Seawater carbonate chemistry and giant kelp Macrocystis pyrifera reproduction processes during experiments, 2011

The worldwide effects of ocean acidification (OA) on marine species are a growing concern. In temperate coastal seas, seaweeds are dominant primary producers that create complex habitats and supply energy to higher trophic levels. Studies on OA and macroalgae have focused on calcifying species and adult stages but, critically, they have overlooked the microscopic stages of the reproductive life cycle, which, for other anthropogenic stress e.g. UV-B radiation, are the most susceptible life-history phase. Also, environmental cues and stressors can cause changes in the sex ratio which has implications for the mating system and recruitment success. Here, we report the effects of pH (7.59-8.50) on meiospore germination and sex determination for the giant kelp, Macrocystis pyrifera (Laminariales), in the presence and absence of additional dissolved inorganic carbon (DIC). Lowered pH (7.59-7.60, using HCl-only) caused a significant reduction in germination, while added DIC had the opposite effect, indicating that increased CO2 at lower pH ameliorates physiological stress. This finding also highlights the importance of appropriate manipulation of seawater carbonate chemistry when testing the effects of ocean acidification on photosynthetic organisms. The proportion of male to female gametophytes did not vary significantly between treatments suggesting that pH was not a primary environmental modulator of sex. Relative to the baseline (pH 8.19), gametophytes were 32% larger under moderate OA (pH 7.86) compared to their size (10% increase) under extreme OA (pH 7.61). This study suggests that metabolically-active cells can compensate for the acidification of seawater. This homeostatic function minimises the negative effects of lower pH (high H+ ions) on cellular activity. The 6-9% reduction in germination success under extreme OA suggests that meiospores of M.pyrifera may be resistant to future ocean acidification.

Rapid evolution of sex-related genes in Chlamydomonas

Biological speciation ultimately results in prezygotic isolation—the inability of incipient species to mate with one another–but little is understood about the selection pressures and genetic changes that generate this outcome. The genus Chlamydomonas comprises numerous species of unicellular green algae, including numerous geographic isolates of the species C. reinhardtii. This diverse collection has allowed us to analyze the evolution of two sex-related genes: the mid gene of C. reinhardtii, which determines whether a gamete is mating-type plus or minus, and the fus1 gene, which dictates a cell surface glycoprotein utilized by C. reinhardtii plus gametes to recognize minus gametes. Low stringency Southern analyses failed to detect any fus1 homologs in other Chlamydomonas species and detected only one mid homolog, documenting that both genes have diverged extensively during the evolution of the lineage. The one mid homolog was found in C. incerta, the species in culture that is most closely related to C. reinhardtii. Its mid gene carries numerous nonsynonymous and synonymous codon changes compared with the C. reinhardtii mid gene. In contrast, very high sequence conservation of both the mid and fus1 sequences is found in natural isolates of C. reinhardtii, indicating that the genes are not free to drift within a species but do diverge dramatically between species. Striking divergence of sex determination and mate recognition genes also has been encountered in a number of other eukaryotic phyla, suggesting that unique, and as yet unidentified, selection pressures act on these classes of genes during the speciation process.

Distinct mechanisms of splicing regulation in vivo by the Drosophila protein Sex-lethal

The protein Sex-lethal (SXL) controls pre-mRNA splicing of two genes involved in Drosophila sex determination: transformer (tra) and the Sxl gene itself. Previous in vitro results indicated that SXL antagonizes the general splicing factor U2AF65 to regulate splicing of tra. In this report, we have used transgenic flies expressing chimeric proteins between SXL and the effector domain of U2AF65 to study the mechanisms of splicing regulation by SXL in vivo. Conferring U2AF activity to SXL relieves its inhibitory activity on tra splicing but not on Sxl splicing. Therefore, antagonizing U2AF65 can explain tra splicing regulation both in vitro and in vivo, but this mechanism cannot explain splicing regulation of Sxl pre-mRNA. These results are a direct proof that Sxl, the master regulatory gene in sex determination, has multiple and separable activities in the regulation of pre-mRNA splicing.

La riproduzione nei rettili: nuove prospettive e sviluppi futuri

L’allevamento in cattività dei rettili è in costante crescita negli ultimi anni e richiede conoscenze mediche sempre più specialistiche per far fronte ai numerosi problemi legati a questi animali. Il corretto approccio medico prevede una profonda conoscenza delle specie prese in esame dal momento che la maggior parte delle problematiche riproduttive di questi animali sono legate ad una non corretta gestione dei riproduttori. L’apparato riproduttore dei rettili è estremamente vario a seconda delle specie prese in considerazione. Sauri ed ofidi possiedono due organi copulatori denominati emipeni e posizionati alla base della coda caudalmente alla cloaca che vengono estroflessi alternativamente durante l’accoppiamento per veicolare lo spera all’interno della cloaca della femmina. In questi animali il segmento posteriore renale è chiamato segmento sessuale, perché contribuisce alla formazione del fluido seminale. Tale porzione, durante la stagione dell’accoppiamento, diventa più voluminosa e cambia drasticamente colore, tanto che può essere confusa con una manifestazione patologica. I cheloni al contrario possiedono un unico pene che non viene coinvolto nella minzione. In questi animali. I testicoli sono due e sono situati all’interno della cavità celomatica in posizione cranioventrale rispetto ai reni. I testicoli possono variare notevolmente sia come forma che come dimensione a seconda del periodo dell’anno. Il ciclo estrale dei rettili è regolato, come pure nei mammiferi, dagli ormoni steroidei. La variazione di questi ormoni a livello ematico è stata studiato da diversi autori con il risultato di aver dimostrato come la variazione dei dosaggi degli stessi determini l’alternanza delle varie fasi del ciclo riproduttivo. La relazione tra presenza di uova (anche placentari) ed alti livelli di progesterone suggerisce che questo ormone gioca un ruolo importante nelle riproduzione delle specie ovipare per esempio stimolando la vascolarizzazione degli ovidutti durante i tre mesi in cui si ha lo sviluppo delle uova. Il 17-beta estradiolo è stato descritto come un ormone vitellogenico grazie alla sua capacità di promuovere lo sviluppo dei follicoli e la formazione di strati protettivi dell’uovo. L’aumento del livello di estradiolo osservato esclusivamente nelle femmine in fase vitellogenica è direttamente responsabile della mobilizzazione delle riserve materne in questa fase del ciclo. Va sottolineato come il progesterone sia in effetti un antagonista dell’estradiolo, riducendo la vitellogenesi e intensificando gli scambi materno fetali a livello di ovidutto. Le prostaglandine (PG) costituiscono un gruppo di molecole di origine lipidica biologicamente attive, sintetizzate sotto varie forme chimiche. Sono noti numerosi gruppi di prostaglandine ed è risputo che pesci, anfibi, rettili e mammiferi sintetizzano una o più prostaglandine partendo da acidi grassi precursori. Queste sostanze anche nei rettili agiscono sulla mucosa dell’utero aumentandone le contrazioni e sui corpi lutei determinandone la lisi. La maturità sessuale dei rettili, dipende principalmente dalla taglia piuttosto che dall’età effettiva dell’animale. In cattività, l’alimentazione e le cure dell’allevatore, possono giocare un ruolo fondamentale nel raggiungimento della taglia necessaria all’animale per maturare sessualmente. Spesso, un animale d’allevamento raggiunge prima la maturità sessuale rispetto ai suoi simili in natura. La maggior parte dei rettili sono ovipari, ovvero depongono uova con guscio sulla sabbia o in nidi creati appositamente. La condizione di ovoviviparità è riscontrabile in alcuni rettili. Le uova, in questo caso, vengono ritenute all’interno del corpo, fino alla nascita della progenie. Questa può essere considerata una strategia evolutiva di alcuni animali, che in condizioni climatiche favorevoli effettuano l’ovo deposizione, ma se il clima non lo permette, ritengono le uova fino alla nascita della prole. Alcuni serpenti e lucertole sono vivipari, ciò significa che l’embrione si sviluppa all’interno del corpo dell’animale e che è presente una placenta. I piccoli fuoriescono dal corpo dell’animale vivi e reattivi. La partenogenesi è una modalità di riproduzione asessuata, in cui si ha lo sviluppo dell’uovo senza che sia avvenuta la fecondazione. Trenta specie di lucertole e alcuni serpenti possono riprodursi con questo metodo. Cnemidophorus uniparens, C. velox e C. teselatus alternano la partenogenesi a una riproduzione sessuata, a seconda della disponibilità del maschio. La maggior parte dei rettili non mostra alcuna cura materna per le uova o per i piccoli che vengono abbandonati al momento della nascita. Esistono tuttavia eccezioni a questa regola generale infatti alcune specie di pitoni covano le uova fino al momento della schiusa proteggendole dai predatori e garantendo la giusta temperatura e umidità. Comportamenti di guardia al nido sono poi stati documentati in numerosi rettili, sia cheloni che sauri che ofidi. Nella maggior parte delle tartarughe, la riproduzione è legata alla stagione. Condizioni favorevoli, possono essere la stagione primaverile nelle zone temperate o la stagione umida nelle aree tropicali. In cattività, per riprodurre queste condizioni, è necessario fornire, dopo un periodo di ibernazione, un aumento del fotoperiodo e della temperatura. L’ atteggiamento del maschio durante il corteggiamento è di notevole aggressività, sia nei confronti degli altri maschi, con i quali combatte copiosamente, colpendoli con la corazza e cercando di rovesciare sul dorso l’avversario, sia nei confronti della femmina. Infatti prima della copulazione, il maschio insegue la femmina, la sperona, la morde alla testa e alle zampe e infine la immobilizza contro un ostacolo. Il comportamento durante la gravidanza è facilmente riconoscibile. La femmina tende ad essere molto agitata, è aggressiva nei confronti delle altre femmine e inizia a scavare buche due settimane prima della deposizione. La femmina gravida costruisce il nido in diverse ore. Scava, con gli arti anteriori, buche nel terreno e vi depone le uova, ricoprendole di terriccio e foglie con gli arti posteriori. A volte, le tartarughe possono trattenere le uova, arrestando lo sviluppo embrionale della prole per anni quando non trovano le condizioni adatte a nidificare. Lo sperma, inoltre, può essere immagazzinato nell’ovidotto fino a sei anni, quindi la deposizione di uova fertilizzate può verificarsi senza che sia avvenuto l’accoppiamento durante quel ciclo riproduttivo. I comportamenti riproduttivi di tutte le specie di lucertole dipendono principalmente dalla variazione stagionale, correlata al cambiamento di temperatura e del fotoperiodo. Per questo, se si vuole far riprodurre questi animali in cattività, è necessario valutare per ogni specie una temperatura e un’illuminazione adeguata. Durante il periodo riproduttivo, un atteggiamento caratteristico di diverse specie di lucertole è quello di riprodurre particolari danze e movimenti ritmici della testa. In alcune specie, possiamo notare il gesto di estendere e retrarre il gozzo per mettere in evidenza la sua brillante colorazione e richiamare l’attenzione della femmina. L’aggressività dei maschi, durante la stagione dell’accoppiamento, è molto evidente, in alcuni casi però, anche le femmine tendono ad essere aggressive nei confronti delle altre femmine, specialmente durante l’ovo deposizione. La fertilizzazione è interna e durante la copulazione, gli spermatozoi sono depositati nella porzione anteriore della cloaca femminile, si spostano successivamente verso l’alto, dirigendosi nell’ovidotto, in circa 24-48 ore; qui, fertilizzano le uova che sono rilasciate nell’ovidotto dall’ovario. Negli ofidi il corteggiamento è molto importante e i comportamenti durante questa fase possono essere diversi da specie a specie. I feromoni specie specifici giocano un ruolo fondamentale nell’attrazione del partner, in particolar modo in colubridi e crotalidi. La femmina di queste specie emette una traccia odorifera, percepita e seguita dal maschio. Prima dell’accoppiamento, inoltre, il maschio si avvicina alla femmina e con la sua lingua bifida o con il mento, ne percorre tutto il corpo per captare i feromoni. Dopo tale comportamento, avviene la copulazione vera e propria con la apposizione delle cloache; gli emipeni vengono utilizzati alternativamente e volontariamente dal maschio. Durante l’ovulazione, il serpente aumenterà di volume nella sua metà posteriore e contrazioni muscolari favoriranno lo spostamento delle uova negli ovidotti. In generale, se l’animale è oviparo, avverrà una muta precedente alla ovo deposizione, che avviene prevalentemente di notte. Gli spermatozoi dei rettili sono morfologicamente simili a quelli di forme superiori di invertebrati. La fecondazione delle uova, da parte di spermatozoi immagazzinati nel tratto riproduttivo femminile, è solitamente possibile anche dopo mesi o perfino anni dall’accoppiamento. La ritenzione dei gameti maschili vitali è detta amphigonia retardata e si ritiene che questa caratteristica offra molti benefici per la sopravvivenza delle specie essendo un adattamento molto utile alle condizioni ambientali quando c’è una relativa scarsità di maschi conspecifici disponibili. Nell’allevamento dei rettili in cattività un accurato monitoraggio dei riproduttori presenta una duplice importanza. Permette di sopperire ad eventuali errori di management nel caso di mancata fertilizzazione e inoltre permette di capire quale sia il grado di sviluppo del prodotto del concepimento e quindi di stabilire quale sia il giorno previsto per la deposizione. Le moderne tecniche di monitoraggio e l’esperienza acquisita in questi ultimi anni permettono inoltre di valutare in modo preciso lo sviluppo follicolare e quindi di stabilire quale sia il periodo migliore per l’accoppiamento. Il dimorfismo sessuale nei serpenti è raro e anche quando presente è poco evidente. Solitamente nei maschi, la coda risulta essere più larga rispetto a quella della femmina in quanto nel segmento post-cloacale vi sono alloggiati gli emipeni. Il maschio inoltre, è generalmente più piccolo della femmina a parità di età. Molti cheloni sono sessualmente dimorfici sebbene i caratteri sessuali secondari siano poco apprezzabili nei soggetti giovani e diventino più evidenti dopo la pubertà. In alcune specie si deve aspettare per più di 10 anni prima che il dimorfismo sia evidente. Le tartarughe di sesso maschile tendono ad avere un pene di grosse dimensioni che può essere estroflesso in caso di situazioni particolarmente stressanti. I maschi sessualmente maturi di molte specie di tartarughe inoltre tendono ad avere una coda più lunga e più spessa rispetto alle femmine di pari dimensioni e la distanza tra il margine caudale del piastrone e l’apertura cloacale è maggiore rispetto alle femmine. Sebbene la determinazione del sesso sia spesso difficile nei soggetti giovani molti sauri adulti hanno dimorfismo sessuale evidente. Nonostante tutto comunque anche tra i sauri esistono molte specie come per esempio Tiliqua scincoides, Tiliqua intermedia, Gerrhosaurus major e Pogona vitticeps che anche in età adulta non mostrano alcun carattere sessuale secondario evidente rendendone molto difficile il riconoscimento del sesso. Per garantire un riconoscimento del sesso degli animali sono state messe a punto diverse tecniche di sessaggio che variano a seconda della specie presa in esame. L’eversione manuale degli emipeni è la più comune metodica utilizzata per il sessaggio dei giovani ofidi ed in particolare dei colubridi. I limiti di questa tecnica sono legati al fatto che può essere considerata attendibile al 100% solo nel caso di maschi riconosciuti positivi. L’eversione idrostatica degli emipeni esattamente come l’eversione manuale degli emipeni si basa sull’estroflessione di questi organi dalla base della coda, pertanto può essere utilizzata solo negli ofidi e in alcuni sauri. La procedura prevede l’iniezione di fluido sterile (preferibilmente soluzione salina isotonica) nella coda caudalmente all’eventuale posizione degli emipeni. Questa tecnica deve essere eseguita solo in casi eccezionali in quanto non è scevra da rischi. L’utilizzo di sonde cloacali è il principale metodo di sessaggio per gli ofidi adulti e per i sauri di grosse dimensioni. Per questa metodica si utilizzano sonde metalliche dello spessore adeguato al paziente e con punta smussa. Nei soggetti di genere maschile la sonda penetra agevolmente al contrario di quello che accade nelle femmine. Anche gli esami radiografici possono rendersi utili per il sessaggio di alcune specie di Varani (Varanus achanturus, V. komodoensis, V. olivaceus, V. gouldi, V. salvadorii ecc.) in quanto questi animali possiedono zone di mineralizzazione dei tessuti molli (“hemibacula”) che possono essere facilmente individuate nei maschi. Diversi studi riportano come il rapporto tra estradiolo e androgeni nel plasma o nel liquido amniotico sia un possibile metodo per identificare il genere sessuale delle tartarughe. Per effettuare il dosaggio ormonale, è necessario prelevare un campione di sangue di almeno 1 ml ad animale aspetto che rende praticamente impossibile utilizzare questo metodo di sessaggio nelle tartarughe molto piccole e nei neonati. L’ecografia, volta al ritrovamento degli emipeni, sembra essere un metodo molto preciso, per la determinazione del sesso nei serpenti. Uno studio compiuto presso il dipartimento di Scienze Medico Veterinarie dell’Università di Parma, ha dimostrato come questo metodo abbia una sensibilità, una specificità e un valore predittivo positivo e negativo pari al 100%. La radiografia con mezzo di contrasto e la tomografia computerizzata possono essere utilizzate nel sessaggio dei sauri, con buoni risultati. Uno studio, compiuto dal dipartimento di Scienze Medico Veterinarie, dell’Università di Parma, ha voluto mettere a confronto diverse tecniche di sessaggio nei sauri, tra cui l’ecografia, la radiografia con e senza mezzo di contrasto e la tomografia computerizzata con e senza mezzo di contrasto. I risultati ottenuti, hanno dimostrato come l’ecografia non sia il mezzo più affidabile per il riconoscimento degli emipeni e quindi del sesso dell’animale, mentre la radiografia e la tomografia computerizza con mezzo di contrasto siano tecniche affidabili e accurate in queste specie. Un metodo valido e facilmente realizzabile per il sessaggio dei cheloni anche prepuberi è la cistoscopia. In un recente studio la cistoscopia è stata effettuata su quindici cheloni deceduti e venticinque cheloni vivi, anestetizzati. In generale, questo metodo si è dimostrato non invasivo per le tartarughe, facilmente ripetibile in diversi tipi di tartarughe e di breve durata. Tra le principali patologie riproduttive dei rettili le distocie sono sicuramente quelle che presentano una maggior frequenza. Quando si parla di distocia nei rettili, si intendono tutte quelle situazioni in cui si ha una mancata espulsione e deposizione del prodotto del concepimento entro tempi fisiologici. Questa patologia è complessa e può dipendere da diverse cause. Inoltre può sfociare in malattie sistemiche a volte molto severe. Le distocie possono essere classificate in ostruttive e non ostruttive in base alle cause. Si parla di distocia ostruttiva quando si verificano delle condizioni per cui viene impedito il corretto passaggio delle uova lungo il tratto riproduttivo (Fig.13). Le cause possono dipendere dalla madre o dalle caratteristiche delle uova. Nel caso di distocia non ostruttiva le uova rinvenute sono solitamente di dimensioni normali e la conformazione anatomica della madre è fisiologica. L’eziologia è da ricercare in difetti comportamentali, ambientali e patologici. Non esistono sintomi specifici e patognomonici di distocia. La malattia diviene evidente e conclamata solamente in presenza di complicazioni. Gli approcci terapeutici possibili sono vari a seconda della specie animale e della situazione. Fornire un’area adeguata per la nidiata: se la distocia non è ostruttiva si può cercare di incoraggiare l’animale a deporre autonomamente le uova creando un idoneo luogo di deposizione. Il trattamento medico prevede la stimolazione della deposizione delle uova ritenute mediante l’induzione con ossitocina. L’ossitocina viene somministrata alle dosi di 1/3 UI/kg per via intramuscolare. Uno studio condotto presso l’Università veterinaria di Parma ha comparato le somministrazioni di ossitocina per via intramuscolare e per via intravenosa, confrontando le tempistiche con le quali incominciano le contrazioni e avviene la completa ovodeposizione e dimostrando come per via intravenosa sia possibile somministrare dosi più basse rispetto a quelle riportate solitamente in letteratura ottenendo comunque un ottimo risultato. Nel caso in cui il trattamento farmacologico dovesse fallire o non fosse attuabile, oppure in casi di distocia ostruttiva è possibile ricorrere alla chirurgia. Per stasi follicolare si intende la incapacità di produrre sufficiente quantità di progesterone da corpi lutei perfettamente funzionanti. Come per la distocia, l’eziologia della stasi follicolare è variegata e molto ampia: le cause possono essere sia ambientali che patologiche. La diagnosi clinica viene fatta essenzialmente per esclusione. Come per la distocia, anche in questo caso l’anamnesi e la raccolta del maggior quantitativo di informazioni è fondamentale per indirizzarsi verso il riconoscimento della patologia. Per prolasso si intende la fuoriuscita di un organo attraverso un orifizio del corpo. Nei rettili, diversi organi possono prolassare attraverso la cloaca: la porzione terminale dell’apparato gastroenterico, la vescica urinaria, il pene nel maschio (cheloni) e gli ovidutti nella femmina. In sauri e ofidi gli emipeni possono prolassare dalle rispettive tasche in seguito ad eccesiva attività sessuale97. La corretta identificazione del viscere prolassato è estremamente importante e deve essere effettuata prima di decidere qualsiasi tipologia di trattamento ed intervento. Nei casi acuti e non complicati è possibile la riduzione manuale dell’organo, dopo un accurato lavaggio e attenta pulizia. Se questo non dovesse essere possibile, l’utilizzo di lubrificanti e pomate antibiotiche garantisce all’organo una protezione efficiente. Nel caso in cui non si sia potuto intervenire celermente e l’organo sia andato incontro a infezione e congestione venosa prolungata con conseguente necrosi, l’unica soluzione è l’amputazione

Sex of offspring : a modern discovery of a primeval law /

Mode of access: Internet.

Temperature-dependent sex ratio in a bird

To our knowledge, there is, so far, no evidence that incubation temperature can affect sex ratios in birds, although this is common in reptiles. Here, we show that incubation temperature does affect sex ratios in megapodes, which are exceptional among birds because they use environmental heat sources for incubation. In the Australian brush-turkey Alectura lathami, a mound-building megapode, more males hatch at low incubation temperatures and more females hatch at high temperatures, whereas the proportion is 1 : 1 at the average temperature found in natural mounds. Chicks from lower temperatures weigh less, which probably affects offspring survival, but are not smaller. Megapodes possess heteromorphic sex chromosomes like other birds, which eliminates temperature-dependent sex determination, as described for reptiles, as the mechanism behind the skewed sex ratios at high and low temperatures. Instead, our data suggest a sex-biased temperature-sensitive embryo mortality because mortality was greater at the lower and higher temperatures, and minimal at the middle temperature where the sex ratio was 1 : 1.

Sox8 is expressed at similar levels in gonads of both sexes during the sex determining period in turtles

A critical gene involved in mammalian sex determination and differentiation is the Sty-related gene Sox9. In reptiles, Sox9 resembles that of mammals in both structure and expression pattern in the developing gonad, but a causal role in male sex determination has not been established. A closely related gene, Sox8, is conserved in human, mouse, and trout and is expressed in developing testes and not developing ovaries in mouse. In this study, we tested the possibility of Sox8 being important for sex determination or sex differentiation in the red-eared slider turtle Trachemys scripta, in which sex is determined by egg incubation temperature between stages 15 and 20. We cloned partial turtle Sox8 and anti-Mullerian hormone (Amh) cDNAs, and analyzed the expression patterns of these genes in developing gonads by reverse transcriptase-polymerase chain reaction and whole-mount in situ hybridization. While Amh is expressed more strongly in males than in females at stage 17, Sox8 is expressed at similar levels in males and females throughout the sex-determining period. These observations suggest that differential transcription of Sill is not responsible for regulation of Amh, nor responsible for sex determination in turtle. (C) 2004 Wiley-Liss, Inc.

Delayed Sry and Sox9 expression in developing mouse gonads underlies B6-Y-DOM sex reversal

The phenomenon of B6-Y-DOM sex reversal arises when certain variants of the Mus domesticus Y chromosome are crossed onto the genetic background of the C57BL/6J (136) inbred mouse strain, which normally carries a Mus musculus-derived Y chromosome. While the sex reversal has been assumed to involve strain-specific variations in structure or expression of Sry, the actual cause has not been identified. Here we used in situ hybridization to study expression of Sry, and the critical downstream gene Sox9, in strains containing different chromosome combinations to investigate the cause of B6-Y-DOM sex reversal. Our findings establish that a delay of expression of Sry(DOM) relative to Sry(B6) underlies B6-Y-DOM sex reversal and provide the first molecular confirmation that Sry must act during a critical time window to appropriately activate Sox9 and effect male testis determination before the onset of the ovarian-determining pathway. (C) 2004 Elsevier Inc. All rights reserved.

A novel cis-acting element, ESP, contributes to high-level endosperm-specific expression in an oat globulin promoter

To examine the genetic controls of endosperm (ES) specificity, several cereal seed storage protein (SSP) promoters were isolated and studied using a transient expression analysis system. An oat globulin promoter (AsGlo1) capable of driving strong ES-specific expression in barley and wheat was identified. Progressive 5' deletions and cis element mutations demonstrated that the mechanism of specificity in the AsGlo1 promoter was distinct from that observed in glutelin and prolamin promoters. A novel interrupted palindromic sequence, ACATGTCAT-CATGT, was required for ES specificity and substantially contributed to expression strength of the AsGlo1 promoter. This sequence was termed the endosperm specificity palindrome (ESP) element. The GCN4 element, which has previously been shown to be required for ES specificity in cereal SSP promoters, had a quantitative role but was not required for tissue specificity. The 960-bp AsGlo1 promoter and a 251-bp deletion containing the ESP element also drove ES-specific expression in stably transformed barley. Reporter gene protein accumulated at very high levels (10% of total soluble protein) in ES tissues of plants transformed with an AsGlo1:GFP construct. Expression strength and tissue specificity were maintained over five transgenic generations. These attributes make the AsGlo1 promoter an ideal promoter for biotechnology applications. In conjunction with previous findings, our data demonstrate that there is more than one genetically distinct mechanism by which ES specificity can be achieved in cereal SSP promoters, and also suggest that there is redundancy between transcriptional and post-transcriptional tissue specificity mechanisms in cereal globulin genes.

Spatial gene expression in the T-stage mouse metanephros

The E11.5 mouse metanephros is comprised of a T-stage ureteric epithelial tubule sub-divided into tip and trunk cells surrounded by metanephric mesenchyme (MM). Tip cells are induced to undergo branching morphogenesis by the MM. In contrast, signals within the mesenchyme surrounding the trunk prevent ectopic branching of this region. In order to identify novel genes involved in the molecular regulation of branching morphogenesis we compared the gene expression profiles of isolated tip, trunk and MM cells using Compugen mouse long oligo microarrays. We identified genes enriched in the tip epithelium, sim-1, Arg2, Tacstd1, Crlf-1 and BMP7; genes enriched in the trunk epithelium, Innp1, Itm2b, Mkrn1, SPARC, Emu2 and Gsta3 and genes spatially restricted to the mesenchyme surrounding the trunk, CSPG2 and CV-2, with overlapping and complimentary expression to BMP4, respectively. This study has identified genes spatially expressed in regions of the developing kidney involved in branching morphogenesis, nephrogenesis and the development of the collecting duct system, calyces, renal pelvis and ureter. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Agrobacterium rhizogenes transformation of the Phaseolus spp.: A tool for functional genomics

A fast, reproducible, and efficient transformation procedure employing Agrobacterium rhizogenes was developed for Phaseolus vulgaris L. wild accessions, landraces, and cultivars and for three other species belonging to the genus Phaseolus: R coccineus, P lunatus, and P acutifolius. Induced hairy roots are robust and grow quickly. The transformation frequency is between 75 and 90% based on the 35-S promoter-driven green fluorescent protein and beta-glucuronidase expression reporter constructs. When inoculated with Rhizobium tropici, transgenic roots induce normal determinate nodules that fix nitrogen as efficiently as inoculated standard roots. The A. rhizogenes-induced hairy root transformation in the genus Phaseolus sets the foundation for functional genomics programs focused on root physiology, root metabolism, and root-microbe interactions.

Sand and nest temperatures and an estimate of hatchling sex ratio from the Heron Island green turtle (Chelonia mydas) rookery, Southern Great Barrier Reef

Sand and nest temperatures were monitored during the 2002-2003 nesting season of the green turtle, Chelonia mydas, at Heron Island, Great Barrier Reef, Australia. Sand temperatures increased from similar to 24 degrees C early in the season to 27-29 degrees C in the middle, before decreasing again. Beach orientation affected sand temperature at nest depth throughout the season; the north facing beach remained 0.7 degrees C warmer than the east, which was 0.9 degrees C warmer than the south, but monitored nest temperatures were similar across all beaches. Sand temperature at 100 cm depth was cooler than at 40 cm early in the season, but this reversed at the end. Nest temperatures increased 2-4 degrees C above sand temperatures during the later half of incubation due to metabolic heating. Hatchling sex ratio inferred from nest temperature profiles indicated a strong female bias.

The origin of the pelagobenthic metazoan life cycle: what's sex got to do with it?

The biphasic (pelagobenthic) life cycle is found throughout the animal kingdom, and includes gametogenesis, embryogenesis, and metamorphosis. From a tangled web of hypotheses on the origin and evolution of the metazoan pelagobenthic life cycle, current opinion appears to favor a simple, larval-like holopelagic ancestor that independently settled multiple times to incorporate a benthic phase into the life cycle. This hypothesis derives originally from Haeckel's (1874) Gastraea theory of ontogeny recapitulating phylogeny, in which the gastrula is viewed as the recapitulation of a gastracan ancestor that evolved via selection on a simple, planktonic hollow ball of cells to develop the capacity to feed. Here, we propose an equally plausible hypothesis that the origin of the metazoan pelagobenthic life cycle was a direct consequence of sexual reproduction in a likely holobenthic ancestor. In doing so, we take into account new insights from poriferan development and from molecular phylogenies. In this scenario, the gastrula does not represent a recapitulation, but simply an embryological stage that is an outcome of sexual reproduction. The embryo can itself be considered as the precursor to a biphasic lifestyle, with the embryo representing one phase and the adult another phase. This hypothesis is more parsimonious because it precludes the need for multiple, independent origins of the benthic form. It is then reasonable to consider that multilayered, ciliated embryos ultimately released into the water column are subject to natural selection for dispersal/longevity/feeding that sets them on the evolutionary trajectory towards the crown metazoan planktonic larvae. These new insights from poriferan development thus clearly support the intercalation hypothesis of bilaterian larval evolution, which we now believe should be extended to discussions of the origin of biphasy in the metazoan last common ancestor.