edad reproductiva. Las técnicas de reproducción asistida representan el 30% de los tratamientos aplicados a estas parejas. La identificación de variables predictoras de embarazo, como los niveles séricos de progesterona se constituye como una herramienta importante en el manejo de estos pacientes. Metodología: Estudio observacional, de cohorte retrospectiva de pacientes tratados en la Unidad de Fertilidad del Country de Bogotá (Conceptum) entre el 20 de enero de 2005 al 15 de diciembre de 2010. El objetivo fue establecer si existe diferencia en los valores séricos de progesterona de las pacientes embarazadas y las que no se embarazaron, así como la identificación de las variables asociadas a éxito del embarazo en pacientes tratadas con técnicas de reproducción asistida. Resultados: Se analizaron 352 ciclos de pacientes, 131 embarazadas (110 partos, 18 abortos y 2 ectópicos). Se encontró que existe una asociación estadísticamente significativa entre los niveles séricos de progesterona y la presencia de embarazo clínico. El punto de corte para los niveles séricos de progesterona para la población en estudio fue de 15 ng/mL. Las otras variables asociadas al embarazo clínico son número de embriones transferidos y si estos se encontraban congelados o no. Discusión: Los niveles séricos de progesterona de 15 ng/mL o menos, controlando por la transferencia de un solo embrión y el hecho que no queden embriones extra para congelar se encontraron asociados con la presencia de no embarazo clínico, datos concordantes con hallazgos de estudios previamente publicados. Estos resultados son de gran utilidad en el momento de asesorar a las pacientes sometidas a estos tratamientos sobre el pronóstico de su ciclo de tratamiento. Nota: Este artículo es la continuación del estudio http://hdl.handle.net/10336/2525, el cual contiene un análisis estadístico y epidemiológico complementario.

Correlación genotipo-fenotipo y análisis molecular en pacientes con síndrome Down

El síndrome Down (SD) es la trisomía más común en humanos, presentándose en 1 de cada 745 nacidos vivos y es la causa más frecuente de retardo mental. El origen más observado de la trisomíaes una no disyunción meiótica (95%), la cual generalmente es de origen materno, mientras un 5% se debe a errores post-cigóticos mitóticos. Objetivo: identificar el origen parental delcromosoma 21 extra, el momento del error no disyuncional y establecer una correlación entre estos eventos y las manifestaciones fenotípicas de los pacientes afectados. Materiales y métodos: se estudiaron cincuenta familias con un hijo con SD mediante el uso de cinco short tandem repeats (STR) a lo largo de 21q, se construyeron los haplotipos de cada paciente y sus padres, determinandoel origen parental y el momento en que surgió el error no disyuncional. Resultados:en 80% de las familias el error fue en meiosis I y 20% en la meiosis II; 98% de los cromosomasadicionales fue de origen materno y 2% paterno. Se encontró correlación genotipo-fenotipo en ocho características estudiadas: cuello corto y ancho, tercera fontanela, labio inferior prominente, paladar estrecho y corto, raíz del hélix cruzando la concha, alopecia, pliegue único palmar yotras anomalías como nevus y xeroderma y eventos de recombinación en 24,5% de las familias analizadas. Conclusiones: la edad materna y la variación en el número de recombinaciones está asociada con no disyunciones meióticas I y II; se encontró correlación entre el momento del errorno disyuncional y algunas variables clínicas.

Anàlisi de la capacitat de regeneració en estadis inicials del desenvolupament en diverses espècies mediterrànies del gènere Quercus

Aquest treball es centra en l'estudi de la regeneració vegetativa en els estadis inicials del desenvolupament de Quercus coccifera, Q. humilis, Q. ilex i Q. suber, analitzant la capacitat de rebrotada després de l'eliminació de la biomassa aèria. S'ha realitzat una descripció, a nivell histològic, de l'ontogènesi del nus cotiledonar des de l'embrió fins a la plàntula de mig any d'edat de Q. coccifera, Q. humilis i Q. ilex. Així mateix, s'ha analitzat el contingut de midó i de nitrogen a la primavera, l'estiu i l'hivern en diferents parts de les plàntules de les quatre espècies, avaluant, alhora, l'efecte de la tala. D'altra banda, també s'ha estudiat la biometria de les glans, la capacitat de germinació i el creixement de les plàntules de les quatre espècies de Quercus. A partir dels resultats s'ha comprovat que les glans de Q. suber, en general, són més grans, tant en diàmetre com en longitud, i tenen un pes superior, mentre que les de Q. ilex són més petites i pesen menys. En les quatre espècies estudiades, el pes de la llavor està determinat per la longitud i el diàmetre, si bé, també hi ha un cert efecte de l'espècie. Amb les dades obtingudes de les tres variables de la gla s'ha calculat una funció discriminant a partir de la qual es pot determinar, amb un alt grau d'encert, a quina espècie pertany una determinada gla coneixent la mida i el pes. En relació a la capacitat de germinació, en Q. coccifera i Q. ilex la germinació depèn del pes de la gla, mentre que en Q. humilis i Q. suber és independent. Així mateix, també s'ha comprovat que el pes de la llavor afecta positivament en el creixement de les plàntules de tres i sis mesos d'edat. Possiblement un major pes de la gla implica un contingut de substàncies de reserva més elevat, i per tant representa un major subministrament de nutrients cap a la planta, repercutint així en el seu creixement inicial. En plàntules de nou mesos d'edat ja no s'ha trobat relació entre el pes de la gla i el creixement de la planta, la qual cosa es podria explicar pel fet que les substàncies de reserva de la llavor s'han esgotat. Pel que fa al creixement de la plàntula, les plàntules de Q. ilex han tingut la major taxa de creixement per quasi totes les variables estudiades. En aquesta espècie, al principi de l'experiment la grandària de les plàntules ha estat baixa, però al final han crescut més que les de les altres espècies. Les plàntules de Q. coccifera han presentat la menor taxa. En les plàntules de les quatre espècies s'ha constatat, també, que la biomassa del sistema radicular és superior a la de l'aeri. Les plàntules de Q. coccifera i Q. humilis han tingut una relació BA/BR (biomassa aèria/biomassa radicular) més baixa que les de Q. ilex i Q. suber. En espècies mediterrànies s'ha relacionat sovint una baixa relació BA/BR com una adaptació a la sequera. No obstant això, Q. humilis és una espècie que viu en zones més humides que la resta d'espècies estudiades. En referència a la regeneració vegetativa, amb aquest estudi es demostra que les plàntules de les quatre espècies tenen una elevada capacitat d'emissió de rebrots, quan s'elimina la biomassa aèria per sobre la zona d'inserció dels cotilèdons. Tanmateix, el grau de supervivència difereix segons l'espècie i la intervenció. Així, per exemple, les plàntules de Q. ilex han presentat una major mortalitat tant en la primera com en la segona tala, mentre que en Q. humilis i Q. suber la supervivència de les plàntules ha disminuït després de talar dues vegades. En el cas de Q. coccifera el grau de supervivència és bastant similar tant en la primera com en la segona intervenció. La tala successiva afecta negativament al vigor dels rebrots en Q. coccifera, Q. humilis i Q. ilex. Ara bé, en el cas de Q. suber s'ha trobat que els rebrots emesos després de talar dues vegades han estat més grans que els obtinguts després d'una sola tala. Després de tallar la biomassa aèria per sobre la zona d'inserció dels cotilèdons, els rebrots s'originen a partir de les gemmes del nus cotiledonar. L'estudi de l'ontogènesi del nus cotiledonar ens ha permès de constatar que el patró de desenvolupament d'aquest en Q. coccifera, Q. humilis i Q. ilex és similar, però difereix del descrit per a Q. suber. En les tres primeres espècies el nus cotiledonar pràcticament no s'allarga i només es desenvolupen gemmes cotiledonars just en l'axil·la del pecíol cotiledonar. En aquest sentit, cal ressaltar que en el cas de Q. coccifera i Q. ilex les gemmes es formen després de germinar la gla, mentre que en Q. humilis i Q. suber són ja presents en l'embrió. Tal i com també s'ha descrit en Q. suber, en l'estadi de plàntula, en Q. coccifera, Q. humilis i Q. ilex a l'axil·la de la gemma cotiledonar proliferen noves gemmes, de tal manera que es formen plaques de gemmes. Les anàlisis del contingut de midó han permès de determinar que el sistema radicular de les plàntules de Q. coccifera, Q. humilis, Q. ilex i Q. suber conté aproximadament un 90% del midó de tota la planta. Concretament de les diferents fraccions del sistema radicular (nus cotiledonar, 11 pimers centímetres de l'arrel i resta de l'arrel) la major concentració de midó es troba ens els 11 primers cm de l'arrel, que en el cas de Q. suber correspon al nus cotiledonar. Quant a les estacions, a l'estiu la concentració de midó de la part aèria i radicular disminueix en Q. coccifera, Q. humilis i Q. ilex, si bé es recuperen a l'hivern. En canvi en el cas de Q. suber els nivells més baixos de midó s'han obtingut a l'hivern. La tala provoca una disminució dels nivells de midó, ja que una part d'aquest és mobilitzat per a la síntesi dels nous brots. En les quatre espècies la major proporció de midó mobilitzat és en els primers 11 cm de l'arrel, és a dir, el nus cotiledonar en el cas de Q. suber. Per tant, amb aquest estudi es reafirma que el nus cotiledonar de Q. suber és un lignotúber. Tanmateix, Q. coccifera, Q. humilis i Q. ilex no presenten cap lignotúber o estructura especialitzada en la rebrotada, si bé el fet de tenir gemmes i substàncies de reserva els confereix igualment una elevada capacitat per rebrotar. En relació al nitrogen, en les quatre espècies el sistema radicular presenta aproximadament el 70% del nitrogen total de la planta. A l'estiu, la concentració de nitrogen del sistema radicular de Q. humilis i Q. suber és més baixa que a l'hivern, mentre que en Q. coccifera i Q. ilex els valors són bastant similars en ambdues estacions. La tala no provoca una davallada dels nivells de midó, això possiblement es degui a que les plàntules van rebre continuament un aport de nitrogen a través de l'aigua de reg.

Equine conceptus development : a mini review

Many aspects of early embryonic development in the horse are unusual or unique; this is of scientific interest and, in some cases, considerable practical significance. During early development the number of different cell types increases rapidly and the organization of these increasingly differentiated cells becomes increasingly intricate as a result of various inter-related processes that occur step-wise or simultaneously in different parts of the conceptus (i.e., the embryo proper and its associated membranes and fluid). Equine conceptus development is of practical interest for many reasons. Most significantly, following a high rate of successful fertilization (71-96%) (Ball, 1988), as many as 30-40% of developing embryos fail to survive beyond the first two weeks of gestation (Ball, 1988), the time at which gastrulation begins. Indeed, despite considerable progress in the development of treatments for common causes of sub-fertility and of assisted reproductive techniques to enhance reproductive efficiency, the need to monitor and rebreed mares that lose a pregnancy or the failure to produce a foal, remain sources of considerable economic loss to the equine breeding industry. Of course, the potential causes of early embryonic death are numerous and varied (e.g. persistent mating induced endometritis, endometrial gland insufficiency, cervical incompetence, corpus luteum (CL) failure, chromosomal, genetic and other unknown factors (LeBlanc, 2004). However, the problem is especially acute in aged mares with a history of poor fertility in which the incidence of embryonic loss between days 2 and 14 after ovulation has been reported to reach 62-73%, and in which embryonic death is due primarily to embryonic defects rather than to uterine pathology (Ball et al., 1989; Carnevale & Ginther, 1995; Ball, 2000).

Microbial impacts on plant-herbivore interactions: the indirect effects of a birch pathogen on a birch aphid

The role of indirect interactions in structuring communities is becoming increasingly recognised. Plant fungi can bring about changes in plant chemistry which may affect insect herbivores that share the same plant, and hence the two may interact indirectly. This study investigated the indirect effects of a fungal pathogen (Marssonina betulae) of silver birch (Betula pendula) on an aphid (Euceraphis betulae), and the processes underpinning the interaction. There was a strong positive association between natural populations of the aphid and leaves bearing high fungal infection. In choice tests, significantly more aphids settled on leaves inoculated with the fungus than on asymptomatic leaves. Individual aphids reared on inoculated leaves were heavier, possessed longer hind tibiae and displayed enhanced embryo development compared with aphids reared on asymptomatic leaves; population growth rate was also positively correlated with fungal infection when groups of aphids were reared on inoculated branches. Changes in leaf chemistry were associated with fungal infection with inoculated leaves containing higher concentrations of free-amino acids. This may reflect a plant-initiated response to fungal attack in which free amino acids from the degradation of mesophyll cells are translocated out of infected leaves via the phloem. These changes in plant chemistry are similar to those occurring during leaf senescence, and are proposed as the mechanistic basis for the positive interaction between the fungus and aphid.

Developmental changes in the germinability, desiccation tolerance, hardseededness, and longevity of individual seeds of Trifolium ambiguum

Background and Aims: Using two parental clones of outcrossing Trifolium ambiguum as a potential model system, we examined how during seed development the maternal parent, number of seeds per pod, seed position within the pod, and pod position within the inflorescence influenced individual seed fresh weight, dry weight, water content, germinability, desiccation tolerance, hardseededness, and subsequent longevity of individual seeds. Methods: Near simultaneous, manual reciprocal crosses were carried out between clonal lines for two experiments. Infructescences were harvested at intervals during seed development. Each individual seed was weighed and then used to determine dry weight or one of the physiological behaviour traits. Key Results: Whilst population mass maturity was reached at 33–36 days after pollination (DAP), seed-to-seed variation in maximum seed dry weight, when it was achieved, and when maturation drying commenced, was considerable. Individual seeds acquired germinability between 14 and 44 DAP, desiccation tolerance between 30 and 40 DAP, and the capability to become hardseeded between 30 and 47 DAP. The time for viability to fall to 50 % (p50) at 60 % relative humidity and 45 °C increased between 36 and 56 DAP, when the seed coats of most individuals had become dark orange, but declined thereafter. Individual seed f. wt at harvest did not correlate with air-dry storage survival period. Analysing survival data for cohorts of seeds reduced the standard deviation of the normal distribution of seed deaths in time, but no sub-population showed complete uniformity of survival period. Conclusions: Variation in individual seed behaviours within a developing population is inherent and inevitable. In this outbreeder, there is significant variation in seed longevity which appears dependent on embryo genotype with little effect of maternal genotype or architectural factors.

Germin, a protein marker of early plant development, is an oxalate oxidase

Germin is a homopentameric glycoprotein, the synthesis of which coincides with the onset of growth in germinating wheat embryos. There have been detailed studies of germin structure, biosynthesis, homology with other proteins, and of its value as a marker of wheat development. Germin isoforms associated with the apoplast have been speculated to have a role in embryo hydration during maturation and germination. Antigenically related isoforms of germin are present during germination in all of the economically important cereals studied, and the amounts of germin-like proteins and coding elements have been found to undergo conspicuous change when salt-tolerant higher plants are subjected to salt stress. In this report, we describe how circumstantial evidence arising from unrelated studies of barley oxalate oxidase and its coding elements have led to definitive evidence that the germin isoform made during wheat germination is an oxalate oxidase. Establishment of links between oxalate degradation, cereal germination, and salt tolerance has significant implications for a broad range of studies related to development and adaptation in higher plants. Roles for germin in cell wall biochemistry and tissue remodeling are discussed, with special emphasis on the generation of hydrogen peroxide during germin-induced oxidation of oxalate.

Difference in competence for in vitro proliferation and ex vitro growth of genetically identical mature and juvenile clones of apomictic Malus species

The apomictic system in Malus wits Used Is a model to examine rejuvenation by generating genetically identical tissue culture lines that had two entirely different developmental origins: either embryo-derived tissues (juvenile clones) or somatic tissue from the adult/mature tree (mature clones). These two lines were then subsequently used to examine in vitro difference between mature (M) and juvenile (J) tissues in potential for shoot, root proliferation and ex vitro (glasshouse) growth. The M clones of M. hupehensis and M. toringoides in vitro had significantly fewer total shoots and shoot more than 2 cm in length per proliferating explant than the J clones and also rooted less efficiently. Ex vitro (glasshouse) juvenile clones had shorter internodes, a greater number of leaves and more dry weight compared to their mature counterparts.

Effects of desiccation on seed germination, cracking, fungal infection and survival in storage of Sterculia foetida L

Seeds of Sterculia foetida were tested for germination following desiccation and subsequent hermetic storage. Whereas seeds at 10.3% moisture content were intact and provided 98% germination, further desiccation reduced germination substantially. The majority of seed coats had cracked after desiccation to 5.1% moisture content. Ability to germinate was not reduced after 12 months' hermetic storage at 10.3% and 7.3% moisture content at 15 degrees C or -18 degrees C, but was reduced considerably at 5.1%. Fungal infection was detected consistently for cracked seeds in germination tests and they did not germinate. However, almost all embryos extracted from cracked seeds germinated if first disinfected with sodium hypochlorite (1%, 5 minutes). In addition. 80 -100% of disinfected extracted embryos from cracked seeds stored hermetically for 28 d at -18 degrees C or -82 degrees C with 3.3% to 6.0% moisture content, and excised embryos stored in this way, were able to germinate. Hence. failure of the very dry seeds of Sterculia foetida to germinate was not due to embryo death from desiccation but to cracking increasing susceptibility to fungal infection upon rehydration. Cracking was associated negatively and strongly with relative humidity and appears to be a mechanical consequence of substantial differences between the isotherms of whole seeds compared with cotyledons and axes.

Patents and Haploid Plants

One of the important themes in any discussion concerning the application of haploids in agricultural biotechnology or elsewhere is the role of Intellectual Property Rights (IPR). This term covers both the content of patents and the confidential expertise, usually related to methodology and referred to as "Trade Secrets". This review will explain the concepts behind patent protection, and will use the international patent databases to analyse the content of these patents and trends over the last 20 years. This analysis from regions including North America, Europe, and Asia reveals a total of more than 30 granted patents and a larger number of applications. The first of these patents dates from 1986, and although the peak of activity was in the late 1990s, there has been continuous interest to the present day. The subject matter of these patents and applications covers methods for anther and pollen culture, ovule culture, the use of specific haploid-inducing genes, the use of haploids as transformation targets, and the exploitation of genes that regulate embryo development. The species mentioned include cereals, vegetables, flowers, spices and trees.

Use of secondary somatic embryos promotes genetic fidelity in cryopreservation of cocoa (Theobroma cacao L.)

The inability to conserve cocoa (Theobroma cacao L.) germplasm via sced storage and the vulnerability of field collections make the establishment of cryopreserved genebanks for the crop a priority. An effective encapsulation-dehydration based cryopreservation system has been developed for cocoa but because the somatic embryos used for freezing arise after a protracted period of callus culture there is concern about maintenance of genetic fidelity during the process. Microsatellite markers for seven of the 10 cocoa linkage groups were used to screen a population of 189 primary somatic embryo-derived emblings and the 43 secondary somatic embryos they gave rise to. Of the primary somatic embryos, 38.1% exhibited polymorphic microsatellite profiles while for secondary somatic embryos the frequency was 23.3%. The same microsatellite markers used to screen another population of 44 secondary somatic embryos cryopreserved through encapsulation-dehydration revealed no polymorphisms. Scanning electron microscopy showed the secondary somatic embryos were derived from cotyledonary epidermal cells rather than callus. The influence of embryo ontogeny on somaclonal variation is discussed.