Knowledge-based system on optimum design of liquid retaining structures with genetic algorithms

This paper delineates the development of a prototype hybrid knowledge-based system for the optimum design of liquid retaining structures by coupling the blackboard architecture, an expert system shell VISUAL RULE STUDIO and genetic algorithm (GA). Through custom-built interactive graphical user interfaces under a user-friendly environment, the user is directed throughout the design process, which includes preliminary design, load specification, model generation, finite element analysis, code compliance checking, and member sizing optimization. For structural optimization, GA is applied to the minimum cost design of structural systems with discrete reinforced concrete sections. The design of a typical example of the liquid retaining structure is illustrated. The results demonstrate extraordinarily converging speed as near-optimal solutions are acquired after merely exploration of a small portion of the search space. This system can act as a consultant to assist novice designers in the design of liquid retaining structures.

A genetic algorithm/method of moments approach to the optimization of an RF coil for MRI applications - Theoretical considerations - Abstract

A Combined Genetic Algorithm and Method of Moments design methods is presented for the design of unusual near-field antennas for use in Magnetic Resonance Imaging systems. The method is successfully applied to the design of an asymmetric coil structure for use at 190MHz and demonstrates excellent radiofrequency field homogeneity.

Genetic and environmental risk factors and their interactions for Parkinson's disease in a Chinese population

The interaction between genetic and environmental factors for PD was examined in a Chinese population. It was found that although the intron 2 MAOB (GT)(n) repeat polymorphism was not associated with PID in the population, a relationship might have been masked by the protective effect of tea drinking. In individuals who did not drink tea (<1 cup/day), the possession of short length less than or equal to 178 bp (GT), alleles conferred a borderline significant increased risk for PD (adjusted OR = 1.47; C.l. = 1.03-2. 1). As the extent of tea consumption increased, the association between the less than or equal to178 bp allele and PD disappeared. This result suggests that the MAOB gene may be associated with PD in Chinese if the putative protective effect of tea drinking is taken into account. The significance of this finding is unclear as the study may be limited because of its marginal significance and limited numbers. However, it does demonstrate the importance of considering putative positive and negative environmental risk factors in any examination of genetic risk factors for PD. (C) 2003 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

High rate of detection of primary aldosteronism, including surgically treatable forms, after 'non-selective' screening of hypertensive patients

Background Wide testing of the aldosterone: renin ratio among hypertensive individuals has revealed primary aldosteronism to be common, with most patients normokalaemic. Some investigators, however, have reported aldosterone-producing adenoma to be rare among patients so detected. Objective To test the hypothesis that differences among reported studies in the rate of detection of aldosterone-producing adenoma (as opposed to bilateral adrenal hyperplasia) reflect differences in the procedures used for diagnosis of primary aldosteronism, and the methods used to identify aldosterone-producing adenomas. Methods In the newly established Princess Alexandra Hospital Hypertension Unit (PAHHU), we used procedures developed by Greenslopes Hospital Hypertension Unit (which reports that more than 30% of patients with primary aldosteronism have aldosterone-producing adenomas) to diagnose primary aldosteronism and determine the subtype. All patients with an increased aldosterone: renin ratio (measured after correction for hypokalaemia and while the patient was not receiving interfering medications) underwent fludrocortisone suppression testing to confirm or exclude primary aldosteronism; if they were positive, they underwent genetic testing to exclude glucocorticoid-remediable aldosteronism before adrenal venous sampling was used to differentiate lateralizing from bilateral primary aldosteronism. Results This approach allowed PAHHU to diagnose, within 2 years, 54 patients [only seven (13%) hypokalaemic] with primary aldosteronism. All tested negative for glucocorticoid-remediable aldosteronism. Aldosterone production was lateralized to one adrenal in 15 patients (31%; only six hypokalaemic) and was bilateral in 34 (69%; all normokalaemic) of 49 patients who underwent adrenal venous sampling. Among patients with lateralizing adrenal hyperplasia, computed tomography revealed an ipsilateral mass in only six and a contralateral lesion in one. Fourteen patients underwent unilateral adrenalectomy, which cured the hypertension in seven and improved it in the remainder. In patients with bilateral primary aldlosteronism, hypertension responded to spironolactone (112.5-50 mg/ day) or amiloride (2.5-10 mg/day). Conclusion When performed with careful regard to confounding factors, measurement of the aldosterone: renin ratio in all hypertensive individuals, followed by fludrocortisone suppression testing to confirm or exclude primary aldosteronism and adrenal venous sampling to determine the subtype, can result in the detection of significant numbers of patients with specifically treatable or potentially curable hypertension. (C) 2003 Lippincott Williams Wilkins.

Genetic structure of Mycosphaerella fijiensis populations from Australia, Papua New Guinea and the Pacific Islands

Single-copy restriction fragment length polymorphism (RFLP) markers were used to determine the genetic structure of Mycosphaerella fijiensis, the cause of black leaf streak (black Sigatoka) disease of banana and plantain, in the Torres Strait, Papua New Guinea (PNG), and the Pacific Islands. A moderate level of genetic variation was observed in all populations with genotypic diversity values of 60-78% of the theoretical maximum, and gene diversity (H) values between 0.269 and 0.336. All populations were at gametic equilibrium, and with the high level of genotypic diversity observed this indicated that sexual reproduction has a major role in the genetic structure of the M. fijiensis populations examined. Population differentiation was tested on several hierarchical scales. No evidence of population differentiation was observed between sites on Mer Island. A moderate level of population differentiation was observed within the Torres Strait, between Badu and Mer Islands (F-ST = 0.097). On a regional scale, the greatest differentiation was found between the populations of the Torres Strait and the Pacific. Populations from these regions were more closely related to the PNG population than to each other, suggesting they were founded in separate events from the same population.

A genetic map of macadamia based on randomly amplified DNA fingerprinting (RAF) markers

The first genetic linkage map of macadamia (Macadamia integrifolia and M. tetraphylla) is presented. The map is based on 56 F-1 progeny of cultivars 'Keauhou' and 'A16'. Eighty-four percent of the 382 markers analysed segregated as Mendelian loci. The two-way pseudo-testcross mapping strategy allowed construction of separate parental cultivar maps. Ninety bridging loci enabled merging of these maps to produce a detailed genetic map of macadamia, 1100 cM in length and spanning 70-80% of the genome. The combined map comprised 24 linkage groups with 265 framework markers: 259 markers from randomly amplified DNA fingerprinting (RAF), five random amplified polymorphic DNA (RAPD), and one sequence-tagged microsatellite site (STMS). The RAF marker system unexpectedly revealed 16 codominant markers, one of them a putative microsatellite locus and exhibiting four distinct alleles in the cross. This molecular study is the most comprehensive examination to date of genetic loci of macadamia, and is a major step towards developing marker-assisted selection for this crop.

Decreased coumarin 7-hydroxylase activities and CYP2A6 expression levels in humans caused by genetic polymorphism in CYP2A6 promoter region (CYP2A6*9)

One of seven poor metabolizers of coumarin found in Thai subjects was previously genotyped as heterozygote for the CYP2A6*4 (whole deletion) and CYP2A6*9. Thus, we aimed to investigate the relationship between the genetic polymorphism in the TATA box of the CYP2A6 gene (CYP2A6*9), expression levels of CYP2A6 mRNA and coumarin 7-hydroxylase activities in human livers. Levels of CYP2A6 mRNA were quantified by real-time quantitative reverse transcriptase-polymerase chain reaction. The mean expression levels of CYP2A6 mRNA in individuals with CYP2A6*1/*4, CYP2A6*1/*9 and CYP2A6*4/*9 were 58%, 71% and 21% of the individuals genotyped as CYP2A6*1/*1, respectively. The mean in-vitro coumarin 7-hydroxylase activities in subjects carrying CYP2A6*1/*4, CYP2A6*1/*9 and CYP2A6*4/*9 were 41%, 71% and 12%, respectively, compared to those of the subjects judged as wild-type. Vmax values for coumarin 7-hydroxylation in the liver microsomes from human subjects with genotypes of CYP2A6*1/*1, CYP2A6*1/*4, CYP2A6*1/*9 and CYP2A6*4/*9 were 0.58, 0.26, 0.44 and 0.13 nmol/min/nmol total P450, respectively. CYP2A6 protein levels in human liver microsomes with the CYP2A6*4 and the CYP2A6*9 alleles were markedly decreased. These results suggest that the genetic polymorphism in the promoter region of the CYP2A6 gene (CYP2A6*9) reduced the expression levels of CYP2A6 mRNA and protein in human livers, resulting in the decrease of coumarin 7-hydroxylase activities. Individuals judged as CYP2A6*4/*9 were expected to be poor metabolizers, having extremely low activity of CYP2A6.

Genetic characterization of pilin glycosylation and phase variation in Neisseria meningitidis

Pili of Neisseria meningitidis are a key virulence factor, being the major adhesin of this capsulate organism and contributing to specificity for the human host. Pili are post-translationally modified by addition of either an O-linked trisaccharide, Gal (beta1-4) Gal (alpha1-3) 2,4-diacetamido-2,4,6-trideoxyhexose or an O-linked disaccharide Gal (alpha1,3) GlcNAc. The role of these structures in meningococcal pathogenesis has not been resolved. In previous studies we identified two separate genetic loci, pglA and pglBCD, involved in pilin glycosylation. Putative functions have been allocated to these genes; however, there are not enough genes to account for the complete biosynthesis of the described structures, suggesting additional genes remain to be identified. In addition, it is not known why some strains express the trisaccharide structure and some the disaccharide structure. In order to find additional genes involved in the biosynthesis. of these structures, we used the recently published group A strain Z2491 and group B strain MC58 Neisseria meningitidis genomes and the unfinished Neisseria meningitidis group C strain FAM18 and Neisseria gonorrhoeae strain FA1090 genomes to identify novel genes involved in pilin glycosylation, based on homology to known oligosaccharide biosynthetic genes. We identified a new gene involved in pilin glycosylation designated pglE and examined four additional genes pgIB/B2, pglF, pglG and pglH. A strain survey revealed that pglE and pglF were present in each strain examined. The pglG, pglH and pgIB2 polymorphisms were not found in strain C311#3 but were present in a large number of clinical isolates. Insertional mutations were constructed in pglE and pglF in N. meningitidis strain C311#3, a strain with well-defined lipopolysaccharide (LPS) and pilin-linked glycan structures. Increased gel migration of the pilin subunit molecules of pglE and pglF mutants was observed by Western analysis, indicating truncation of the trisaccharide structure. Antisera specific for the C311#3 trisaccharide failed to react with pilin from these pglE and pglF mutants. GC-MS analysis of the sugar composition of the pglE mutant showed a reduction in galactose compared with C311#3 wild type. Analysis of amino acid sequence homologies has suggested specific roles for pglE and pglF in the biosynthesis of the trisaccharide structure. Further, we present evidence that pglE, which contains heptanucleotide repeats, is responsible for the phase variation between trisaccharide and disaccharide structures in strain C311#3 and other strains. We also present evidence that pglG, pglH and pgIB2 are potentially phase variable.

Transient evoked otoacoustic emissions in adults: a comparison between two test protocols

This study compares the performance of the Quickscreen and Default protocols of the ILO-96 Otodynamics Analyzer in recording transient evoked otoacoustic emissions (TEOAEs) from adults using clinical decision analysis. Data were collected from 25 males (mean age = 29.0 years, SD = 6.8) and 35 females (mean age = 28.1 years, SD = 9.6). The results showed that the mean signal-to-noise ratios obtained from the Quickscreen were significantly greater than those from the Default protocol at 1,2, and 4 kHz. The comparison of the performance of the two protocols, based on the results using receiver operating characteristics curves, revealed a higher performance of the Quickscreen than the Default protocol at 1 and 4 kHz but not at 2 kHz. In view of the enhanced performance of the Quickscreen over the Default protocol in general, the routine use of the Default protocol for testing adults in audiology clinics should be reconsidered.

Variabilidade genética em famílias de meios-irmãos de cafeeiro robusta

O cultivo do café é uma das atividades do agronegócio de maior importância socioeconômica dentre as diferentes atividades ligadas ao comércio agrícola mundial. Uma das maiores contribuições da genética quantitativa para o melhoramento genético é a possibilidade de prever ganhos genéticos. Quando diferentes critérios de seleção são considerados, a predição de ganhos referentes a cada critério tem grande importância, pois indica os melhoristas sobre como utilizar o material genético disponível, visando obter o máximo de ganhos possível para as características de interesse. O presente trabalho foi instalado em julho de 2004, na Fazenda Experimental de Bananal do Norte, conduzida pelo Incaper, no distrito de Pacotuba, município de Cachoeiro de Itapemirim, região Sul do Estado, com o objetivo de selecionar as melhores plantas entre e dentro de progênies de meios- irmãos de Coffea canephora, por meio de diferentes critérios de seleção. Foram realizadas análises de variância individuais e conjuntas para 26 progênies de meios- irmãos Coffea canephora. O delineamento experimental utilizado foi em blocos ao acaso com quatro testemunhas adicionais com quatro repetições e parcela composta por cinco plantas, com o espaçamento de 3,0 m x 1,2 m. Neste trabalho, considerou-se os dados das últimas cinco colheitas. As características mensuradas foram: florescimento, maturação, tamanho do grão, peso, porte, vigor, ferrugem, mancha cercóspora, seca de ponteiros, escala geral, porcentagem de frutos boia e bicho mineiro. Todas as análises estatísticas foram realizadas com o aplicativo computacional em genética e estatística (GENES). Foram estimados os ganhos de seleção em função da porcentagem de seleção de 20% entre e dentro, sendo as mesmas mantidas para todas as características. Todas as características foram submetidas a seleção no sentido positivo, exceto para florescimento, porte, ferrugem, mancha cercóspora, seca de ponteiros, porcentagem de frutos boia e bicho mineiro, para obter decréscimo em suas médias originais. Os critérios de seleção estudados foram: seleção convencional entre e dentro das famílias, índice de seleção combinada, seleção massal e seleção massal estratificada. Esta dissertação é composta por dois capítulos, em que foram realizadas análises biométricas, como a obtenção de estimativas de parâmetros genéticos. Na maioria das características estudadas, verificaram-se diferenças significativas (P<0,05) para genótipos que, associados aos coeficientes de variação genotípicos e também ao coeficiente de determinação genotípico e à relação CVg/CVe, indicam a existência de variabilidade genética nos materiais genéticos para a maioria das características e condições favoráveis para obtenção de ganhos genéticos pela seleção. Essas características também foram correlacionadas. Os dados foram submetidos às análises de variância e multivariada, aplicando-se a técnica de agrupamento e UPGMA, teste de médias e estudo de correlações. Na técnica de agrupamento, foi utilizada a distância generalizada de Mahalanobis como medida de dissimilaridade, e na delimitação dos grupos, o método de Tocher. Foi encontrada diversidade genética para as características associadas à qualidade fisiológica, mobilização de reserva das sementes, dimensões e biomassa das plântulas. Quatro grupos de genótipos puderam ser formados. Peso de massa seca de sementes, redução de reserva de sementes e peso de massa seca de plântulas estão positivamente correlacionados entre si, enquanto a redução de reserva das sementes e a eficiência na conversão dessas reservas em plântulas estão negativamente correlacionadas. De acordo com os resultados obtidos, verificou-se que todas as características apresentaram níveis diferenciados de variabilidade genética e os critérios de seleção utilizados mostraram-se eficientes para o melhoramento, no qual o índice de seleção combinada é o critério de seleção que apresentou os melhores resultados em termos de ganhos, sendo indicado como critério mais apropriado para o melhoramento genético da população estudada. Nos estudos de correlações, em 70% dos casos, a correlação fenotípica foi superior à genotípica, mostrando maior influência dos fatores ambientais em relação aos genotípicos e condições propícias ao melhoramento dos diferentes caracteres. No estudo de divergência genética, observou-se que pelo agrupamento de genótipos, pela técnica de Tocher, indicou que os genótipos foram distribuídos em três grupos.

Caracterização molecular, formação de biofilme e susceptibilidade a antimicrobianos de isolados de E. coli de aderência difusa Afa/Dr e não Afa/Dr

A Escherichia coli de aderência difusa (DAEC), um patotipo diarreiogênico de E. coli, corresponde a um grupo heterogêneo sem marcador de virulência comum a todos os isolados e de papel controverso na diarreia infantil. O objetivo deste estudo foi caracterizar genotipica e fenotipicamente amostras de DAEC, portadoras e não portadoras de adesinas Afa/Dr, isoladas de crianças com e sem diarreia. Em 70 amostras de DAEC, PCR foi realizado para pesquisa de genes descritos em DAEC, EAEC ou UPEC, que codificam: (i) oito adesinas fimbriais e afimbriais (fimH, papC, sfa, aggA, aafA, agg3A, aidA/aah, afaC); (ii) cinco toxinas (pet, astA, set1A, sat, hlyA); (iii) três proteínas captadoras/receptora de ferro (irp2, iucA, chuA/shuA); (iv) invasina (daaD) e; antígeno 43 (agn43). Ensaio de formação de biofilme foi realizado a partir da bactéria cultivada em caldo Luria-Bertani e inoculada em placas de poliestireno com DMEM suplementado com 0,4% glicose. A leitura da densidade ótica (DO490) foi realizada após coloração com safranina. Soroaglutinação para 23 antígenos O (Probac do Brasil) foi realizada em 50% das DAEC. Método de difusão de disco foi realizado para testar a suscetibilidade a 13 antimicrobianos. A presença de pelo menos um gene que codifica adesinas, toxinas, proteínas captadoras/receptora de ferro, invasina ou antígeno 43 foram encontrados em 58,6%, 51,4%, 80%, 48,6% e 57,1%, respectivamente, com os genes fimH, irp2, agn43, iucA, chuA/shuA, presentes em mais de 50% das amostras. Gene afaC+ (PCR) e/ou sonda afaBC+ (hibridização de colônias) classificou 50% das DAEC como Afa/Dr, sendo pet, sat, irp2, iucA, chuA/shuA e agn43 significantes nessas amostras (p<0,05). Do total das DAEC, 44,3% foram formadoras de biofilme, igualmente distribuídas entre as Afa/Dr e não Afa/Dr, e nenhum gene foi associado com esse fenótipo. Sorologia de 35 amostras evidenciou os seguintes sorogrupos: 1 O29, 2 O125, 2 O127 e 7 O86. Todas as O86 foram de DAEC Afa/Dr. Maiores frequências de resistência antimicrobiana foram encontradas para ampicilina (55,7%), sulfametoxazol/trimetoprim (35,7%) e tetraciclina (28,6%) e o perfil resistente/intermediário para amoxicilina/ácido clavulânico, ampicilina, sulfametoxazol/trimetoprim foi significante nas DAEC Afa/Dr, assim como a multi-droga resistência (p<0,05). Em conclusão, observou-se: (i) alta frequência de fimH e pet e presença de agn43, até então não descrito em DAEC, em frequências similares àquelas encontradas em EAEC, UPEC e EAEC/UPEC, respectivamente; (ii) que as amostras de DAEC Afa/Dr e não Afa/Dr constituíram grupos com perfis genéticos diferenciados entre si; (iii) poucos sorogrupos foram encontrados entre as DAEC; (iv) frequências de resistência menores quando comparado com as poucas descrições em DAEC, sugerindo uma menor pressão seletiva da população do presente estudo e; (v) amostras de DAEC Afa/Dr podem representar um importante reservatório de genes de resistência a antimicrobianos, além de diversos fatores de virulência.

Qualidade fisiológica de sementes e diversidade genética de maracujazeiros cultivados em diferentes altitudes no Espírito Santo

O maracujazeiro pertence à família Passifloraceae e ao gênero Passiflora que é o mais importante economicamente. Altitudes entre 100 a 900 m são indicadas para o plantio do maracujazeiro e estudos sobre localizações geográficas distintas possibilitam expressões do genótipo, influenciadas pelas condições ambientais. O gradiente altitudinal influencia a distribuição da variação genética dentro e entre populações de plantas e a diversidade genética muda com a altitude. O presente trabalho teve como objetivo avaliar a qualidade fisiológica de sementes e a diversidade genética de maracujazeiros cultivados em diferentes altitudes do Espírito Santo. Para avaliação da qualidade fisiológica das sementes, os frutos de Passiflora spp. maduros foram colhidos em pomares localizados em altitudes baixa (0-100 m), média (>100 até 600 m) e alta (>600 m) de diferentes municípios do Espírito Santo. Os tratamentos pré-germinativos nas sementes foram: T1- escarificação física, feita manualmente com lixa d´água nº 120; T2- tratamento com ácido giberélico (GA3) na concentração de 500 mg L-1 com embebição por 24 horas e T3- sementes sem escarificação realizados nas sementes em laboratório e em casa de vegetação. Foi avaliado o envelhecimento acelerado tradicional, envelhecimento acelerado com saturação salina e deterioração controlada em sementes de maracujá amarelo sem escarificação localizado em alta altitude e as condições que apresentaram menor deterioração das sementes para aplicação às demais espécies e altitudes com os respectivos tratamentos pré-germinativos que apresentaram maiores valores de germinação e vigor em laboratório e em casa de vegetação. Assim, para as sementes do maracujá amarelo utilizou-se o tratamento sem escarificação, para sementes de maracujá roxo, a escarificação física e para as sementes de maracujá doce, o tratamento com ácido giberélico. O teste de envelhecimento acelerado com saturação salina a 43 ºC por 72 horas e deterioração controlada a 25% de umidade expostas por 24 horas diferencia as espécies nas diferentes altitudes. Sementes de maracujá amarelo e sementes localizadas em alta altitude apresentam qualidade fisiológica superior. Para a avaliação da diversidade genética foram utilizadas folhas jovens de cinco plantas matrizes de Passiflora edulis Sims f. flavicarpa Degener, P. edulis Sims e P. alata Curtis cultivadas em três altitudes (baixa, média e alta) do Espírito Santo. Para SSR foi encontrado baixo número de alelos, alta heterozigosidade esperada e altos valores de PIC e para a análise ISSR detectou um elevado número de bandas por primer e alto polimorfismo. Há maior similaridade genética entre P. edulis f. flavicarpa Deg. e P. edulis. Passiflora alata apresenta maior distância genética em relação às espécies. As populações de baixa altitude se diferenciam das demais independente da espécie e do marcador utilizado.

Caracterização de isolados de Corynespora cassiicola e avaliação da sensibilidade in vitro a fungicidas

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Fitopatologia, Programa de Pós-Graduação em Fitopatologia, 2015.

Genetic divergence in cocoa progenies for backcrossing program to witches' broom disease resistance

Backcrossing has been little used in cacao breeding, particularly due to the long time required to transfer genes and recover the genetic background of the recurrent parent. The objective of this study was to select individuals, resulting from the backcross CEPEC-42 x SIC-19, genetically related to the recurrent parent SIC-19 by using RAPD molecular markers, among those with resistance to witches' broom. Of the 31 plants that clustered with SIC-19, 18 from the replanted material remained free of the disease in the field, with good vegetative aspect and, therefore can be used for backcross to reach the desired objective.