A Microarray study of Carpet-Shell Clam (Ruditapes decussatus) shows common and organ-specific growth-related gene expression Differences in gills and digestive gland

Growth rate is one of the most important traits from the point of view of individual fitness and commercial production in mollusks, but its molecular and physiological basis is poorly known. We have studied differential gene expression related to differences in growth rate in adult individuals of the commercial marine clam Ruditapes decussatus. Gene expression in the gills and the digestive gland was analyzed in 5 fast-growing and five slow-growing animals by means of an oligonucleotide microarray containing 14,003 probes. A total of 356 differentially expressed genes (DEG) were found. We tested the hypothesis that differential expression might be concentrated at the growth control gene core (GCGC), i. e., the set of genes that underlie the molecular mechanisms of genetic control of tissue and organ growth and body size, as demonstrated in model organisms. The GCGC includes the genes coding for enzymes of the insulin/ insulin-like growth factor signaling pathway (IIS), enzymes of four additional signaling pathways (Raf/ Ras/ Mapk, Jnk, TOR, and Hippo), and transcription factors acting at the end of those pathways. Only two out of 97 GCGC genes present in themicroarray showed differential expression, indicating a very little contribution of GCGC genes to growth-related differential gene expression. Forty eight DEGs were shared by both organs, with gene ontology (GO) annotations corresponding to transcription regulation, RNA splicing, sugar metabolism, protein catabolism, immunity, defense against pathogens, and fatty acid biosynthesis. GO termenrichment tests indicated that genes related to growth regulation, development and morphogenesis, extracellular matrix proteins, and proteolysis were overrepresented in the gills. In the digestive gland overrepresented GO terms referred to gene expression control through chromatin rearrangement, RAS-related small GTPases, glucolysis, and energy metabolism. These analyses suggest a relevant role of, among others, some genes related to the IIS, such as the ParaHox gene Xlox, CCAR and the CCN family of secreted proteins, in the regulation of growth in bivalves.Direccion General de Investigacion Cientifica y Tecnica of the Spanish Government [AGL2010-16743, AGL2013-49144-C3-3-R]; COMPETE Program; Portuguese National Funds [PEst-255 C/MAR/LA0015/2011]; Portuguese FCT [UID/Multi/04326/2013]; Generalitat Valenciana; Ministry of Education, Culture, and Sports of the Spanish Government; Association of European Marine Biology Laboratoriesinfo:eu-repo/semantics/publishedVersio

Mutualisme bancaire, Hétérosis organisationnelle et difficultés de gouvernance

Heterosis is a Greek word standing for hybrid body robustness. Using this metaphor for organizations leads to display some original sustainability characteristics and corporate governance rules. Mutual Banks provide a relevant field to investigate Heterosis concept. Moreover this study aims to provide a framework to study hybrid organizations heterosis.L'hétérosis qualifie la vigueur d'un organisme hybride. L'utilisation métaphorique de cette notion au niveau des organisations permet de faire émerger les conditions de leur pérennité. Elle permet également d'esquisser les contours de leur gouvernance. Dans cette communication, la notion d'hétérosis est appliquée aux organisations mutualistes bancaires et conduit à s'interroger sur les facteurs d'accroissement de la solidité des banques coopératives mutualistes et sur le type de gouvernance pouvant en assurer la pérennité

Theoretical and experimental investigations on the exploitation of heterosis in hybrid breeding

Hybrid breeding has played a key role in the improvement of the productivity of many crops. Genetic variability, an essential prerequisite in plant breeding, is expected to decrease in heterotic groups as a result of continuous breeding efforts. The consequences of the narrowing of genetic variability are a decrease in selection gain and an increase in the susceptibility of cultivars. Thus, establishment of heterotic groups and broadening the genetic base of established heterotic groups are very important research topics in hybrid breeding. Our objectives were to (1) evaluate heterosis in winter triticale and identify heterotic groups based on field and SSR marker data, (2) investigate by field evaluations and SSR markers the heterotic relationships between the Central European heterotic groups in maize and rye and exotic germplasm from the US and Eastern Europe, respectively, and (3) monitor temporal changes over 30 years in the magnitude of variances due to general combining ability (GCA) and specific combining ability (SCA) in an applied hybrid maize breeding program. Triticale has low heterosis and, therefore, no hybrid cultivars have been developed, although an effective CMS system is available. Twenty-one lines and their 210 diallel crosses were field-evaluated for grain yield at five locations in Germany. 95 SSR markers were used to analyze the parents for identifying two diverse subgroups. Hybrid performance, midparent heterosis, and estimates of variance due to GCA and SCA were determined in a diallel, a 10 × 11 factorial, and the remaining two sub-diallels with 10 and 11 parents. In addition, we applied an enumeration algorithm, which explored the entire sample space to identify diverse heterotic groups and optimize different criteria in this context. The ratio of variance due to GCA to variance due to SCA was higher for factorials between groups of parents than in diallels and subdiallels within groups. The analyses indicated a more favorable ratio in situations with genetically distinct populations compared to situations with genetically less distinct populations. Application of the enumeration algorithm improved all criteria. F1 performance followed by heterosis were the most important criteria for development and enrichment of heterotic groups. Introgression of new germplasm to broaden the genetic base of heterotic groups is required to ensure continued genetic gains in hybrid breeding. In maize, we evaluated 19 inbreds belonging to two Central European heterotic groups and US heterotic groups and their factorial crosses in F1 and F2 generations for grain yield and dry matter concentration. The parental inbreds were additionally fingerprinted with 266 SSR markers. Multi-environment evaluation was performed in three mega-environments: Central Europe, US Cornbelt, and Southeast Europe. We found higher genetic diversity in the exotic germplasm than in the Central European heterotic groups. Based on F1 performance and heterosis, we conclude that non-Stiff Stalk germplasm should be introgressed into the Flint group and the Stiff Stalk germplasm into the Dent group. In rye, we evaluated testcrosses of 610 S0 clones belonging to the two Central European heterotic groups and five East European open-pollinated varieties (OPVs). S0 clones were fingerprinted with 30 SSR markers. We found higher genetic diversity in the OPVs compared to the Central European heterotic groups. The Carsten group had a narrow genetic base and should, therefore, be the primary target for genetic broadening. Nevertheless, all five OPVs were genetically closer to Petkus than Carsten. Two OPVs were identified as good candidates for introgression into Petkus and one into Carsten. We suggest to use selected clones of these populations for introgression. Continuous selection is expected to narrow the genetic base of heterotic groups over time. We studied the nature and magnitude of genetic variability in the breeding materials of the maize program of the University of Hohenheim, which is based on two heterotic groups with continuous enrichment by other germplasm. The data generated in multilocation field trials based on inter-group factorial designs conducted from 1975 to 2004 for grain yield and dry matter concentration were analyzed. There was neither a decrease in the magnitude of genetic variance nor a change in the predominance of variance due to GCA over variance due to SCA. Consequently, for avoiding the adverse effects of selection on genetic variation and for ensuring medium and long-term selection gains, heterotic groups should not be treated as closed populations, but should be continuously enriched by introgression of new germplasm.Für die Verbesserung vieler Kulturpflanzen spielt die Hybridzüchtung eine Schlüsselrolle. Genetische Varianz ist eine wichtige Voraussetzung für Pflanzenzüchtung, die bedingt durch den kontinuierlichen Züchtungsfortschritt in heterotischen Gruppen, abnimmt. Konsequenzen sind sinkender Selektionsgewinn und steigende Anfälligkeit der Sorten. Deshalb sind die Etablierung und die Erweiterung heterotischer Gruppen sehr wichtig für die Hybridzüchtung. Die Ziele sind: (1) Bewertung der Heterosis in Inzuchtlinien von Wintertriticale und Bestimmung heterotischer Gruppen basierend auf Feld- und SSR-Markerdaten, (2) Untersuchung der heterotischen Beziehungen zwischen den mitteleuropäischen heterotischen Gruppen bei Mais und Roggen und exotischem Genmaterial aus den USA und Osteuropa basierend auf Ergebnissen von Feldexperimenten und SSR-Markern, sowie (3) Untersuchungen der Veränderung des Ausmaßes an Varianz der allgemeinen (GCA) und der spezifischen Kombinationsfähigkeit (SCA) in einem Hybridmaiszuchtprogramm über 30 Jahre. Triticale hat eine niedrige Heterosis, weshalb keine Hybridsorte entwickelt wurde, obwohl ein effektives CMS System vorhanden ist. In unserer Studie wurden 21 Linien und ihre 210 diallelen Kreuzungen auf Kornertrag in Feldexperimenten bewertet. Die Eltern wurden mit 95 SSR-Markern analysiert, um verschiedene Untergruppen zu identifizieren. Hybridleistung, Heterosis und Schätzwerte für GCA- und SCA-Varianz wurden in einem Diallel, einem 10 x 11 faktoriellen Kreuzungsschema und den verbleibenden zwei Unterdiallelen bestimmt. Zusätzlich wurde ein Aufzählungsalgorithmus verwendet, der alle Kombinationen bestehend aus zwei disjunkten Untermengen von Linien untersucht, um heterotisches Genmaterial zu identifizieren und verschiedene Kriterien in diesem Kontext zu optimieren. Das Verhältnis der GCA- zur SCA-Varianz war für die faktoriellen Kreuzungen größer als in den diallelen Kreuzungen und Unterdiallelen. Die Ergebnisse zeigten, dass in Situationen mit genetisch verschieden Populationen ein günstigeres Verhältnis der GCA- zur SCA-Varianz erreicht werden kann als mit Populationen, die nicht genetisch verschieden sind. Mit dem Aufzählungsalgorithmus konnte eine Verbesserung aller Kriterien erreicht werden (F1 Leistung gefolgt von Heterosis sind die wichtigstenKriterien für die Entwicklung und Erweiterung der heterotischen Gruppen). Die Introgression neuen Genmaterials zur Verbreiterung der genetischen Basis von heterotischen Gruppen ist erforderlich, um einen kontinuierlichen Selektionsfortschritt in der Hybridzüchtung sicherzustellen. In einer Maisstudie untersuchten wir 19 Inzuchtlinien aus zwei mitteleuropäischen und drei amerikanischen heterotischen Gruppen. Die faktoriellen Kreuzungen in den Generationen F1 und F2 wurden für die Eigenschaften Kornertrag und Korntrockensubstanzgehalt geprüft. Die Eltern wurden mit 266 SSR-Markern genotypisiert. Die Prüfglieder wurden in mehreren Umwelten in drei Mega-Umwelten getestet: Mitteleuropa, US Cornbelt und Südosteuropa. In dem exotischen Genmaterial wurde eine höhere genetische Diversität gefunden als in den mitteleuropäischen heterotischen Gruppen. Aufgrund der F1 Leistung und Heterosis konnte der Schluss gezogen werden, dass eine Einlagerung von non-Stiff Stalk Genmaterial in Flint und Stiff Stalk Genmaterial in Dent empfehlenswert ist. In einer Roggenstudie wurden Testkreuzungen von 610 S0 Klonen, die den beiden mitteleuropäischen heterotischen Gruppen und fünf osteuropäischen offenabblühenden Populationenssorten (OPVs) angehörten, bewertet. Die S0 Klone wurden mit 30 SSR-Markern genotypisiert. In den OPVs lag eine höhere genetische Diversität vor als in den mitteleuropäischen heterotischen Gruppen. Carsten hatte eine engere genetische Basis und sollte deshalb vorrangig erweitert werden. Trotzdem waren alle fünf OPVs genetisch näher an Petkus. Zwei Populationen wurden als gute Kandidaten für die Erweiterung der genetischen Diversität von Petkus und eine für die Erweiterung von Carsten eingestuft. Dabei könnten einzelne Klone dieser Populationen für die Introgression verwenden werden. Es wird erwartet, dass Selektion über längere Zeit die genetische Basis der heterotischen Gruppen einengt. Wir untersuchten die Art und das Ausmaß genetischer Varianz im Maiszuchtmaterial der Universität Hohenheim, welches auf zwei heterotischen Gruppen basiert, die kontinuierlich mit anderem Genmaterial erweitert wurden. Es wurden Leistungsprüfungsergebnisse aus den Jahren 1975 bis 2004 für Kornertrag und Korntrockensubstanzgehalt aus mehrortig geprüften faktoriellen Kreuzungen zwischen Flint- und Dent-Linien ausgewertet. Es konnte weder eine Reduktion der genetischen Varianz noch eine Änderung im Verhältnis der GCA- zur SCA-Varianz festgestellt werden. Daraus folgt, dass heterotische Gruppen nicht als geschlossene Populationen zu betrachten sind, sondern kontinuierlich durch Introgression von neuem Genmaterial erweitert werden sollten

Agricultural Experiment Station News February 1978

CONTENTS: FROM THE DIRECTOR’S DESK PERSONNEL ACTIONS GRANTS AND CONTRACTS GENERAL NOTES NEBRASKA AGRICULTURAL EXPERIMENT STATION PUBLICATIONS - January 1978 BULLETINS PRINTE

Mitochondrial genetics of alloplasmic male-sterile Brassica napus lines

Reliable and economical production of hybrid (F1) varieties requires efficient means to control pollination. The predominant system for pollination control of most field crops today is cytoplasmic male sterility (CMS). Since CMS is a consequence of disturbed nuclear-mitochondrial interactions, the CMS trait is maternally inherited. A common way to produce CMS plants is to combine the nuclear genome from one species with the mitochondria from another; plants of such origin are described as alloplasmic CMS. This thesis describes the production and molecular characterization of a novel alloplasmic CMS system produced from rapeseed (Brassica napus) (+) Arabidopsis thaliana somatic hybrids. A population of 170 B. napus (+) A. thaliana somatic hybrid lines was backcrossed to B. napus and 22 lines with male sterility and/or aberrant flower morphology were found. Nine of these were analysed for RFLP and found to contain nuclear and plastid DNA from B. napus, whilst the mitochondrial genomes were frequently recombined containing both B. napus and A. thaliana DNA. Besides the male-sterile trait, the majority of the lines displayed homeotic conversions of anthers to carpeloid organs. Vegetative growth was reduced to some extent in some of the lines. One CMS line segregated both fertile and sterile plants. Fertility co-segregated with molecular markers from A. thaliana chr III. By a dihaploidisation strategy we produced plants with a disomic addition of A. thaliana chr III, which had a stable inheritance of the fertile phenotype. Global mitochondrial mRNA expression was analysed in the fertility-restored line, the corresponding CMS line, B. napus and A. thaliana. Run-on experiments showed that transcriptional activities were highly variable between B. napus and A. thaliana and that in the CMS line transcriptional activity was reduced for several ribosomal protein genes and increased for orf139. Steady-state levels were more homogenous in comparison to transcriptional activities showing that RNA turnover is an important regulatory mechanism. Increased transcript abundance of several genes was observed in the CMS line, often correlated with presence of longer transcripts. Transcripts of three A. thaliana loci, orf139, orf240a and orf294 accumulated in the CMS line, but with reduced levels in the restored line. The orf139 and orf294 transcripts accumulated differentially in a tissue and genotype-specific manner, while orf240a was constitutively expressed throughout the plant. Both orf240a and orf294 transcripts can be polyadenylated, thus providing an explanation for their post-transcriptional regulation. Segregation analysis of sterile and fertile alloplasmic lines indicates that orf139 and orf240a are less likely candidates to be responsible for the male-sterile phenotype, whereas the orf294 can be CMS-associated. However, it is likely that more than one locus in the A. thaliana mt-DNA could encode CMS in the nuclear background of B. napus

Genetic Experiments with Animal Learning: A Critical Review

The basic patterns of inheritance of learning ability in animals have been delineated. Summaries of strain differences in learning rate, responses to selective breeding for learning, heritabilities of learning phenotypes, and heterosis and overdominance are presented. In addition, the patterns of inheritance are shown to vary with the early environment. The causes of genetic differences have received much attention, but much of the research is inconclusive. Both general learning ability and task-specific abilities are important, but their relative importance is not known for most learning tasks. Strain differences have been found to vary widely in response to variations in stimulus parameters, motivational levels, temporal spacing of trials, and pharmacological manipulations. However, in only a few cases have strain differences in learning actually been shown to be attributable to differences in sensory capacities, motivation, memory or activity levels. The physiological bases for differences are totally unknown. The pathways of gene action on learning also await discovery. Although some researchers have claimed to study the adaptive value of learning, their exclusive utilization of laboratory populations precludes meaningful interpretation of their results. Several methodological shortcomings of various experiments are considered, and important areas for future research are suggested

Genomic and phenotypic improvement of triticale (×Triticosecale Wittmack) line and hybrid breeding programs

Triticale (×Triticosecale Wittmack) breeding is a success story as it evolved to a serious alternative in farmers crop rotations since the 1970s and is grown globally on around 4 million hectares today. New developments, however, pointed out additional possibilities to improve triticale line and hybrid breeding programs increasing its future competitiveness and were evaluated in this study. In more detail, these were to (i) examine the genetic control and evaluate long term genetic trends of plant height in Central European winter triticale, (ii) evaluate the potential of triticale hybrid breeding and hybrid prediction approaches in triticale with a focus on biomass yield, (iii) introduce and examine a concept bypassing the time and resource consuming evaluation of female candidate lines in cytoplasmatic male sterility (CMS) based hybrid breeding, and (iv) to draw conclusions for the future improvement of triticale line and hybrid breeding programs. The genome wide association study detected markers significantly associated with plant height and developmental stage, respectively. These explained 42,16% and 29,31% of the total genotypic variance of plant height and development stage and are probably related to four and three quantitative trait loci (QTL), respectively. The two major QTL detected for plant height were located on chromosomes 5A and 5R which most likely could be assigned to the known height reducing genes Rht12 from wheat and Ddw1 from rye. The third major QTL detected located on chromosome 4B could not be assigned to a known height reducing gene and it cannot be precluded, that these significantly associated markers are identifying one and the same QTL as the markers located on chromosome 5R, as these showed a high linkage disequilibrium amongst each other. Evaluating the 129 registered cultivars showed that plant height decreased since the 1980s. Evaluating their genetic constitution revealed that most cultivars carried at least one height reducing QTL and that plant height could be reduced even further in cultivars combining more than one height reducing QTL. It was further observed that the frequency of cultivars carrying one or a combination of height reducing QTL increased since the 1980s. A considerable amount of heterosis has been observed for biomass related traits in triticale hybrids before. However, the use of hybrid prediction approaches for these traits has not been evaluated. Hybrid prediction based on mid parent values already showed very good results illustrating their potential to preselect the most promising parents as prediction accuracies based on parental general combining ability (GCA) effects were only slightly better. When incorporating molecular markers into GCA based prediction accuracies, prediction accuracies decreased slightly compared to prediction accuracies solely based on phenotypic GCA effects. Predicting hybrids incorporating one or two untested parental lines, imitating a scenario where novel female and/or male candidate lines are introduced into a hybrid breeding program, reduced genomic prediction accuracies even further due to the decreasing amount of information which could be exploited from the parents. Additionally including specific combining ability (SCA) effects in the genomic prediction models did not yield additional use. A high proportion of SCA variance compared to the total genetic variance decreased prediction accuracies for the traits fresh and dry biomass yield. In this study simulation studies were used to demonstrate what a prediction accuracy of a specific value actually means for a hybrid breeding programs. Further, an approach was introduced and evaluated showing great potential to evaluate novel female candidate lines for their use in a CMS based hybrid breeding program by bypassing their time and resource demanding introgression into a male sterile cytoplasm using three way hybrids. Prediction accuracies obtained by this novel approach showed highly promising results for most evaluated traits compared to prediction accuracies based on GCA effects or mid parent performance. Additionally incorporating SCA effects into the prediction models showed only a little increase of the prediction accuracies. Further, the results were supported by simulation studies adjusting different parameters, such as the number of parents or the proportion of SCA variance compared to the total genetic variance.Die Züchtung von Triticale (×Triticosecale Wittmack) ist eine Erfolgsgeschichte, da sie sich seit den 1970er Jahren zu einer ernstzunehmenden Alternative in der Fruchtfolge von Landwirten entwickelt hat und heute weltweit auf rund 4 Millionen Hektar angebaut wird. Jüngere Entwicklungen jedoch identifizierten zusätzliches Potential zur Verbesserung von Triticale Linien und Hybridzüchtungsprogrammen, die die Konkurrenzfähigkeit von Triticale weiter erhöhen können und wurden deshalb in dieser Studie näher beleuchtet. Genauer betrachtet waren die Ziele dieser Studie (i) die genetische Struktur und genetischen Langzeittrends des Merkmals Wuchshöhe in Mitteleuropäischer Wintertriticale zu untersuchen, (ii) die Potenziale der Hybridzüchtung und Konzepte zur Hybridvorhersage in Triticale, mit dem Fokus auf Biomasseertrag, zu evaluieren, (iii) ein Konzept, welches die zeit und ressourcenintensive Beurteilung weiblicher Mutterkomponenten in der zytoplasmatisch männlich sterilen (CMS) Hybridzüchtung vereinfacht, vorzustellen sowie bezüglich seiner Zweckdienlichkeit zu bewerten, und (iv) um Rückschlüsse für die zukünftige Verbesserung von Triticale Linien und Hybridzuchtprogrammen zu ziehen. In einer genomweiten Assoziationsstudie wurden Marker entdeckt, die signifikant mit den Merkmalen Wuchshöhe und Entwicklungsstadium assoziiert waren. Diese erklärten 42,16% beziehungsweise 29,31% der Gesamtvarianz der genannten Merkmale und repräsentieren wahrscheinlich vier beziehungsweise drei merkmalsbeeinflussende Genorte (QTL). Es wurden zwei bedeutende QTL für das Merkmal Wuchshöhe auf den Chromosomen 5A und 5R entdeckt, welche höchstwahrscheinlich den Wuchshöhe reduzierenden Genen Rht12 von Weizen und Ddw1 von Roggen zuzuschreiben sind. Das dritte bedeutende QTL, welches auf Chromosom 4B gefunden wurde, konnte keinem bekannten Wuchshöhe reduzierenden Gen zugeordnet werden. Ferner kann nicht ausgeschlossen werden, dass diese als signifikant identifizierten Marker ein und dasselbe QTL identifizieren, wie die auf Chromosom 5R liegenden Marker, da diese untereinander ein hohes Kopplungsungleichgewicht aufweisen. Die Wuchshöhe der 129 untersuchten zugelassenen Sorten nahm seit den 1980er Jahren kontinuierlich ab. Die Untersuchung der zugrunde liegenden genetischen Ursachen hat ergeben, dass die meisten Sorten mindestens ein Wuchshöhereduzierendes QTL trugen und dass sich die Wuchshöhe noch weiter verringerte, wenn eine Sorte mehrere Wuchshöhe reduzierende Gene vereinte. Außerdem konnte beobachtet werden, dass sich seit den 1980er Jahren die Häufigkeit von zugelassenen Sorten die ein oder eine Kombination aus mehreren Wuchshöhe reduzierenden QTL trugen erhöht hat. Ein beträchtlicher Umfang an Heterosis wurde in früheren Studien für Biomassemerkmale beobachtet. Nichtsdestotrotz wurden die Nützlichkeit von Hybridvorhersageansätzen bisher nicht evaluiert. Hybridvorhersagen, welche auf dem Mittelwert ihrer Elternlinien basieren zeigten vielversprechende Vorhersagegenauigkeiten und spiegelte somit ihr hohes Potential für die Vorselektion der vielversprechendsten Elternkomponenten wider, da Vorhersagegenauigkeiten basierend auf den elterlichen allgemeinen Kombinationsfähigkeiten (GCA) nur geringfügig besser waren. Mit der Aufnahme von molekularen Markerdaten in die GCA basierten Vorhersagen verringerten sich die Vorhersagegenauigkeiten im Vergleich zu den Vorhersagen, welche lediglich auf phänotypischen GCA Effekten basierten. Bei Vorhersagen, welche ein oder zwei ungetestete Elternlinien beinhalteten, d.h. in einem Szenario welches neue weibliche und/oder männliche Kandidatenlinien in ein Hybridzuchtprogramm integriert, verringerten sich die genomischen Vorhersagegenauigkeiten noch weiter, da nur von einem beziehungsweise von keinem Elter Information genutzt werden konnte. Die zusätzliche Einbeziehung von spezifischen Kombinationseffekten (SCA) in die genomischen Vorhersagemodelle ergab keinen zusätzlichen Nutzen. Ein hoher Anteil an SCA Varianz an der genetischen Gesamtvarianz verringerte die Vorhersagegenauigkeiten für die Merkmale Frisch und Trockenbiomasseertrag. Ferner wurde anhand von Simulationsstudien abgeleitet, was eine bestimmte Vorhersagegenauigkeit eigentlich für ein Hybridzüchtungsprogramm bedeutet. Es wurde ein neuer Ansatz auf seinen Nutzen in einem CMS basierten Hybridzuchtprogram hin evaluiert der die zeit und ressourcenintensive Rückkreuzung weiblicher Kandidatenlinien für deren Evaluierung in ein männlich steriles Zytoplasma umgeht. Die durch diesen neuen Ansatz erhaltenen Vorhersagegenauigkeiten zeigten großes Potential für die meisten untersuchten Merkmale im Vergleich zu Vorhersagegenauigkeiten basierend auf GCA Werten oder ihrem elterlichen Mittelwert. Das zusätzliche Miteinbeziehen von SCA Effekten in die Vorhersagemodelle zeigte nur eine geringfügige Verbesserung der Vorhersagegenauigkeiten. Außerdem konnten die Ergebnisse durch Simulationsstudien unter Anpassung verschiedener Parameter, wie die Anzahl der Eltern oder der Anteil der SCA Varianz an der genetischen Gesamtvarianz, untermauert werden

Disciplinary Evolution and the Rise of the Transdiscipline

This paper challenges readers to reflect on academic disciplines in a new way, through the lens of the theory of evolution. Indeed, how disciplines came into being has been largely left unexplored. This paper shows how the concepts of evolution can be productively applied to describe the development, creation, and diminishment of disciplines. These concepts include natural selection, speciation, parallel evolution, extinction, and heterosis, among others. The paper concludes that these forces lead to a prediction that a new form of organization, the transdiscipline, is evolving to become perhaps predominant

Waldorf Charter School and School Choice

Students with educational needs are often assessed and labeled for special education. These students receive services based on their specific needs. The federal government has provisions for students to qualify for special education services in eleven different areas: autism spectrum disorders, blind-visually impaired, deaf or blind, deaf and hard of hearing, developmental cognitive disabilities, developmental delay, other health disabilities, specific learning disabilities, speech or language impairments, traumatic brain injury, and emotional or behavioral disorders (E/BD). Students receiving special education services make up around 10% of the population of a school. Minnesota students receiving special education services for E/BD were nearly ZYo of the state population of students. In the 2005-2006 school year, 7% of students enrolled at Watershed High School in Minneapolis, Minnesota were receiving services for E/BD. In this study, some of those students who qualified to receive special education services for E/BD and their families were interviewed to determine why they chose a Waldorf method, charter high school. The study also examines how the needs are or are not being met at the school

Assessing the Genetic Diversity in Crops with Molecular Markers: Theory and Experimental Results with CIMMYT Wheat and Maize Elite Germplasm and Genetic Resources

Genetic diversity is a valuable natural resource and plays a key role in future breeding progress. Germplasm collections as a source of genetic diversity must be well-characterized for an efficient management and effective exploitation. The advent of PCR-based molecular markers such as sim-ple sequence repeats (SSRs) has created an opportunity for fine-scale genetic characterization of germplasm collections. The objective of this research was to optimize the utilization of genetic re-sources conserved at the International Wheat and Maize Improvement Center (CIMMYT), with the aid of DNA markers. Choice of suitable dissimilarity measures is important to facilitate the interpretation of findings from DNA marker studies on a theoretically sound basis. The objective of a theoretical study was to examine 10 dissimilarity coefficients widely used in germplasm surveys, with special focus on applications in plant breeding and seed banks. The distance and Euclidean properties of the dissimi-larity coefficients were investigated as well as the underlying genetic models. Application areas for different coefficients were suggested on the basis of the theoretical findings. It has been claimed that plant breeding reduces genetic diversity in elite germplasm, which could seriously jeopardize the continued ability to improve crops. The objectives of the presented ex-perimental study with wheat were to examine the loss of genetic diversity during (i) domestication of the species, (ii) change from traditional landrace cultivars (LC) to modern breeding varieties, and (iii) intensive selection over 50 years of international breeding. A sample of 253 CIMMYT or CIMMYT-related modern wheat cultivars, LC, and Triticum tauschii accessions were characterized with up to 90 SSR markers covering the entire wheat genome. A loss of genetic diversity was ob-served from T. tauschii to LC and from LC to the elite breeding germplasm. Wheat genetic diver-sity was narrowed from 1950 to 1989, but was enhanced from 1990 to 1997. The results indicate that breeders averted the narrowing of the wheat germplasm base and subsequently increased the genetic diversity through the introgression of novel materials. The LC and T. tauschii contain nu-merous unique alleles that were absent in modern wheat cultivars. Consequently, both LC and T. tauschii represent useful sources for broadening the genetic base of elite wheat breeding germ-plasm. In the 1980's, CIMMYT generated more than 100 maize populations and pools but little is known about the genetic diversity of this germplasm. The objective of the study with 23 CIMMYT maize populations was to characterize their population genetic structure with SSRs. The populations adapted to tropical, subtropical intermediate-maturity, subtropical early-maturity, and temperate mega-environments (ME) were fingerprinted with 83 SSR markers. Estimates of genetic differen-tiation between populations revealed that most of the molecular variation was found within the populations. Principal coordinate analysis based on allele frequencies of the populations revealed that populations adapted to the same ME clustered together and, thus, supported clearly the ME structure. Novel strategies were suggested to optimize the conservation of the genetic diversity within and among the populations. Heterotic groups and patterns are of fundamental importance in hybrid breeding. The objective of the presented study with a subset of 20 out of the 23 maize populations was to investigate the rela-tionship between heterosis and genetic distance determined with SSR markers. The published data of three diallels and one factorial trial evaluated for grain yield were re-analyzed to calculate het-erosis in population hybrids. Correlations of squared modified Rogers distance and heterosis were mostly positive and significant, but adaption problems caused deviations in some cases. For popu-lations adapted to the target regions, genetic distance can be used as a further criterion in the search for promising heterotic patterns and groups. For intermediate- and early-maturity subtropical germ-plasm, two heterotic groups were suggested, consisting of a flint and dent composite. For the tropi-cal germplasm, it was possible to assign population (Pop29) to the established heterotic group A and propose new heterotic groups (Pop25, Pop43). Our experimental results corroborate that SSRs are a powerful tool to (i) detect relationships among different germplasm, (ii) assess the level of genetic diversity present in germplasm pools and its flux over time, and (iii) search for promising heterotic groups for hybrid breeding in complementa-tion to field trials.Die genetische Diversität ist für den zukünftigen Züchtungsfortschritt von zentraler Bedeutung. In Genbanken ist ein bedeutender Anteil der Diversität von Nahrungspflanzen konserviert. Eine optimale Erhaltung und bestmögliche Nutzung dieser genetischen Vielfalt bedarf einer fundierten Charakterisierung der vorhandenen Genotypen. DNA Marker stellen hierzu ein vielversprechendes Werkzeug dar. Die vorliegende Arbeit befasst sich daher mit dem Einsatz von Markertechnologie zur Nutzbarmachung genetischer Ressourcen des Internationalen Mais- und Weizenforschungszentrums (CIMMYT) für die Pflanzenzüchtung. Die Wahl eines geeigneten Ähnlichkeitskoeffizienten spielt bei der Interpretation von Ergebnissen aus DNA-Markerstudien eine entscheidende Rolle.In einer theoretischen Untersuchung wurden zehn häufig in Diversitätsanalysen benutzte Ähnlichkeitskoeffizienten im Hinblick auf ihre Eignung für Pflanzenzüchtungs- und Genbankstudien untersucht. Die den Ähnlichkeitskoeffizienten zugrundeliegenden mathematischen und genetischen Konzepte wurden detailliert diskutiert. Auf der Grundlage dieser Ergebnisse konnten für die unterschiedlichen Koeffizienten Anwendungsgebiete vorgeschlagen werden. Eine populäre Hypothese ist, dass Pflanzenzüchtung die genetische Diversität im Elitezuchtmaterial reduziert und somit den zukünftigen Zuchtfortschritt gefährdet. Ziel einer experimentellen Arbeit mitWeizen war, einen möglichen Diversitätsverlust zu untersuchen während (i) der Domestikation dieser Art, (ii) dem übergang von traditionellen Landsorten (LC) zu modernen Weizensorten (MWC) und (iii) 50 Jahren intensiver Selektion durch internationale Weizenzüchtung. Eine Stichprobe von 253 CIMMYT oder CIMMYT verwandten MWC, LC und Triticum Tauschii Akzessionen wurde mit 90 SSRs genotypisiert. Ein drastischer genetischer Diversitätverlust wurde beim Vergleich von T. tauschii mit den LR und LR mit den MWC beobachtet. Die genetische Vielfalt von MWC nahm von 1950 bis 1989 ab, stieg aber von 1990 bis 1997 wieder an. Die Befunde deuten darauf hin, dass die Weizenzüchter am CIMMYT die Gefahr einer Einengung der genetischen Basis erkannten und erfolgreich die genetische Diversität im Zuchtmaterial durch Introgression neuer Genressourcen erweiterten. Zahlreiche Allele waren in LC oder in T. tauschii vorhanden, die jedoch in MWC nicht gefunden wurden. Folglich stellen sowohl LC als auch T. tauschii eine wertvolle Ressource zur Erweiterung der genetischen Basis des Elitezuchtmaterials bei Weizen dar. In den 80'er Jahren wurden am CIMMYT über 100 Maispopulationen etabliert. Allerdings ist wenig über die genetische Diversität dieses Pflanzenmaterials bekannt. Eine Untersuchung von 23 Maispopulationen zielte auf die Charakterisierung ihrer populationsgenetischen Struktur mit SSR Marker Daten ab. Insgesamt 672 Genotypen der Maispopulationen, adaptiert an tropische, subtropische und gemäßigte Anbauzonen (ME), wurden mittels 83 SSR Markern molekularbiologisch charakterisiert. Der größte Teil der genetischen Varianz wurde innerhalb der Maispopulationen detektiert und der geringere Teil zwischen den Populationen. Eine Hauptkoordinatenanalyse, basierend auf den Populationsallelfrequenzen, ergab eine Gruppierung von Populationen, die an die gleichen Umweltbedingungen adaptiert sind und stützt somit die Einteilung in ME. Es konnten alternative Strategien vorgeschlagen werden, um den Erhalt der genetischen Diversität zwischen und innerhalb der Populationen zu verbessern. Heterotische Gruppen sind von grundlegender Bedeutung in der Hybridzüchtung. Eine Studie mit 20 der 23 Maispopulationen sollte die Beziehung zwischen Heterosis und genetischen Distanzen auf der Grundlage von SSR Markern untersuchen. Publizierte Ergebnisse für den Kornertrag von vier Experimenten mit diallelen bzw. faktoriellen Populationskreuzungen wurden reanalysiert und der Heterosiszuwachs der Populationshybriden berechnet. Die Korrelationen zwischen genetischen Distanzen und Heterosiszuwachs waren meist positiv und signifikant. Allerdings verursachten Adaptionsprobleme in einigen Fällen Abweichungen. Bei Populationen, die an die Zielumwelten angepasst sind, können genetische Distanzen zur Etablierung heterotischer Gruppen benutzt werden. Im subtropisch adaptierten Material wurden zwei heterotische Gruppen, bestehend aus einer Dent- und Flint-Mischpopulation, vorgeschlagen. Bei den tropischen Populationen konnte Population Pop29 in die bereits etablierte heterotische Gruppe A eingeordnet und zwei neue heterotische Gruppen (Pop25, Pop43) vorgeschlagen werden. Nach den Ergebnissen dieser Studie sind SSR Analysen eine geeignete Methode, um (i) Verwandtschaftsbeziehungen aufzudecken, (ii) den zeitlichen Trend und die vorhandene genetische Diversität in Populationen zu untersuchen und (iii) vielversprechende heterotische Gruppen in Kombination mit Feldversuchen zu etablieren