Elucidating the roles of the hydroxyproline-rich glycopeptide systemin precursor in anti-herbivore defense and development of Nicotiana attenuata

In plants, internal signaling is essential for the regulation of growth, reproduction and defense responses. The coordination of these functions is indispensable for normal growth as well as for adaptation to a changing environment. The coordination of these signalling cascades is achieved in part through plant hormones, which are generally derived from lipids or sterols. Recently, however, plant peptides with hormone-like signaling functions were described. Systemin, an 18-aa oligopeptide in tomato (Solanum lycopersicum), attracted interest as a signal that possibly transmits information from an herbivore-attacked site to distal parts of the plant. When applied to tomato plants, systemin induced the accumulation of proteinase inhibitors (PIs) even in plant parts distant from the application site. However, the idea that systemin itself acts as a mobile signal in antiherbivore defense was later discarded. In the current model, systemin is instead supposed to amplify a jasmonate-derived mobile signal at the site of wounding. Tobacco (Nicotiana tabacum) does not possess a systemin homologue, but responds to wounding or herbivory with the elicitation of PIs. In this genus, hydroxyproline-rich glycopeptides (HypSys) are hypothesized to mediate the induction of PIs. Both systemin in tomato and HypSys in cultivated tobacco are, despite their lack of phylogenetic similarity, reported to fulfil similar functions in defense signaling. Similarities in defense signaling activities of systemin and HypSys have led to the inclusion of both in a functionally defined systemin family

Selected Rhizosphere Bacteria Help Tomato Plants Cope with Combined Phosphorus and Salt Stresses

Plants are often challenged by multiple abiotic stresses simultaneously. The inoculation of beneficial bacteria is known to enhance plant growth under these stresses, such as phosphorus starvation or salt stress. Here, for the first time, we assessed the efficiency of selected beneficial bacterial strains in improving tomato plant growth to better cope with double stresses in salty and P-deficient soil conditions. Six strains of Arthrobacter and Bacillus with different reservoirs of plant growth-promoting traits were tested in vitro for their abilities to tolerate 2–16% (w/v) NaCl concentrations, and shown to retain their motility and phosphate-solubilizing capacity under salt stress conditions. Whether these selected bacteria promote tomato plant growth under combined P and salt stresses was investigated in greenhouse experiments. Bacterial isolates from Cameroonian soils mobilized P from different phosphate sources in shaking culture under both non-saline and saline conditions. They also enhanced plant growth in P-deficient and salt-affected soils by 47–115%, and their PGP effect was even increased in higher salt stress conditions. The results provide valuable information for prospective production of effective bio-fertilizers based on the combined application of local rock phosphate and halotolerant phosphate-solubilizing bacteria. This constitutes a promising strategy to improve plant growth in P-deficient and salt-affected soils.Peer Reviewe

Health-related quality of life among women in rural Bangladesh after surgical repair of obstetric fistula

Objective To identify factors influencing health-related quality of life (QOL) among women in Bangladesh after successful surgical repair of obstetric fistula. Methods In 2012, a cross-sectional study was conducted of women who had undergone a successful surgical repair of an obstetric fistula at a hospital in northwest Bangladesh between June 2005 and May 2012. Sociodemographic, obstetric, and fistula-related information was collected by interview. Health-related QOL was assessed using the 36-item Short Form Health Survey (SF-36). Results A total of 113 women were included. Linear regression analysis showed that discrimination experiences negatively affected four of the eight scales of SF-36, as well as both the physical and mental component summaries (P < 0.05 for all). Married status had a positive effect on four scales and the mental component summary (P < 0.05 for all). Age inversely affected two scales and the physical component summary (P < 0.01 for all). Internalized stigma negatively influenced two scales (P < 0.05 for both). Not having living children and experiencing two or more previous stillbirths negatively influenced one scale (P < 0.05 for both). Conclusion Several factors influence health-related QOL after obstetric fistula repair; a comprehensive approach is needed to address these issues

Diagnostics and decontamination measures of potato nematode-cysts (Globodera pallida/G. rostochiensis) – and potato wart (Synchytrium endobioticum) – loaded soil tare – Status quo and perspective

Zwei Organismengruppen gehören zu den besonders wider­standsfähigen und ertragsmindernden Schadorganismen an der Kartoffel: (1) Zystennematoden der Gattung Globodera, wie der Weiße (G. pallida) und der Goldene Kartoffelzystennematode (G. rostochiensis), sowie (2) Synchytrium endobioticum, der Erreger des Kartoffelkrebses. Ihr Status als geregelte, schwer kontrollierbare Unions-Quarantäneschadorganismen ist ihren äußerst robusten Dauerstadien (Zysten bzw. Wintersporangien) zuzuschreiben sowie dem Auftreten einzelner Populationen mit hoher Virulenz. Ihre Verbreitung ist daher unbedingt zu vermeiden. Ein hohes Risiko einer Verschleppung bergen die jährlich mehreren hunderttausend Tonnen bei der Kartoffelverarbeitung anfallenden Resterden mit nicht zuzuordnender Herkunft. Um eine unbedenk­liche Rückführung der Erden auf Ackerflächen zu ermöglichen, wird im Projekt GlobRISK die Optimierung bzw. Ergänzung phytosanitärer Verfahren zur Dekontamina­tion der Resterden von Kartoffelzystennematoden vorangetrieben. Im Drittmittelprojekt INNOKA beabsichtigen wir, innovative Nachweisverfahren für S. endobioticum aus Resterden zu entwickeln und somit Grundlagen für weitere Forschungsarbeiten zur Dekontamination S. endo­bioticum belasteter Resterden zu schaffen.Potato cyst nematodes, Globodera pallida and G. rostochien­sis, as well as Synchytrium endobioticum, causing potato ward disease, are severe pests of potato crops. Due to their massive yield impact, all three species are considered invasive and thus are listed as quarantine pests in Germany. Dissemination of soil tares, which derive from the industrial processing of potatoes, are considered as main path for the spread of Globodera spp and S. endobioticum to non-infected areas. Consequently, the reuse of processed soils for any agricultural purpose requires the application of adequate treatments to exclude contamination with both pests. We are seeking to develop reliable diagnostic tools for S. endobioticum (INNOKA project) and to validate and improve treatment procedures for the disinfestation of tare soil eliminating potato cyst nematodes (GlobRISK project)

Innovative diagnostic methods to detect harmful wood-inhabiting insects

Eine nicht-invasive Diagnose holzzerstörender Schadorganismen ist von großer Bedeutung um Eingriffe in kostbare Holzprodukte und lebende Bäume auf ein Minimum zu beschränken. Hier stellen wir zwei ganz unterschied­liche Methoden vor, eine physikalische und eine molekularbiologische, die einen schonenden Nachweis von Insekten­larven im Holz ermöglichen. Beide Methoden sind bereits zum Teil erfolgreich zur Analyse des Asiatischen Laubholzbockkäfers (Anoplophora glabripennis, ALB) eingesetzt worden und eignen sich als Frühwarnsysteme in der Bekämpfung von Quarantäneschadinsekten.Non-invasive diagnosis of harmful wood-inhabiting orga­nisms is of great importance in order to minimize interventions in valuable wood products and living trees. Here we present two methods, an acoustical and a molecular one, which enable gentle detection of insect larvae in wood and wood products. In parts, both methods have been successfully applied for the analysis of the Asian longhorn beetle (Anoplophora glabripennis, ALB) and appear suitable as early warning systems in the control of quarantine insect pests

Bacteria producing contractile phage tail-like particles (CPTPs) are promising alternatives to conventional pesticides

Diese Übersichtsarbeit verfolgt das Ziel, über bakterielle kontraktile Phagenderivate (englisch CPTPs) und ihr Potenzial als effiziente und Schadorganismus-spezifische Alternativen zu konventionellen chemischen Pflanzenschutzmitteln in der Land-/Forstwirtschaft und im Gartenbau zu informieren. CPTPs werden von verschiedenen Bakterien in diversen Habitaten für den interbakteriellen Konkurrenzkampf sowie zur Beeinflussung eukaryotischer Wirte, wie Pilze und Insekten, verwendet. Diese Arbeit präsentiert interessante und bemerkenswerte Beispiele für den vielfältigen Einsatz von CPTPs als leistungsfähige biologische Bekämpfungsmittel. Wir stellen die verschiedenen Typen von CPTPs vor und legen einen besonderen Fokus auf diejenigen, die eine Wirkung gegen Schadinsekten besitzen. Zusätzlich stellen wir zwei kürzlich etablierte Webservices vor, die das permanent wachsende Wissen über CPTPs mit einem Auswahlverfahren für die besten Bakterienkandidaten kombinieren, um eine zielgerichtete Anwendung der CPTPs in der nachhaltigen Pflanzenproduk­tion zu ermöglichen.This mini-review aims at raising the interest in contractile phage tail-like particles (CPTPs) of bacteria as an efficient and pest-specific alternative to conventional chemical pesticides in agriculture, horticulture and forestry. CPTPs are used by various bacteria in diverse environments for interbacterial competition or for manipulation of eukaryotic hosts, such as fungi or insects. This review gives examples for the versatile use of CPTPs as powerful biological control agents. We introduce the different types of CPTPs with a special focus on those with activity against insect plant pests. In addition, we present two currently established web services that combine the permanently increasing knowledge on CPTPs with a selection approach of the best candidate bacteria for targeted CPTP application in sustainable plant production

Comparative Genomics Reveal a Flagellar System, a Type VI Secretion System and Plant Growth-Promoting Gene Clusters Unique to the Endophytic Bacterium Kosakonia radicincitans

The recent worldwide discovery of plant growth-promoting (PGP) Kosakonia radicincitans in a large variety of crop plants suggests that this species confers significant influence on plants, both in terms of yield increase and product quality improvement. We provide a comparative genome analysis which helps to unravel the genetic basis for K. radicincitans' motility, competitiveness and plant growth-promoting capacities. We discovered that K. radicincitans carries multiple copies of complex gene clusters, among them two flagellar systems and three type VI secretion systems (T6SSs). We speculate that host invasion may be facilitated by different flagella, and bacterial competitor suppression by effector proteins ejected via T6SSs. We found a large plasmid in K. radicincitans DSM 16656T, the species type strain, that confers the potential to exploit plant-derived carbon sources. We propose that multiple copies of complex gene clusters in K. radicincitans are metabolically expensive but provide competitive advantage over other bacterial strains in nutrient-rich environments. The comparison of the DSM 16656T genome to genomes of other genera of enteric plant growth-promoting bacteria (PGPB) exhibits traits unique to DSM 16656T and K. radicincitans, respectively, and traits shared between genera. We used the output of the in silico analysis for predicting the purpose of genomic features unique to K. radicincitans and performed microarray, PhyloChip, and microscopical analyses to gain deeper insight into the interaction of DSM 16656T, plants and associated microbiota. The comparative genome analysis will facilitate the future search for promising candidates of PGPB for sustainable crop production

Untersuchung der Eigenschaften und Fruchtbarkeit von Gewächshausböden

Im Auftrag des Bundesamtes für Umwelt (BAFU)Die Fruchtfolgeflächen in der Schweiz sind unter Druck. Beim Bau von Gewächshäusern stellt sich die Frage, ob diese weiterhin als Fruchtfolgeflächen angerechnet werden könnten oder nicht. Über die Qualität von Gewächshausböden in Abhängigkeit vom Anbausystem gibt es nur wenige Daten. Um für diese Diskussion und allfällige Entscheide eine Datengrundlage zu schaffen, sollen im vorliegenden Projekt die Qualität unterschiedlich genutzter Gewächshausböden untersucht werden. Der Fokus liegt auf folgenden Forschungsfragen: Inwieweit beeinflussen der Bau und Betrieb von Gewächshäusern die betroffenen Böden? Welche Rolle spielt die Bewirtschaftungsart? Unter welchen Bedingungen erfüllen Gewächshausböden die Kriterien eines fruchtbaren Bodens? Für die Untersuchungen wurden sieben Gewächshäuser (GWH) mit unterschiedlicher Bewirtschaftung ausgewählt: Bodenkultur (BK), Hors-sol (HS) und saisonale Wechsel zwischen Bodenkultur und Hors-sol (W). Auf jeweils drei Plots in den Gewächshäusern und auf ausserhalb der Gewächshäuser liegenden Referenzflächen wurden biologische und physikalische Bodenparameter erhoben und Profilansprachen durchgeführt. Die biologischen Parameter sollen eine Aussage über die biologische Aktivität und die Biodiversität in den Böden ermöglichen, die physikalischen den Einfluss des Baus und der Bewirtschaftung auf die Dichte und den Wasserhaushalt des Bodens untersuchen. Auch das Erfassen chemischer Parameter wurde verzichtet, da in der Diskussion um Fruchtfolgeflächen nicht von zentraler Bedeutung sind. Obwohl die Vergleichbarkeit zwischen Gewächshäusern und Referenzflächen und auch die Einheitlichkeit der Eigenschaften der Gewächshausböden nicht in allen Fällen optimal war, ist es möglich, den Einfluss der Bewirtschaftung auf die Gewächshausböden zu erkennen. Sowohl in den GWH mit BK, als auch in denjenigen mit W sind die Gehalte an organischem Material erhöht, vermutlich wegen der mit den Setzlingen eingebrachten Torfpresslingen. Biologische Parameter wie mikrobielle Biomasse, DNA Menge und Bodenatmung korrelieren üblicherweise stark mir Corg. In den GWH mit BK ist dies der Fall. Bei den GWH W ist die Korrelation aber um einiges weniger stark, als man es erwarten würde. Dies und die Tatsache, dass in den letzteren der metabolische Koeffizient deutlich erhöht war, lässt auf nicht ideale Bedingungen für die Bodenorganismen unter W schliessen. Die Gewächshäuser mit HS weisen die geringsten Gehalte an Corg auf und zeigten auch sonst eine tiefere biologische Aktivität als die übrigen Versuchsflächen. Mithilfe der molekularbiologischen Untersuchungen konnten standortspezifische aber auch gewächshausspezifische Lebensgemeinschaften in den Böden nachgewiesen werden. Generell war der Artenreichtum in den Gewächshausböden tiefer als in den dazugehörigen Referenzflächen. Interessanterweise konnten viele erwünschte oder unerwünschte Zielorganismen neben phytopathogenen auch pflanzenstärkende und bodenbelebende Mikroben nachgewiesen werden. Durch die Messung von bodenphysikalischen Grössen konnten bei allen untersuchten Standorten mit mineralischen Böden in den Gewächshäusern und/oder auf den Referenzflächen mindestens Richtwertüberschreitungen festgestellt werden. Nicht immer ist aber die Beeinträchtigung im Gewächshaus grösser als ausserhalb und die Unterschiede zwischen Gewächshäusern im gleichen Betrieb waren teilweise gross. Ein Vergleich zwischen dem Verdichtungszustand der Böden und den Aussagen der Bewirtschafter zum Gewächshausbau zeigen einen Zusammenhang zwischen nassen Bedingungen beim Bau und Verdichtungen innerhalb und in der Umgebung des Gewächshauses. Bei den untersuchten Gewächshäusern verlangten die Bewilligungsbehörden in keinem Fall eine Bodenkundliche Baubegleitung (BBB). Bezüglich Verdichtung wären klarere Vorgaben für den Ablauf sicher sinnvoll. Die Frage, ob Gewächshauböden grundsätzlich die Kriterien von Fruchtfolgeflächen erfüllen, lässt sich aufgrund unserer kleinen Stichprobe nicht abschliessend beantworten. Weitere Untersuchungen, vor allem bei Gewächshäusern mit Hors-sol oder Wechsel zwischen Hors-sol und Bodenkultur wären interessant. Dazu wäre eine grössere Stichprobe an Gewächshäusern wichtig. Vertiefte Untersuchungen mit molekularbiologischen Methoden könnten zeigen, ob sich die Habitat-Gebundenheit von mikrobiellen Gemeinschaftsstrukturen ausnutzen lässt, um typische Gemeinschaften von "gestörten" oder "geschädigten" zu unterscheiden

Rapid Induction of Tumor-specific Type 1 T Helper Cells in Metastatic Melanoma Patients by Vaccination with Mature, Cryopreserved, Peptide-loaded Monocyte-derived Dendritic Cells

There is consensus that an optimized cancer vaccine will have to induce not only CD8+ cytotoxic but also CD4+ T helper (Th) cells, particularly interferon (IFN)-γ–producing, type 1 Th cells. The induction of strong, ex vivo detectable type 1 Th cell responses has not been reported to date. We demonstrate now that the subcutaneous injection of cryopreserved, mature, antigen-loaded, monocyte-derived dendritic cells (DCs) rapidly induces unequivocal Th1 responses (ex vivo detectable IFN-γ–producing effectors as well as proliferating precursors) both to the control antigen KLH and to major histocompatibility complex (MHC) class II–restricted tumor peptides (melanoma-antigen [Mage]-3.DP4 and Mage-3.DR13) in the majority of 16 evaluable patients with metastatic melanoma. These Th1 cells recognized not only peptides, but also DCs loaded with Mage-3 protein, and in case of Mage-3DP4–specific Th1 cells IFN-γ was released even after direct recognition of viable, Mage-3–expressing HLA-DP4+ melanoma cells. The capacity of DCs to rapidly induce Th1 cells should be valuable to evaluate whether Th1 cells are instrumental in targeting human cancer and chronic infections

Towards greater transparency and coherence in funding for sustainable marine fisheries and healthy oceans

This final manuscript in the special issue on “Funding for ocean conservation and sustainable fisheries” is the result of a dialogue aimed at connecting lead authors of the special issue manuscripts with relevant policymakers and practitioners. The dialogue took place over the course of a two-day workshop in December 2018, and this “coda” manuscript seeks to distil thinking around a series of key recurring topics raised throughout the workshop. These topics are collected into three broad categories, or “needs”: 1) a need for transparency, 2) a need for coherence, and 3) a need for improved monitoring of project impacts. While the special issue sought to collect new research into the latest trends and developments in the rapidly evolving world of funding for ocean conservation and sustainable fisheries, the insights collected during the workshop have helped to highlight remaining knowledge gaps. Therefore, each of the three “needs” identified within this manuscript is followed by a series of questions that the workshop participants identified as warranting further attention as part of a future research agenda. The crosscutting nature of many of the issues raised as well as the rapid pace of change that characterizes this funding landscape both pointed to a broader need for continued dialogue and study that reaches across the communities of research, policy and practice.S