Evaluating plant breeding strategies by simulating gene action and dryland environment effects

Functional genomics is the systematic study of genome-wide effects of gene expression on organism growth and development with the ultimate aim of understanding how networks of genes influence traits. Here, we use a dynamic biophysical cropping systems model (APSIM-Sorg) to generate a state space of genotype performance based on 15 genes controlling four adaptive traits and then search this spice using a quantitative genetics model of a plant breeding program (QU-GENE) to simulate recurrent selection. Complex epistatic and gene X environment effects were generated for yield even though gene action at the trait level had been defined as simple additive effects. Given alternative breeding strategies that restricted either the cultivar maturity type or the drought environment type, the positive (+) alleles for 15 genes associated with the four adaptive traits were accumulated at different rates over cycles of selection. While early maturing genotypes were favored in the Severe-Terminal drought environment type, late genotypes were favored in the Mild-Terminal and Midseason drought environment types. In the Severe-Terminal environment, there was an interaction of the stay-green (SG) trait with other traits: Selection for + alleles of the SG genes was delayed until + alleles for genes associated with the transpiration efficiency and osmotic adjustment traits had been fixed. Given limitations in our current understanding of trait interaction and genetic control, the results are not conclusive. However, they demonstrate how the per se complexity of gene X gene X environment interactions will challenge the application of genomics and marker-assisted selection in crop improvement for dryland adaptation.

Isolation and characterization of a cone snail protease with homology to CRISP proteins of the pathogenesis-related protein superfamily

The pathogenesis-related (PR) protein superfamily is widely distributed in the animal, plant, and fungal kingdoms and is implicated in human brain tumor growth and plant pathogenesis. The precise biological activity of PR proteins, however, has remained elusive. Here we report the characterization, cloning and structural homology modeling of Tex31 from the venom duct of Conus textile. Tex31 was isolated to >95% purity by activity-guided fractionation using a para-nitroanilide substrate based on the putative cleavage site residues found in the propeptide precursor of conotoxin TxVIA. Tex31 requires four residues including a leucine N-terminal of the cleavage site for efficient substrate processing. The sequence of Tex31 was determined using two degenerate PCR primers designed from N-terminal and tryptic digest Edman sequences. A BLAST search revealed that Tex31 was a member of the PR protein superfamily and most closely related to the CRISP family of mammalian proteins that have a cysteine-rich C-terminal tail. A homology model constructed from two PR proteins revealed that the likely catalytic residues in Tex31 fall within a structurally conserved domain found in PR proteins. Thus, it is possible that other PR proteins may also be substrate-specific proteases.

SPAnDX: a process-based population dynamics model to explore management and climate change impacts on an invasive alien plant, Acacia nilotica

This paper describes a process-based metapopulation dynamics and phenology model of prickly acacia, Acacia nilotica, an invasive alien species in Australia. The model, SPAnDX, describes the interactions between riparian and upland sub-populations of A. nilotica within livestock paddocks, including the effects of extrinsic factors such as temperature, soil moisture availability and atmospheric concentrations of carbon dioxide. The model includes the effects of management events such as changing the livestock species or stocking rate, applying fire, and herbicide application. The predicted population behaviour of A. nilotica was sensitive to climate. Using 35 years daily weather datasets for five representative sites spanning the range of conditions that A. nilotica is found in Australia, the model predicted biomass levels that closely accord with expected values at each site. SPAnDX can be used as a decision-support tool in integrated weed management, and to explore the sensitivity of cultural management practices to climate change throughout the range of A. nilotica. The cohort-based DYMEX modelling package used to build and run SPAnDX provided several advantages over more traditional population modelling approaches (e.g. an appropriate specific formalism (discrete time, cohort-based, process-oriented), user-friendly graphical environment, extensible library of reusable components, and useful and flexible input/output support framework). (C) 2003 Published by Elsevier Science B.V.

The AF-1 Domain of the Orphan Nuclear Receptor NOR-1 Mediates Trans-activation, Coactivator Recruitment, and Activation by the Purine Anti-metabolite 6-Mercaptopurine

NOR-1/NR4A3 is an orphan member of the nuclear hormone receptor superfamily. NOR-1 and its close relatives Nurr1 and Nur77 are members of the NR4A subgroup of nuclear receptors. Members of the NR4A subgroup are induced through multiple signal transduction pathways. They have been implicated in cell proliferation, differentiation, T-cell apoptosis, chondrosarcomas, neurological disorders, inflammation, and atherogenesis. However, the mechanism of transcriptional activation, coactivator recruitment, and agonist-mediated activation remain obscure. Hence, we examined the molecular basis of NOR-1-mediated activation. We observed that NOR-1 trans-activates gene expression in a cell- and target-specific manner; moreover, it operates in an activation function (AF)-1-dependent manner. The N-terminal AF-1 domain delimited to between amino acids 1 and 112, preferentially recruits the steroid receptor coactivator (SRC). Furthermore, SRC-2 modulates the activity of the AF-1 domain but not the C-terminal ligand binding domain (LBD). Homology modeling indicated that the NOR-1 LBD was substantially different from that of hRORbeta, a closely related AF-2-dependent receptor. In particular, the hydrophobic cleft characteristic of nuclear receptors was replaced with a very hydrophilic surface with a distinct topology. This observation may account for the inability of this nuclear receptor LBD to efficiently mediate cofactor recruitment and transcriptional activation. In contrast, the N-terminal AF-1 is necessary for cofactor recruitment and can independently conscript coactivators. Finally, we demonstrate that the purine anti-metabolite 6-mercaptopurine, a widely used antineoplastic and anti-inflammatory drug, activates NOR-1 in an AF-1-dependent manner. Additional 6-mercaptopurine analogs all efficiently activated NOR-1, suggesting that the signaling pathways that modulate proliferation via inhibition of de novo purine and/or nucleic acid biosynthesis are involved in the regulation NR4A activity. We hypothesize that the NR4A subgroup mediates the genotoxic stress response and suggest that this subgroup may function as sensors that respond to genotoxicity.

Configurações territoriais múltiplas: reflexões a partir de O Anti-édipo : capitalismo e esquizofrenia de Gilles Deleuze e Félix Guattari

Este texto lança algumas reflexões sobre os axiomas do capitalismo que permitem descodificar todas as convenções das sociedades chamadas “selvagens”, e realizar as promessas de poder das sociedades déspotas, “bárbaras”. Simultaneamente, o capitalismo, provoca uma multiplicação das fraturas territoriais e de globalizações de toda ordem. Nessa descodificação de todos os valores, os fluxos (sociais, econômicos, políticos) liberados pelo capitalismo hesitam entre, de um lado, uma descodificação que levaria a uma desterritorialização radical dos processos e, de outro lado, um reaparecimento e re-atualização conservadora desses fluxos liberados pelo próprio processo de “criação destrutiva”.

Estudo Químico-Biológico de Pyrostegia venusta (Ker Gawl.) Miers (Bignoniaceae)

Este trabalho descreve a investigação química e biológica do extrato bruto e das partições hexano e acetato de etila, das folhas de Pyrostegia venusta (Ker Gawl.) Miers, popularmente conhecida como “cipó de São João”. P. venusta é classificada botanicamente como uma liana de porte mediano, tendo como característica uma exuberante floração vermelha, e por isso, sendo utilizada como planta ornamental. Essa planta possui uma larga utilização na medicina popular, sendo utilizada no tratamento de vitiligo, diarreia, bronquite, resfriado, icterícia e infecções. Os objetivos deste trabalho foram identificar as classes de metabólitos secundários presentes, avaliar o potencial antioxidante das amostras de P. vesnuta (extrato bruto, frações acetato de etila e hexano), quantificar o teor de flavonoides no extrato bruto, verificar a segurança do uso dessa planta, em termos de viabilidade celular (VC) frente à macrófagos murinos (RAW 264.7) (ensaio de imunotoxicidade). Adicionalmente os resultados de viabilidade celular foram comparados com quatro compostos anti-inflamatórios comerciais (ácido acetilsalicílico, indometacina, betametasona e piroxicam), e testar o extrato bruto quanto à inibição de catepsinas K e V. Os testes de identificação fitoquímica confirmaram a presença de flavonoides, cumarinas e esteroides nas amostras. A metodologia cromatográfica associada à análises por espectrometria de massas, levou a identificação dos compostos: fitol (1), sitosterol (2), estigmasterol (3) e campesterol (4). O extrato bruto demonstrou ter atividade inibitória frente as duas catepsinas testadas (K e V). A fração acetato de etila foi a que apresentou maior atividade antioxidante nas metodologias de inibição do radical DPPH (IC50 38,62 μg/mL) e radical ABTS (IC50 27,58 μg/mL). O teor de flavonoides total para o extrato bruto foi de 148,5±7,65 μg/mg (14,85 % (m/m)), o que justifica a observada atividade antioxidante, já que estes possuem atividade antioxidante. As amostras de P. venusta obtiveram valores de VC maiores do que os anti-inflamatórios comerciais, estes apresentaram VC abaixo do controle negativo, assim como o extrato bruto e a fração acetato de etila, a fração hexano obteve valores acima do controle negativo, sendo estes os maiores resultados de VC entre as amostras de P. venusta.

Avaliação da reatividade de anticorpos anti-Toxoplasma gondii pela técnica de citometria de fluxo como indicadores de lesão ocular em soros de recém-nascidos com toxoplasmose congênita

A retinocoroidite é a manifestação mais comum causada pela infecção congênita por Toxoplasma gondii. Devido a gravidade das lesões oculares que podem até levar à perda completa da visão, a detecção precoce da toxoplasmose congênita e da lesão ocular são essenciais para o tratamento. Este trabalho possuiu o objetivo de avaliar a aplicabilidade da pesquisa de anticorpos IgG e das subclasses IgG1, IgG2, IgG3 e IgG4 anti-T. gondii por citometria de fluxo como marcador laboratorial das diferentes formas de lesões retinocoroidais na toxoplasmose congênita. Foram analisadas 88 amostras de soro de recém-nascidos com toxoplasmose congênita, sendo 25 sem lesão ocular (SL), 10 com lesão ocular ativa (RA), 26 com lesão ocular ativa e cicatricial (RAC) e 27 com lesão ocular cicatricial (RC). Foram também utilizadas 19 amostras de soro de recém-nascidos não infectados que apresentaram IgG positivo após o nascimento (NI). Essas amostras foram obtidas a partir de soros de recémnascidos participantes de um programa de triagem neonatal realizado em Minas Gerais realizado nos anos de 2006 e 2007. Os resultados demonstraram que os recém-nascidos com toxoplasmose congênita apresentam maior reatividade de anticorpos IgG total e subclasses IgG1, IgG2 e IgG3 do que indivíduos não infectados. No grupo não infectado, o único anticorpo com mais de 50% de indivíduos com alta reatividade de anticorpos foi IgG4. Ao comparar os grupos de indivíduos com toxoplasmose congênita, foi observado que o grupo RAC, seguido de RC, apresentou maior reatividade principalmente para os anticorpos IgG1 e IgG3 comparado aos recém-nascidos dos grupos RA e SL, enquanto que pacientes do grupo RA apresentaram maior reatividade para IgG4 do que indivíduos dos outros grupos. IgG1 foi a única subclasse capaz de diferenciar os grupos NI, SL dos grupos RAC e RC. Também foi avaliado o índice de avidez de IgG total, que não permitiu estabelecer nenhum critério de diferenciação das formas de lesão ocular causadas pelo T. gondii. Portanto, a citometria de fluxo demonstrou que pode ser um método laboratorial complementar para ser utilizado como indicador das diferentes lesões oculares causadas pela toxoplasmose congênita.

Pesquisa de anticorpos anti-PGL-I em pacientes infectados pelo HIV em área endêmica de hanseníase

Esse estudo investiga a infecção subclínica de Mycobacterium leprae em pacientes infectados e não infectados pelo HIV, através da dosagem de anticorpos anti-PGL-I, e avalia se existe uma possível correlação dos resultados sorológicos encontrados com o estado de imunossupressão dos pacientes infectados pelo HIV. Foi realizado um estudo transversal analítico em 350 pacientes infectados pelo HIV e em 350 pacientes não infectados pelo HIV para detecção de anticorpos IgM anti-PGL-I em região endêmica para hanseníase. Avaliou-se uma possível correlação do estado de imunossupressão dos pacientes infectados pelo HIV (contagem de linfócitos CD4+, carga viral e uso ou não de terapia antirretroviral) com a soropositividade para PGLI. Dentre os pacientes infectados pelo HIV, 6% (21/350) apresentaram sorologia positiva para PGL-I e dos indivíduos não infectados pelo HIV, 29,1% (102/350) tinham PGL-I positivo. O grupo controle apresentou cerca de cinco vezes mais indivíduos com anticorpos anti-PGL-I do que o grupo infectado pelo HIV. Não houve diferença estatisticamente significativa na correlação do estado de imunossupressão do paciente com o resultado da sorologia anti-PGL-I. Houve uma menor produção de anticorpos anti-PGL-I em indivíduos infectados pelo HIV, o que pode indicar uma baixa taxa de infecção subclínica por M. leprae, ou uma baixa produtividade específica desses anticorpos, ou ambas as hipóteses. A desregulação de linfócitos B em indivíduos infectados pelo HIV pode ser a causa da baixa produção de anticorpos anti-PGL-I. Não houve correlação do estado de imunossupressão do paciente com o resultado da sorologia anti-PGL-I.

Rinossinusites em crianças infectadas pelo HIV sob terapia anti-retroviral

A associação dos inibidores de protease (IP) à terapia anti-retroviral provocou mudanças importantes na morbidade e mortalidade de pacientes infectados pelo HIV. OBJETIVOS: Avaliar o impacto desta associação na prevalência de rinossinusite (RS) e na contagem sérica de linfócitos CD4 em crianças infectadas pelo HIV. CASUÍSTICA E MÉTODOS: A forma de estudo foi cross-sectional com 471 crianças infectadas pelo HIV. Em 1996, inibidores de protease foram liberados para terapia anti-retroviral. Desta forma, dois grupos de crianças foram formados: as que não fizeram uso de IP e as que fizeram uso desta droga após 1996. A prevalência de RS e a contagem sérica de linfócitos CD4 foram comparadas entre estes grupos. RESULTADOS: 14,4% das crianças infectadas pelo HIV apresentaram RS. A RS crônica foi mais prevalente que a RS aguda em ambos os grupos. Crianças menores de 6 anos tratadas com a associação de IP apresentaram maior prevalência de RS aguda. A associação de IP esteve associada à maior contagem de linfócitos CD4 séricos com menor prevalência de RS crônica. CONCLUSÕES: A terapia com IP esteve associada ao aumento na contagem de linfócitos CD4. Crianças abaixo dos 6 anos em uso de IP apresentaram menor tendência à cronificação da doença.

Titulação de aloanticorpos anti-a e anti-b em gatos domésticos sem raça definida em Porto Alegre, Rio Grande do Sul, Brasil

A probabilidade de ocorrência de reação transfusional em um felino depende da prevalência local dos tipos sanguíneos felinos e dos títulos de aloanticorpos. A determinação dos títulos de aloanticorpos auxilia na estimativa do risco e da severidade de reação transfusional, após transfusão não compatível, em uma população de gatos. O objetivo deste trabalho foi determinar a titulação de aloanticorpos e o risco de possível reação transfusional, em felinos domésticos sem raça definida, da cidade de Porto Alegre. Foram selecionados aleatoriamente 100 gatos clinicamente saudáveis, sem raça definida e sem parentesco entre si e sem histórico de transfusão prévia. Amostras de sangue foram coletadas da veia jugular e a titulação de aloanticorpos foi determinada no soro de gatos com tipo sanguíneo previamente definido. O risco estimado foi calculado de acordo com estudos prévios. No presente trabalho, 82,5 e 100% dos gatos do tipo A e B, respectivamente, apresentaram titulação variada de aloanticorpos. Com base nos títulos encontrados, verificou-se que uma transfusão de sangue, do tipo A ou AB, em gatos do tipo B apresenta risco de 33,3% de reação aguda severa e de 66,7% de reação aguda leve, nos receptores felinos. A transfusão de sangue do tipo AB ou B em gatos do tipo A apresenta risco de reação aguda severa em 1,0%; reação aguda leve em 37,1% e destruição prematura dos eritrócitos em 44,3% dos receptores felinos.

Uniformity of liquid distribution in the canopy of the bean plant, using the spectrophotometric analysis

Fungal diseases are important factors limiting common bean yield. White mold is one of the main diseases caused by soil pathogens. The objective of this study was to quantify the distribution of a fungicide solution sprayed into the canopy of bean plants by spectrophotometry, using a boom sprayer with and without air assistance. The experiment was arranged in a 2 x 2 x 2 factorial (two types of nozzles, two application rates, and air assistance on and off) randomized block design with four replications. Air assistance influenced the deposition of solution on the bean plant and yield increased significantly with the increased rate of application and air assistance in the boom sprayer.

Lignification of the plant and seed quality of RR soybeans sprayed with herbicide glyphosate

Differences in levels of lignin in the plant between conventional and transgenic cultivars RR has been reported by several authors, however, there are few studies evaluating the influence of spraying of glyphosate on the lignin in the plant and RR soybean seeds. The aim of this study was to evaluate the physiological quality of RR transgenic soybean seeds and the lignin contents of plants sprayed with the herbicide glyphosate. The assays were conducted both in greenhouse and field in the municipality of Lavras, MG, in the agricultural year 2007/08. The experiment was arranged in a splitplot design with four replicates, considering the treatments hand weeding and herbicide glyphosate as plots, and five RR soybean cultivars (BRS 245 RR, BRS 247 RR, Valiosa RR, Silvânia RR and Baliza RR) as splitplots. In the greenhouse, the cultivars tested were BRS 245 RR and Valiosa RR in a randomized block design with four replicates. The sprayings were carried out at stages V3, V7 and early R5 (3L/ha). The 1000 seed weight, mechanical injury, germination and germination velocity index, emergence velocity index, accelerated aging, electrical conductivity and water soaking seed test, lignin content in the seed coat, in the stem and legumes were determined. The spraying of glyphosate herbicide, in greenhouse and field, did not alter the physiological quality of seeds and the lignin contents in the plant.

Agronomic performance of 27 cocoa progenies and plant selection based on productivity, self-compatibility and disease resistance

The objective of the present work was to evaluate 27 progenies of cocoa crosses considering the agronomic traits and select F1 plants within superior crosses. The experiment was installed in March 2005, in the Experimental Station Joaquim Bahiana (ESJOB), in Itajuipe, Bahia. The area of the experiment is of approximately 3 ha, with a total of 3240 plants. Thirteen evaluations of vegetative brooms, five of cushion brooms and 15 of number of pods per plant were accomplished. Thirty pollinations were made for each selected plant to test for self-compatibility. The production, based on the number of pods per plant, and resistance to witches´ broom indicated CEPEC 94 x CCN 10, RB 39 x CCN 51 and CCN 10 x VB 1151 as superior progenies. All selections tested were self-compatible. The analyses of progenies and individual tree data, associated to visual field observations, allowed the selection of 17 plants which were included in a network of regional tests to determine the phenotypic stability.

Silicon in plant disease control

All essential nutrients can affect the incidence and severity of plant diseases. Although silicon (Si) is not considered as an essential nutrient for plants, it stands out for its potential to decrease disease intensity in many crops. The mechanism of Si action in plant resistance is still unclear. Si deposition in plant cell walls raised the hypothesis of a possible physical barrier to pathogen penetration. However, the increased activity of phenolic compounds, polyphenol oxidases and peroxidases in plants treated with Si demonstrates the involvement of this element in the induction of plant defense responses. The studies examined in this review address the role of Si in disease control and the possible mechanisms involved in the mode of Si action in disease resistance in plants.