Фенология картофельной коровки Henosepilachna vigintioctomaculata на юге Дальнего Востока

Relevance. The 28-spotted potato ladybird beetle, Henosepilachna vigintioctomaculata, causes severe damage to plants of the Solanaceae family in the south of the Russian Far East. Today the application of chemicals is the main method for protecting crops against the potato ladybird beetle. This leads not only to the eradication of the pest, but also to the pollution of agricultural ecosystems and the emergence of potato ladybird beetle populations that are resistant to pesticides. A study on the seasonal cycles of the development of the potato ladybird beetle may help to devise new methods for controlling this pest.Methods. We conducted laboratory experiments to study the developmental timing ofa potato ladybird beetlepopulation. The number of eggs was counted, and then the eggs were placed in Petri dishes. The number of emerged larvae was recorded on a daily basis. The hatched larvae were transferred to glass containers (hereafter rearing cages) in batches of 10. We recorded the dates of the transition from one immature developmental stage to another notingthe simultaneity of these transitions. At the onset of the pupal stage, the date was recorded and food was withdrawn from the rearing cages. Scientific observations were carried out on the emergence ofyoung beetles. Field research on the phenology of the potato ladybird beetle was conducted at afield site of 40 m2. The timing of the following events was recorded: the emergence of the adult beetles from diapause, the colonization of the potato field, the beginning and the end of oviposition, the emergence of the larvae and the pupae, the flight of the new insect generation.Results and conclusion. Our laboratory experiment on the immature developmental stages of the potato ladybird beetle revealed that the egg stage was 4-5 days in duration, the larval stage was 16-17 days and the pupal stage was 4-5 daysunder optimal conditions. We also observed deviations from the mean values, which could be conditioned by external factors. For instance, the duration of embryonic development depended either on humidity or on the time range of hatching from one egg mass. The observed deviations of the developmental timing of the larvae and the pupae were most probably due to the quantity and quality of the available food, and the presence of secondary metabolites and glycoalkaloids in it. The field research on thephenology of the potato ladybird beetle showed that there was only one generation in 2020, but two generations in 2021. After comparing climatic conditions in 2020 and 2021, we concluded that Henosepilachna vigintioctomaculata can produce two generations during dry and hot years.Актуальность. На юге Дальнего Востока ощутимый вред растениям семейства Пасленовых (Solanaceae) наносит картофельная коровка Henosepilachna vigintioctomaculata. В настоящее время основным средством борьбы с картофельной коровкой является химическая обработка посадок, что приводит не только к уничтожению вредителя, но и к загрязнению агроэкосистем и появлению устойчивых к пестицидам популяций картофельной коровки. Изучение сезонных циклов развития картофельной коровки может помочь в разработке методов борьбы с ней.Методика исследования. Для изучения сроков развития популяции картофельной коровки проводятся лабораторные эксперименты. Подсчитанные яйца помещали в чашки Петри, ежедневно фиксировали появление личинок. Отродившихся личинок пересаживали в стеклянные сосуды по 10 особей. При переходе с одной преимагинальной стадии на другую фиксировалась дата и кучность смены возраста. С наступлением фазы куколки фиксировалась дата, из садков убирался корм. Велись наблюдения за выходом молодых жуков. Полевые исследования по фенологии картофельной коровки проводились на стационарном участке 40 кв. м. Отмечались сроки выхода взрослых особей из диапаузы, заселение ими посадок картофеля, начало и конец откладки яиц, сроки появления личинок и куколок, лёт молодого поколения.Результаты и заключение. В ходе лабораторного эксперимента при изучении преимагинальных стадий развития при оптимальных условиях было установлено, что стадия яйца длится 4-5 суток, стадия личинки 16-17 суток, куколки 4-5 суток. Также были выявлены отклонения от средних значений, которые связаны с внешними факторами. Так увеличение срока эмбриогенеза зависит от влажности либо от растянутости сроков отраждения из одной яйцекладки. Отклонение сроков развития личинок и куколок, скорее всего, связано с количеством и качеством пищи, содержанием в ней содержанием в ней продуктов вторичного обмена и гликоалкалоидов. При изучении фенологии в полевом эксперименте было установлено, что в 2020 году картофельная коровка дала одну генерацию, а в 2021 – две. Сравнивая климатические условия 2020-2021 годов можно предположить, что в более сухие и жаркие года Henosepilachna vigintioctomaculata дает два поколения

State-dependent diffusion: thermodynamic consistency and its path integral formulation

The friction coefficient of a particle can depend on its position as it does when the particle is near a wall. We formulate the dynamics of particles with such state-dependent friction coefficients in terms of a general Langevin equation with multiplicative noise, whose evaluation requires the introduction of specific rules. Two common conventions, the Ito and the Stratonovich, provide alternative rules for evaluation of the noise, but other conventions are possible. We show the requirement that a particle's distribution function approach the Boltzmann distribution at long times dictates that a drift term must be added to the Langevin equation. This drift term is proportional to the derivative of the diffusion coefficient times a factor that depends on the convention used to define the multiplicative noise. We explore the consequences of this result in a number examples with spatially varying diffusion coefficients. We also derive path integral representations for arbitrary interpretation of the noise, and use it in a perturbative study of correlations in a simple system.Comment: 18 pages, 8 figures, Accepted to PR

Viscosity Dependence of the Folding Rates of Proteins

The viscosity dependence of the folding rates for four sequences (the native state of three sequences is a beta-sheet, while the fourth forms an alpha-helix) is calculated for off-lattice models of proteins. Assuming that the dynamics is given by the Langevin equation we show that the folding rates increase linearly at low viscosities \eta, decrease as 1/\eta at large \eta and have a maximum at intermediate values. The Kramers theory of barrier crossing provides a quantitative fit of the numerical results. By mapping the simulation results to real proteins we estimate that for optimized sequences the time scale for forming a four turn \alpha-helix topology is about 500 nanoseconds, whereas the time scale for forming a beta-sheet topology is about 10 microseconds.Comment: 14 pages, Latex, 3 figures. One figure is also available at http://www.glue.umd.edu/~klimov/seq_I_H.html, to be published in Physical Review Letter

Картофельная коровка Henosepilachna vigintioctomaculata (Motsch.): систематика, морфология и её вредоносность (литературный обзор)

The 28-spotted potato ladybird beetle belongs to the subfamily Epilachninae, which is comprised exclusively by phytophagous insects. The potato ladybird beetle is a dangerous pest of potato in the south of the Russian Far East. Besides potato, it causes damage to tomatoes, cucumbers, watermelons, marrows and eggplants. Adult beetles and larvae eat the parenchyma of leaves severely damaging them. As the result, leaves turn yellow and wither. One beetle can eat up to 15 cm2 of leave surface on average per day, and 300-700 cm2 over its lifetime. A larva can eat from 20 to 30 cm2 of leave surface while developing. This significantly reduces the yield. The body of an adult beetle is small (males, 4-6 mm; female, 5-7 mm), dome-shaped, and elliptical. The elytra are yellow or brownish with 28 black round spots. Some spots, especially the ones along the line of junction, can partially merge. The color of the underside of male beetles is lighter than in females. Male beetles have yellow or less frequently darkened prothorax, mesothorax and metathorax, epimera, and the uppermost edge of the sternites of the abdomen. The anal sternite of the abdomen has a curve with two depressions. The underside of a female beetle is black. The uppermost edge of the anal sternite is straight and with a flat depression. The body of a larva is greyish, oval and with numerous setae. There are 4 rows of black chitinous spinules on the back. Depending on an instar, larvae have a different number of projections on the chitinous spinules. Pupae are exarate, light yellow, and have larval skin remnants at the apex of the abdomen. There are two large black spots on the backside of the thoracic segments. The spots on the abdominal segments are smaller. Fairly long protruding setae grow sparsely on the bodies of pupae. Eggs of the potato ladybird beetle are yellow, elongated, with a pointed apex and a flat bottom. The surface of an egg is characterized by a fine cellular structure. 28-точечная картофельная коровка относится к подсемейству Epilachninae, которое включает в себя исключительно растительноядные виды насекомых. Картофельная коровка является серьезным вредителем картофеля юга Дальнего Востока. Кроме картофеля она сильно повреждает томат, огурец, тыкву, арбуз, кабачок, баклажан. Жуки и личинки выгрызают паренхимную ткань, скелетируют листья, вследствие чего листья желтеют и засыхают. Один жук съедает в среднем за день 15 см2 площади листьев, а за весь срок жизни – 300-700 см2. Личинка за время своего развития съедает 20-30 см2 площади листьев, тем самых нанося вред растению и значительно снижая урожай. Имаго картофельной коровки небольшого размера (самцы – 4-6 мм, самки – 5-7 мм), тело выпуклое, овальное двуцветное. Надкрылья желтые или буроватые с 28 округлыми черными пятнами, некоторые пятна, в особенности вдоль шва, могут сливаться попарно. У самца окраска тела внизу светлее, чем у самки, переднегрудь, эпимеры средне- и заднегруди и вершинный край стернитов брюшка обычно желтые, реже затемненные. Анальный стернит брюшка с двувыемчатым изгибом. У самки низ тела черный, вершинный край анального стернита выпрямлен и с плоским вдавлением. У личинок тело овальное со множеством мелких волосков. Цвет тела сероватый, спинные хетоиды черные. Имеют 4 ряда спинных хетоидов, в зависимости от возраста личинки имеют разное количество отростках на хетоидах. Куколка свободная, светло-желтая, на вершине брюшка сохраняется личиночная шкурка. На спинной стороне грудных сегментов по два крупных черных пятна, на брюшных сегментах пятна мельче. По телу куколки разбросаны довольно длинные торчащие щетинки. Яйца картофельной коровки удлиненные, с заостренной вершиной и плоским основанием, желтого цвета. Поверхность яйца с характерной мелкоячеистой структурой.

Down syndrome-recent progress and future prospects

Down syndrome (DS) is caused by trisomy of chromosome 21 (Hsa21) and is associated with a number of deleterious phenotypes, including learning disability, heart defects, early-onset Alzheimer's disease and childhood leukaemia. Individuals with DS are affected by these phenotypes to a variable extent; understanding the cause of this variation is a key challenge. Here, we review recent research progress in DS, both in patients and relevant animal models. In particular, we highlight exciting advances in therapy to improve cognitive function in people with DS and the significant developments in understanding the gene content of Hsa21. Moreover, we discuss future research directions in light of new technologies. In particular, the use of chromosome engineering to generate new trisomic mouse models and large-scale studies of genotype-phenotype relationships in patients are likely to significantly contribute to the future understanding of DS

Hydrodynamic Coupling of Two Brownian Spheres to a Planar Surface

We describe direct imaging measurements of the collective and relative diffusion of two colloidal spheres near a flat plate. The bounding surface modifies the spheres' dynamics, even at separations of tens of radii. This behavior is captured by a stokeslet analysis of fluid flow driven by the spheres' and wall's no-slip boundary conditions. In particular, this analysis reveals surprising asymmetry in the normal modes for pair diffusion near a flat surface.Comment: 4 pages, 4 figure

Фенотипический профиль клеток моноцитарно-макрофагального ряда в зависимости от состояния респираторного эпителия

The mechanism of the relationship between pretumor changes in the bronchial respiratory epithelium and the risk of progression of non-small cell lung cancer (NSCLC) remains unclear. It has been suggested that the relationship between reactive changes in the bronchial mucosa and NSCLC progression may be caused by the functional status of monocytic-macrophage cells as important participants in infammation, which determines both the risk of premalignant changes in the epithelium and malignant progression. The purpose of the study was to investigate the phenotypic profle of peripheral blood monocytes and macrophages induced from monocytes in vitro depending on the state of respiratory epithelium in NSCLC patients. Material and Methods. The study included 39 patients with newly diagnosed NSCLC. Based on the morphological examination of small bronchi taken at the distance of 3–5 cm from the tumor, patients were divided into the following groups depending on the type of pretumor changes: no pretumor changes (n=6), isolated basal cell hyperplasia (BCH) (n=13), combination of BCH and squamous metaplasia (SM) (n=3), combination of unchanged epithelium and focal BCH (n=17). The phenotypic features of peripheral blood monocytes and in vitro-induced macrophages were assessed before treatment using fow cytometry. Results. The state of the respiratory epithelium in NSCLC patients prior to the start of anticancer treatment was associated with the phenotypic features of peripheral blood monocytes, but not with the profle of macrophages induced from them. Distortion of the response of induced macrophages to the polarizing stimuli was observed in NSCLC patients: the cultured cells responded to both M1 and M2 inducers (LPS and IL-4, respectively) with a phenotype shift to M2, while the CD206 marker expression varied depending on the presence and type of pretumor changes. Conclusion. The phenotypic profle of peripheral blood monocytes was associated with the state of the respiratory epithelium in NSCLC patients before anti-tumor treatment, but not with the phenotypic features of induced macrophages.Механизм взаимосвязи предопухолевых изменений в респираторном эпителии бронхов с риском прогрессирования немелкоклеточного рака легкого (НМРЛ) остается неясным. Предполагается, что связь между реактивными изменениями в слизистой бронхов и прогрессированием НМРЛ может быть обусловлена функциональным статусом клеток моноцитарно-макрофагальной линии, являющихся важными участниками процессов воспаления, которое определяет как риск предопухолевых изменений в эпителии, так и прогрессирование злокачественного новообразования. Цель исследования – изучение фенотипического профиля моноцитов периферической крови и макрофагов, индуцированных из моноцитов in vitro, в зависимости от состояния респираторного эпителия у больных НМРЛ. Материал и методы. В исследование включено 39 больных с впервые диагностированным НМРЛ. На основании результатов морфологического исследования мелких бронхов, взятых на расстоянии 3–5 см от опухоли, в зависимости от варианта предопухолевых изменений больные были разделены на следующие группы: отсутствие предопухолевых изменений (n=6), изолированная базальноклеточная гиперплазия (БКГ) (n=13), сочетание БКГ и плоскоклеточной метаплазии (ПМ) (n=3), сочетание неизмененного эпителия и очаговой БКГ (n=17). Оценка фенотипических особенностей моноцитов периферической крови и индуцированных in vitro макрофагов проводилась до начала противоопухолевого лечения больных методом проточной цитометрии. Результаты. Состояние респираторного эпителия у больных НМРЛ до начала противоопухолевого лечения ассоциировано с фенотипическими особенностями моноцитов периферической крови, но не с профилем индуцированных из них макрофагов. У больных НМРЛ отмечено искажение ответа индуцированных макрофагов на поляризующие стимулы: как на М1-, так и на М2-индукторы (LPS и IL-4, соответственно) культивируемые клетки отвечали сдвигом фенотипа в М2-сторону, при этом экспрессия маркера CD206 варьировала в некотором диапазоне в зависимости от наличия и варианта предопухолевых изменений. Заключение. Фенотипический профиль моноцитов периферической крови ассоциирован с состоянием респираторного эпителия у больных НМРЛ до начала противоопухолевого лечения, но не с фенотипическими особенностями индуцированных макрофагов.

Collective dynamics of colloids at fluid interfaces

The evolution of an initially prepared distribution of micron sized colloidal particles, trapped at a fluid interface and under the action of their mutual capillary attraction, is analyzed by using Brownian dynamics simulations. At a separation \lambda\ given by the capillary length of typically 1 mm, the distance dependence of this attraction exhibits a crossover from a logarithmic decay, formally analogous to two-dimensional gravity, to an exponential decay. We discuss in detail the adaption of a particle-mesh algorithm, as used in cosmological simulations to study structure formation due to gravitational collapse, to the present colloidal problem. These simulations confirm the predictions, as far as available, of a mean-field theory developed previously for this problem. The evolution is monitored by quantitative characteristics which are particularly sensitive to the formation of highly inhomogeneous structures. Upon increasing \lambda\ the dynamics show a smooth transition from the spinodal decomposition expected for a simple fluid with short-ranged attraction to the self-gravitational collapse scenario.Comment: 13 pages, 12 figures, revised, matches version accepted for publication in the European Physical Journal

Final report for LDRD Project 94-ERD-037: multi-scale atmospheric simulation system

The purpose of this LDRD project was to develop a multi-scale atmospheric simulation system that could be applied to a diverse range of atmospheric problems, including key research issues related to global and regional climate change, studies of regional and local precipitation, and emergency predictions of the path and exposure concentration of toxic materials released into the atmosphere. In addition to its multi-scale nature, the new simulation system was to be designed such that the individual components of the system could be selected by users in an optimal way to support the research and operational needs of the entire Atmospheric Sciences Division

Influence of Hydrodynamic Interactions on Mechanical Unfolding of Proteins

We incorporate hydrodynamic interactions in a structure-based model of ubiquitin and demonstrate that the hydrodynamic coupling may reduce the peak force when stretching the protein at constant speed, especially at larger speeds. Hydrodynamic interactions are also shown to facilitate unfolding at constant force and inhibit stretching by fluid flows.Comment: to be published in Journal of Physics: Condensed Matte