Elucidating the molecular mechanisms that underlie the target control of motoneuron death

Approximately half of the motoneurons generated during normal embryonic development undergo programmed cell death. Most of this death occurs during the time when synaptic connections are being formed between motoneurons and their target, skeletal muscle. Subsequent muscle activity stemming from this connection helps determine the final number of surviving motoneurons. These observations have given rise to the idea that motoneuron survival is dependent upon access to muscle derived trophic factors, presumably through intact neuromuscular synapses. However, it is not yet understood how the muscle regulates the supply of such trophic factors, or if there are additional mechanisms operating to control the fate of the innervating motoneuron. Recent observations have highlighted target independent mechanisms that also operate to support the survival of motoneurons, such as early trophic-independent periods of motoneuron death, trophic factors derived from Schwann cells and selection of motoneurons during pathfinding. Here we review recent investigations into motoneuron cell death when the molecular signalling between motoneurons and muscle has been genetically disrupted. From these studies, we suggest that in addition to trophic factors from muscle and/or Schwann cells, specific adhesive interactions between motoneurons and muscle are needed to regulate motoneuron survival. Such interactions, along with intact synaptic basal lamina, may help to regulate the supply and presentation of trophic factors to motoneurons.

Exotic vs endemic biocontrol agents: Would the real stratiolaelaps miles (Berlese) (Acari : Mesostigmata : Laelapidae), please stand up?

The ability of introduced organisms to invade undisturbed native habitats is a major concern in conservation biology and has resulted in a re-evaluation of the introduction of exotic biocontrol agents, especially of generalist predators. One such agent is Stratiolaelaps miles (Berlese), a predatory mite described from Italy, known from throughout the Holarctic, and apparently accidentally introduced to other areas of the world, including Australia. Initial investigations revealed that putative S. miles could be found in both disturbed and relatively pristine habitats in Queensland, Australia. However, analysis of the mitochondrial DNA of five populations showed most to be highly divergent genetically. Subsequent morphological analysis established two species groups: the lamington-group from cool-temperate to subtropical rainforests in Eastern Australia and the more eurytopic miles-group with a cosmopolitan distribution. We describe two new species from each of these complexes (Stratiolaelaps womersleyi, Stratiolaelaps lamington; Stratiolaelaps marilyn, Stratiolaelaps lorna, respectively), and resurrect Stratiolaelaps scimitus (Womersley), a species which often appears to have been confused with S. miles. Additionally, the large genetic distances among morphologically homogenous species in the miles-group suggest that the apparently cosmopolitan S. miles may be composed of a suite of cryptic species of potentially varying utility in biological control. (C) 2002 Elsevier Science (USA). All rights reserved.

Genetic shifts in Helicoverpa armigera Hubner (Lepidoptera : Noctuidae) over a year in the Dawson/Callide Valleys

Microsatellites were used to analyse 68 collections of Helicoverpa armigera in the Dawson/Callide Valleys in central Queensland. The study aimed to evaluate the genetic structure in this region over a 12-month period (September 2000-August 2001). The results detected genetic shifts in H. armigera collections, with genetic changes occurring month by month. Collections in any month were genetically distant from the preceding month's collections. There was no observed difference between collections of H. armigera from the Biloela region and those found in the Theodore region of central Queensland. The data support the current area-wide management strategies for H. armigera by reinforcing the importance and contribution of local management practices. The study also indicates a need for the continuation of regional or Australia-wide approaches to management of the low levels of immigration that are occurring, and for future high pest pressure years.

Genetic structure of a population of Ganoderma boninense on oil palm

Ganoderma boninense (the causal agent of basal stem rot of oil palm in Papua New Guinea) has a tetrapolar mating system with multiple alleles. Investigations into the population structure of G. boninense, using interfertility between isolates as a marker, revealed that the population on oil palm was comprised predominantly of genetically distinct individuals, although a number of isolates were found to share single mating alleles. No direct hereditary relationship was found between isolates on neighbouring or spatially separated diseased palms, indicating that outcrossing had probably occurred over several generations in the founder population prior to colonization of oil palm. In this study, a total of 81 A and 83 B mating type alleles (factors) were detected with 18 allelic repeats at the A locus and 17 at the B locus. Alleles appeared to be randomly dispersed throughout the population in each study block, although there was a significantly (P

Identification of residues and domains of Raf important for function in vivo and in vitro

Random mutagenesis and genetic screens for impaired Raf function in Caenorhabditis elegans were used to identify six loss-of-function alleles of lin-45 raf that result in a substitution of a single amino acid. The mutations were classified as weak, intermediate, and strong based on phenotypic severity. We engineered these mutations into the homologous residues of vertebrate Raf-1 and analyzed the mutant proteins for their underlying biochemical defects. Surprisingly, phenotype strength did not correlate with the catalytic activity of the mutant proteins. Amino acid substitutions Val-589 and Ser-619 severely compromised Raf kinase activity, yet these mutants displayed weak phenotypes in the genetic screen. Interestingly, this is because these mutant Raf proteins efficiently activate the MAPK (mitogen-activated protein kinase) cascade in living cells, a result that may inform the analysis of knockout mice. Equally intriguing was the observation that mutant proteins with non-functional Ras-binding domains, and thereby deficient in Ras-mediated membrane recruitment, displayed only intermediate strength phenotypes. This confirms that secondary mechanisms exist to couple Ras to Raf in vivo. The strongest phenotype in the genetic screens was displayed by a S508N mutation that again did not correlate with a significant loss of kinase activity or membrane recruitment by oncogenic Ras in biochemical assays. Ser-508 lies within the Raf-1 activation loop, and mutation of this residue in Raf-1 and the equivalent Ser-615 in B-Raf revealed that this residue regulates Raf binding to MEK. Further characterization revealed that in response to activation by epidermal growth factor, the Raf-S508N mutant protein displayed both reduced catalytic activity and aberrant activation kinetics: characteristics that may explain the C. elegans phenotype.

Genetics of melanoma predisposition

Predisposition to melanoma is genetically heterogeneous. Two high penetrance susceptibility genes, CDKN2A and CDK4, have so far been identified and mapping is ongoing to localize and identify others. With the advent of a catalogue of millions of potential DNA polymorphisms, attention is now also being focused on identification of genes that confer a more modest contribution to melanoma risk, such as those encoding proteins involved in pigmentation, DNA repair, cell growth and differentiation or detoxification of metabolites. One such pigmentation gene, MC1R, has not only been found to be a low penetrance melanoma gene but has also been shown to act as a genetic modifier of melanoma risk in individuals carrying CDKN2A mutations. Most recently, an environmental agent, ultraviolet radiation, has also been established as a modifier of melanoma risk in CDKN2A mutation carriers. Hence, melanoma is turning out to be an excellent paradigm for studying gene-gene and gene-environment interactions.

Making developmental biology relevant to undergraduates in an era of economic rationalism in Australia

This report describes the road map we followed at our university to accommodate three main factors: financial pressure within the university system; desire to enhance the learning experience of undergraduates; and motivation to increase the prominence of the discipline of developmental biology in our university. We engineered a novel, multi-year undergraduate developmental biology program which was student-oriented, ensuring that students were continually exposed to the underlying principles and philosophy of this discipline throughout their undergraduate career. Among its key features are introductory lectures in core courses in the first year, which emphasize the relevance of developmental biology to tissue engineering, reproductive medicine, therapeutic approaches in medicine, agriculture and aquaculture. State-of-the-art animated computer graphics and images of high visual impact are also used. In addition, students are streamed into the developmental biology track in the second year, using courses like human embryology and courses shared with cell biology, which include practicals based on modern experimental approaches. Finally, fully dedicated third-year courses in developmental biology are undertaken in conjunction with stand-alone practical courses where students experience first-hand work in a research laboratory. Our philosophy is a cradle-to-grave approach to the education of undergraduates so as to prepare highly motivated, enthusiastic and well-educated developmental biologists for entry into graduate programs and ultimately post-doctoral research.

A molecular phylogeny of the Australian skink genera Eulamprus, Gnypetoscincus and Nangura

Skinks from the genera Eulamprus, Gnypetoscincus and Nangura are a prominent component of the reptile fauna of the mesic forests of the east coast of Australia and have been the subject of numerous ecological studies. Highly conserved morphology and the retention of ancestral traits have limited our understanding of the relationships within and among these genera beyond an initial identification of species groups within Eulamprus. To address this deficit and to explore the relationships between Eulamprus and the monotypic genera Nangura and Gnypetoscincus, sections of two mitochondrial genes (ND4 and 16S rRNA) were sequenced and subjected to Bayesian phylogenetic analysis. This phylogenetic analysis supports recognition of the three species groups proposed for Eulamprus (murrayi, quoyii and tenuis) and indicates that this genus is paraphyletic, with Gnypetoscincus and Nangura being proximal to basal lineages of the tenuis group. To resolve these and broader problems of paraphyly, we suggest that each of the species groups from 'Eulamprus' should be recognised as a distinct genus. The phylogenetically and ecologically distinct water skinks of the quoyii group would be retained within Eulamprus and the diverse species of the tenuis group allocated to Concinnia. We suggest placing the monophyletic murrayi group, endemic to the rainforests of central eastern Australia, in a new genus ( yet to be formally described). The sequencing data also revealed the existence of a genetically divergent but morphologically cryptic lineage within E. murrayi and substantial diversity within E. quoyii. There is evidence for two major habitat shifts from rainforest towards drier habitats, one leading to the quoyii group and the second defining a clade of three species within the tenuis complex. These ecological transitions may represent adaptations to general drying across eastern Australia during the late Miocene - Pliocene. Each of the major areas of east coast tropical or subtropical rainforest contains multiple phylogenetically diverse endemic species, reflecting the long-term persistence and high conservation value of wet forest habitats in each area.

Filogenia e evolução de roedores Echimyidae na Mata Atlântica

Os roedores Echimyidae tem distribuição Neotropical e são a família mais diversa de roedores Caviomorpha. Apesar da grande diversidade, pouco se sabe sobre a distribuição geográfica, história natural e evolução de vários grupos de equimídeos. O histórico taxonômico dessa família é confuso, sendo alguns grupos raramente coletados e, consequentemente, inferências sobre aspectos evolutivos e biológicos são pouco conclusivas e limitadas à análise de poucos exemplares. Filogenias moleculares não corroboram a classificação taxonômica para a família baseada em dados morfológicos, evidenciando a complexidade da história evolutiva desse grupo. Na Mata Atlântica são registrados cinco gêneros de Echimyidae: o rato-do-bambu, Kannabateomys; os arborícolas Phyllomys e Callistomys; o terrestre Trinomys, e o semi-fossorial Euryzygomatomys. O presente trabalho se baseou na utilização de sequências de DNA para abordar aspectos da evolução e filogenia de roedores equimídeos da Mata Atlântica em três níveis taxonômicos: família, gênero e espécie. O primeiro capítulo aborda a posição filogenética do gênero Callistomys dentro da família, utilizando sequências de 1 marcador mitocondrial (CitB) e 3 nucleares (GHR, RAG1 e vWF). Os resultados mostram que Callistomys forma um clado com o ratão-do-banhado (Myocastor), roedor semi-aquático das regiões abertas no cone sul da América do Sul e com o rato-de-espinho terrestre Proechimys com ocorrência na Amazônia. Esse clado é irmão de Thrichomys, um equimídeo terrestre que ocupa as áreas secas do centro da América do Sul. O agrupamento encontrado é inesperado, uma vez que seus membros apresentam aspectos morfológico, ecológicos e distribuição geográfica distintos e contrastantes. A filogenia resultante indica que Callistomys não é proximamente relacionado aos outros equimídeos arborícolas e sugere que o hábito arborícolas evoluiu mais de uma vez na família. O segundo capítulo investiga aspectos da filogenia, evolução e limites entre espécies de Phyllomys utilizando dois marcadores mitocondriais (CitB e COI) e três nucleares (GHR, RAG1 e vWF). Foram identificados três grupos principais de espécies: um com distribuição longitudinal pela porção central da Mata Atlântica (P. pattoni (P. mantiqueirensis, Phyllomys sp. 4)); e a partir daí dois outros grupos, um com distribuição na porção norte da Mata Atlântica (Phyllomys sp. 2 (P. blainvilii (P. brasiliensis, P. lamarum))); e outro na porção sul (Phyllomys sp. 3 ((Phyllomys sp. 1, P. lundi), (Phyllomys sp. 5 (P. dasythrix (P. nigrispinus (P. sulinus, Phyllomys sp. 6)))))). Foram identificadas duas linhagens independentes representando possíveis espécies novas, elevando o potencial número de espécies do gênero de 17 para 19. As filogenias associadas aos dados de distribuição geográfica sugerem que a diversificação e distribuição das espécies de Phyllomys foi influenciada pela ação conjunta de vários fatores como atividade neotectônica, gradientes altitudinais e latitudinais e mudanças climáticas que atuaram desde o Mioceno, marcando os primeiros eventos de diversificação do gênero até as especiações mais recentes, no Pleistoceno. O terceiro capítulo avalia a variação genética, distribuição geográfica e status taxonômico da espécie Euryzygomaotmys spinosus utilizando dois marcadores mitocondriais (CitB e D-loop). Os resultados mostraram que E.spinosus apresenta distribuição em áreas de Mata Atlântica e adjacências ao sul do Rio Doce, no Brasil, Paraguai e Argentina, incluindo um registro confirmado no Cerrado. A espécie ocupa habitats muito diversos e pode ser considerada generalista. As populações são geneticamente estruturadas ao longo da sua distribuição e os dados genéticos corroboram a taxonomia atual que considera apenas uma espécie, E. spinosus, para o gênero.

Cultivo in vitro de Crambe abyssinica Hochst. : germinação, micropropagação, estabilidade genética e anatomia foliar

Crambe (Crambe abyssinica) pertence à família Brassicaceae, originário da Etiópia e principalmente destinado à produção de forragem (30 a 32% de proteína bruta). Atualmente, tem sido bastante cultivado visando à extração de óleo vegetal. Com os atuais incentivos à busca de fontes de energias renováveis, o cultivo de crambe vem ganhando papel de destaque na produção de biodiesel por suas diversas vantagens, como: (a) rápido ciclo de vida (colhida em torno de 90 dias); (b) alta produção de biomassa; (c) alta produtividade de sementes (1000 e 1500 kg ha-1); (d) menor custo de produção em relação a outras fontes oleaginosas, como, canola, girassol e soja; (e) um percentual de óleo total na semente entre 32 e 38%, superando, por exemplo, a soja; (f) potencial de fitorremediação, eficiente na descontaminação de arsênio, cromo e outros metais pesados; e (g) elevado percentual de ácido erúcico (50 a 60%) sendo útil na indústria de plástico e lubrificante. Devido aos poucos trabalhos realizados com crambe, abre-se um vasto campo de investigações científicas que tenham como objetivo desenvolver as potencialidades dessa cultura e, consequentemente, melhorar os aspectos agronômicos e tecnológicos para seu emprego na indústria de biodiesel. Nesse contexto, as técnicas de cultivo in vitro foram importantes tanto para a propagação massal, quanto como ferramenta para uma possível aplicação de outras técnicas biotecnológicas, contribuindo para uma produção homogênea, fiel e em larga escala. Portanto, este trabalho teve como objetivo geral avaliar as condições mais favoráveis à germinação, estabelecimento in vitro e micropropagação de Crambe abyssinica Hochst., além de verificar possíveis alterações genéticas e anatômicas, possibilitando a regeneração e produção de plântulas viáveis. Para a germinação e estabecimento in vitro de crambe, as condições mais favoráveis foram em meio B5 ou WPM, na presença ou ausência de pericarpo e na presença de luz. Na micropropagação dessa espécie, uma frequência satisfatória de regeneração de brotos foi obtida a partir de segmentos apicais utilizados como explante em meio contendo 5 μM de BAP (6- benzilaminopurina), e o alongamento foi satisfatório com 1 μM de GA3 (ácido giberélico). Os marcadores moleculares ISSR (Inter-Simples Sequence Repeats) utilizados para a análise da estabilidade genética indicaram que o segmento apical de crambe é um explante confiável para a micropropagação de plantas geneticamente verdadeiras (true-to-tipe), ou seja, mantém a estabilidade genética. As diversas fontes de citocininas e concentrações utilizadas neste trabalho não promoveram mudanças, no sentido de alterar a organização e/ou a espessura em relação ao controle, e as alterações observadas na estrutura e espessura das folhas dos tratamentos de aclimatização prejudicaram o processo de estabelecimento da plântula ex vitro. Contudo, existe a necessidade de um enraizamento e aclimatização eficiente para completa propagação in vitro de crambe. Portanto, este protocolo de regeneração de plantas in vitro de crambe pode ser útil no processo de criação e desenvolvimento de novas cultivares em um tempo mais curto e no melhoramento genético usando explantes apicais.

Estudo da Influencia de antioxidantes na avaliacao da estabilidade oxidativa de biodiesel pelo metodo petroOXY

O uso do biodiesel como um substituto total ou parcial do diesel de petróleo é significativo, entretanto a sua baixa estabilidade oxidativa é um ponto desfavorável. Portanto o uso de antioxidantes é viável desde que diminuam a velocidade de degradação promovido pela oxidação. Mas a ação de um antioxidante está relacionada com a composição química do biodiesel ao qual é adicionado. Considerando a importância e o crescimento da indústria de biodiesel, a necessidade de utilização de antioxidantes, e a busca por novas fontes como matérias primas, faz-se necessário estudar a eficiência de antioxidantes para o aumento da vida útil do biodiesel, além de avaliar novas culturas com potencial de produção como o pinhão manso (Jatropha curcas L.) e nabo forrageiro (Raphanus sativus L.). O objetivo deste trabalho foi avaliar os antioxidantes BHT (butilhidroxitolueno), PA (ácido pirogálico) e PG (galato de propila), em concentrações de 50, 200, 500, 1000 e 2000 mg/kg, nos biodiesel de pinhão manso, nabo forrageiro e soja, empregando a metodologia PetroOXY, ensaio acelerado de oxidação, para a determinação do seu período de indução. Os biodieseis foram obtidos através de reações de transesterificação, utilizando rota metílica, com rendimentos superiores a 80% e foram caracterizados através de alguns parâmetros físico-químicos. Foi observada a eficiência do uso de antioxidantes no aumento da vida útil do biodiesel. E com o aumento da concentração houve um aumento do período de indução. A eficiência do BHT foi sempre crescente com o aumento da concentração para todos os biodieseis enquanto que para o PG e PA houve uma diminuição da eficiência na maior concentração. A metodologia usada para avaliação da estabilidade oxidativa, PetroOXY, mostrou-se eficaz, de boa repetibilidade e reprodutibilidade, além de ser mais rápida e completa que o método Rancimat. Na concentração mais elevada, 2000 mg/kg, o melhor desempenho foi para o BHT, nas concentrações inferiores a 2000 mg/kg, a melhor eficiência foi para o PA ~ PG, nos três biodieseis estudados, soja, nabo forrageiro e pinhão manso.

Elaboração e análise de extrato hidrossolúvel de gergelim (Sesamum indicum)

O objetivo do presente estudo foi elaborar e caracterizar um extrato hidrossolúvel à base de gergelim para ser usado como possível substituto do leite de vaca e extrato de soja. Foi proposto um modelo de cinética de absorção de água durante a etapa de maceração no qual estimou o tempo ideal de batimento do gergelim macerado e se essa etapa influencia no rendimento do produto. Posteriormente com o objetivo de saber a influência do tempo de batimento (0,45 min a 14,55 min) e a concentração do extrato (1,925% a 23,07%) foram avaliadas através de um delineamento composto central rotacional (DCCR), ou seja, um delineamento 22 incluindo 4 ensaios nas condições axiais e 5 repetições no ponto central, totalizando 13 experimentos. Para todos os ensaios do delineamento realizou-se análises de viscosidade, cor, sólidos solúveis totais e rendimento. As mesmas análises foram realizadas em amostras comerciais de leite de vaca e extrato hidrossolúvel de soja com o intuito de comparação. Após a realização dessa etapa foi possível à seleção de algumas amostras para elaboração do extrato hidrossolúvel de gergelim e então realizou-se análises físico-químicas (proteína, cinzas, lipídios, carboidratos) e determinou-se a capacidade antioxidante por ABTS e teor de compostos fenólicos de tais amostras. Quanto à análise de rendimento não houve diferença significativa da quantidade de extrato obtido em diferentes temperaturas de maceração pelo teste de Tukey (p> 0,05). O DCCR foi realizado no programa Statistica e selecionaram-se os ensaios 1, 2, 6, 7, PC (ponto central) que foram as amostras que mais se assemelharam com as amostras comerciais estudadas. Nessas amostras realizou-se as análises físico-químicas além de capacidade antioxidante e compostos fenólicos. O conteúdo de sólidos totais na amostra 6 foi superior as demais amostras, diferindo estatisticamente das demais amostras (p> 0,05). Já para o teor de lipídios, cinzas e proteínas encontrados nas amostras 6 e PC foram maiores que as demais amostras, enquanto a amostra 7 exibiu o menor teor de lipídios e proteínas, considerando que o teor de cinzas das amostras 1, 2 e 7 foram estatisticamente iguais. O teor de carboidratos calculado por diferença foi superior nas amostras 1, 2 e 7 e com o menor valor na amostra 6. Os valores de capacidade antioxidante e compostos fenólicos não se diferenciaram estatisticamente entre si ao nível de 5% de probabilidade. Concluiu-se portanto que a etapa de maceração não influenciou no rendimento do produto final. A partir das análises físico-químicas pode-se concluir que o extrato hidrossolúvel de gergelim em determinadas amostras apresentou um melhor desempenho quanto ao valor nutricional comparado ao extrato de soja.

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.

Divergência entre genótipos de soja, cultivados em várzea irrigada

A divergência genética é um dos mais importantes parâmetros avaliados por melhoristas de plantas, na fase inicial de um programa de melhoramento genético. Diante disso, objetivou-se com este trabalho avaliar, por meio de técnicas multivariadas, a divergência genética entre 48 genótipos de soja, cultivados em várzea irrigada no Estado do Tocantins, com o intuito de identificar as combinações mais promissoras para produzir recombinações superiores, tanto destinados a produção de óleo e farelo, como do grupo especial, destinados ao consumo humano. O experimento foi conduzido no município de Formoso do Araguaia, TO, em cultivo de várzea irrigada na entressafra de 2010. O delineamento experimental foi o de blocos ao acaso, com quatro repetições. Verificou-se variabilidade entre os genótipos testados. Os resultados dos métodos de agrupamento de Tocher, UPGMA e Variáveis Canônicas foram concordantes entre si e detectaram quatro grupos distintos. As seguintes hibridações são promissoras para produção de grãos de soja destinados a óleo e farelo: M-Soy 8766, M-Soy 9144, A 7002 e M-Soy 9056 com Amaralina e cruzamentos entre M-Soy 8766, M-Soy 9144 e Amaralina com BRSMG 790A, BRS 257, BRS 216 e BRS 213 e são indicados visando a genótipos de soja especiais para alimentação humana.

Influence of foliar fertilization with manganese on germination, vigor and storage time of RR soybean seeds

ABSTRACTThis study aimed to evaluate the influence of foliar fertilizer doses containing Mn of phenological stages of suggested application in RR soybeans, to recover management damages with glyphosate at postemergence application on seed vigor in post-harvest and post six months storage. The seeds originated from a field experiment conducted , which included two applications of glyphosate, concomitant with foliar fertilizer in growth stages V4 and V6, with 0.00, 113.50 and 227.00 mg ha-1doses of Mn2+. Germination, GSI (Germination Speed Index), electrical conductivity tests and the first count of seeds were conducted. The application of Mn did not affect the physiological quality of RR soy in postharvest. However, in post-storage, higher doses of Mn had a negative effect on tests of abnormal seedlings, GSI and electrical conductivity. The applications of Mn, regardless of the developmental stage, did not interfere in the germination and first count tests, with and without storage. The electrical conductivity test showed a higher correlation with the seed germination test in the post-harvest treatment.