Pyramidisierung von QTL im Hinblick auf eine Verbesserung der Barley yellow dwarf virus Toleranz der Gerste und genetische Analyse der Toleranz gegenüber Wheat dwarf virus

Das blattlausübertragene Barley yellow dwarf virus (BYDV) und das zikadenübertragene Wheat dwarf virus (WDV) gehören zu den wirtschaftlich wichtigsten Pathogenen im Gerstenanbau, deren Bedeutung infolge der globalen Erwärmung zukünftig weiter steigen wird. Ziel der Arbeit war es einerseits, durch die markergestützte Kombination (Pyramidisierung) der in der Gerste gegen BYDV bekannten Toleranzallele Ryd2, Ryd3 und dem QTL auf Chromosom 2HL der Sorte 'Post' Erkenntnisse über die additive Wirkung dieser Loci zu gewinnen und andererseits die in der Sorte 'Post' nachgewiesene WDV-Toleranz genetisch zu analysieren. Für die Pyramidisierung der Toleranzallele gegen BYDV wurden DH-Linien aus einer Winter- und einer Sommergerstenkreuzung (ohne QTL 2H) erstellt. Diese wurden mit den für die entsprechenden Loci bekannten molekularen Markern genotypisiert und hinsichtlich ihres Toleranzverhaltens (Wuchs- und Ertragsparameter, Viruskonzentration) nach Inokulation mit BYDV-PAV in zweijährigen Feldversuchen an vier Standorten charakterisiert. In beiden Populationen führte die Kombination von Ryd2 und Ryd3 zu einer signifikanten Verringerung des Virusgehaltes (Virusextinktion, DAS-ELISA) und einer deutlich verringerten Infektionsrate gegenüber den genotypisch anfälligen Linien (ryd2/ryd3) und solchen mit den entsprechenden einzelnen positiven Allelen und damit zu einer quantitativen Resistenz gegenüber BYDV. Darüber hinaus konnte in DH-Linien der Sommergerstenkreuzung für die Kombination aus Ryd2 und Ryd3 eine höhere Leistung bei den Ertragsparametern wie dem relativen Kornertrag pro Pflanze, gegenüber den anderen Genotypen nachgewiesen werden. Der QTL auf Chromosom 2H hatte allgemein nur eine geringe Toleranzwirkung. Zur Aufklärung der WDV-Toleranz der Sorte 'Post' wurden zwei DH-Populationen der Kreuzung 'Post' (tolerant) x 'Vixen' (anfällig) zur Phänotypisierung im Feldversuch mit Hilfe von virustragenden Zikaden (Psammotettix alienus) inokuliert und ihre Toleranz durch Wuchs- und Ertragsmerkmale ermittelt. In QTL-Analysen mit den entsprechenden genetischen Kopplungskarten wurden QTL auf den Chromosomen 1H, 2H, 3H und 4H detektiert. Der QTL auf Chromosom 4H ist dabei in beiden Populationen übereinstimmend für die Symptomausprägung und die relative Halmlänge im Bereich des SSR-Markers HVM3 zu finden und erklärt bis zu 32 % der phänotypischen Varianz für diese Merkmale.Barley yellow dwarf virus (BYDV) and Wheat dwarf virus (WDV) are economically important pathogens of barley which may become even more important due to global warming. In barley several loci conferring tolerance to BYDV are known, e. g. Ryd2, Ryd3 and a QTL (quantitative trait locus) on chromosome 2H. One aim of the present study was to get information whether the level of tolerance against BYDV in barley can be improved by combining these loci. Another objective was to analyse the tolerance of the cultivar 'Post' to WDV. For combining the above mentioned tolerance loci against BYDV a winter and a spring barley population of doubled haploid (DH) lines was genotyped by molecular markers for the presence of the susceptibility or the resistance encoding allele at respective loci (Ryd2, Ryd3, QTL on chromosome 2H) and were tested for their level of BYDV-tolerance after inoculation with viruliferous (BYDV-PAV) aphids in two-years field trials at four locations. In DH-lines carrying the combination Ryd2 and Ryd3 a significant reduction of the virus titre and a much lower infection rate were detected compared to lines carrying only one or none of these genes. Furthermore, spring barley DH-lines with this allele combination also showed a significantly higher relative grain yield compared to lines carrying only Ryd2 or Ryd3. Overall these results show that the combination of Ryd2 and Ryd3 leads to quantitative resistance against BYDV-PAV. For analysis of the tolerance to WDV detected in the cultivar 'Post' two DH-line populations of the cross 'Post' (tolerant) x 'Vixen'  (susceptible) were phenotyped in field trails after inoculation with WDV carrying leafhoppers (Psammotettix alienus). QTL were detected on chromosome 1H, 2H, 3H and 4H. The most important one is the QTL for symptom score and relative plant height on chromosome 4H, which was detected at the position of the SSR-marker HVM3 in both populations and explained up to 32 % of the phenotypic variance

Breeding for resistance to insect-transmitted viruses in barley – an emerging challenge due to global warming

Vor dem Hintergrund längerer Perioden mit höheren Temperaturen im Herbst und im Winter ist künftig von einer zunehmenden Bedeutung insektenübertragener Viren auszugehen, wie es die vorliegenden Untersuchungen zum Auftreten von Barley yellow dwarf virus und Wheat dwarf virus in Mitteldeutschland belegen. Dabei zeigte sich u. a. eine deutliche Beziehung zwischen der Anzahl Infektionstage im Herbst und dem BYDV-Auftreten in der Wintergerste im darauffolgenden Frühjahr. In Klimakammeruntersuchungen zum Einfluss der Temperatur auf die BYDV-Übertragung wurden 10°C als Temperaturgrenze ermittelt, bis zu der eine Virusübertragung durch Rhopalosiphum padi erfolgt. Die ersten Ergebnisse zur Pyramidisierung von Ryd2, Ryd3 und eines QTL aus der Sorte ‘Post’, der auf Chromosom 2H lokalisiert ist, mittels molekularer Marker und DH-Linien zeigen, dass Linien mit 3 bzw. 2 Resistenz-/Toleranzgenen eine deutliche geringere Symptomausprägung und einen verringerten Virustiter aufweisen. Dabei hat der QTL auf Chromosom 2H im Vergleich zu Ryd3 und Ryd2 einen deutlich geringeren Effekt. Die genetische Basis der WDV-Toleranz ist sehr eng. Lediglich die Sorte ‘Post’ wies in den Infektionsversuchen im Freiland ein ausreichendes Toleranzniveau auf. Untersuchungen an Populationen doppelhaploider Linien lassen auf eine polygene Vererbung dieser Toleranz schließen.Due to global warming longer periods of higher temperature in autumn and winter are expected which may result in an increasing importance of insect-transmitted viruses. Investigations carried out in Saxony-Anhalt from 1998 to 2008 on the incidence of Barley yellow dwarf virus (BYDV) and Wheat dwarf virus (WDV) revealed a clear relation between the number of infection days in autumn and the BYDV-attack in winter barley fields in the following spring. In additional experiments carried out in growth chambers under controlled conditions it turned out that 10°C is the minimum temperature for an efficient transmission of BYDV by Rhopalosiphum padi. In order to enhance the level of resistance to BYDV, Ryd2, Ryd3 and a QTL derived from the cultivar ‘Post’ located on chromosome 2HL were combined using DH-lines and molecular markers. Concerning symptom expression and virus extinction first results indicate a reduction in those lines combining especially Ryd2 and Ryd3. Concerning WDV extensive screening programmes were conducted, but tolerance was only detected in cv. ‘Post’. First results of genetic analysis using DH-lines give hint that this tolerance is inherited in a quantitative manner

Prüfung und Entwicklung von Sojabohnenzuchtmaterial für die Fütterung mit dem Ziel der Implementierung mittelständischer Züchtungsaktivitäten unter besonderer Berücksichtigung der Merkmale Frühzeitigkeit, Kältetoleranz und Proteinertrag

Mit dem Vorhaben soll im Rahmen der Eiweißstrategie des BMEL durch die Stärkung der Züchtungswirtschaft eine Ausweitung und Verbesserung des Sojabohnenanbaus und damit der Produktion von gentechnikfreiem, heimischem Eiweißfutter unterstützt werden. An der Landesanstalt wird ein Soja-Zuchtprogramm neu aufgebaut. Im Verbund mit privaten bayerischen Züchtungsunternehmen werden Methoden zur Selektion von Zuchtstämmen bezüglich der Merkmale Frühreife, Kornertrag, Proteinertrag und Kältetoleranz entwickelt, sowie die Grundlage für eine markergestützte Selektion geschaffen. In den drei Vegetationsperioden (2015-2017) wurden aus über zwölftausend Kreuzungsnachkommen interessante Zuchtstämme selektiert und in einer Leistungsprüfung mit aktuellen Sorten in Ertrag, Proteingehalt und Abreife verglichen. Dabei konnten mehrere Zuchtstämme identifiziert werden, die bei hohem Ertrag früher abreifen als aktuelle Vergleichssorten bzw. höhere Proteinerträge liefern. Das entwickelte Zuchtmaterial fand Eingang in die Zuchtprogramme bei den privaten Verbundpartnern und wird auf die Sortenzulassung vorbereitet. Die molekulargenetischen Analysen auf der Basis von 6000 SNP-Markern zeigten eine nur geringe genetische Diversität im aktuell genutzten Sortenpanel. Die in Clusteranalysen nachgewiesene große genetische Diversität in weltweiten Genbankakzessionen kann als wertvoller Genpool für die Züchtung genutzt werden. Die aufwändige phänotypische Selektion soll langfristig durch molekulare Marker effizienter gestaltet werden. Der erste Schritt wurde mit der Etablierung und Anwendung publizierter Marker für die Merkmale Blüte und Reife gemacht

Pyramidisierung von QTL im Hinblick auf eine Verbesserung der Barley yellow dwarf virus Toleranz der Gerste und genetische Analyse der Toleranz gegenüber Wheat dwarf virus

Durch die markergestützte Kombination der in der Gerste gegenüber der Gerstengelbverzwergung (Barley yellow dwarf virus) bekannten Toleranzallele Ryd2, Ryd3 und dem QTL auf Chromosom 2HL der Sorte `Post´ konnte eine quantitative Resistenz erreicht werden, welche sich in einer signifikanten Verringerung des Virusgehaltes und der Infektionsrate bei den untersuchten doppelhaploiden Linien zeigte. Andererseits wurden QTL für die in der Sorte `Post´ nachgewiesene Toleranz gegenüber der Weizenverzwergung (Wheat dwarf virus) mittels QTL-Analysen auf den Chromosomen 1H, 2H, 3H und 4H detektiert

Verbesserung der BYDV-Toleranz der Gerste durch Pyramidisierung von Toleranzallelen

ZusammenfassungDas durch Blattläuse übertragene Gerstengelbverzwergungsvirus (Barley yellow dwarf virus, BYDV) ist ein wichtiges Pathogen im Getreideanbau, dessen wirtschaftliche Bedeutung infolge der prognostizierten Klimaerwärmung in Mitteleuropa in den nächsten Jahrzehnten weiter zunehmen wird. In der Praxis wird derzeit die Virusverbreitung hauptsächlich durch die chemische Bekämpfung der Vektoren und einen nicht zu frühen Aussaattermin der Herbstkultur beeinflusst. In der Gerstenzüchtung wurde bisher das Resistenzgen Ryd2 genutzt. Inzwischen sind weitere toleranzbedingende Loci wie Ryd3 und ein QTL (Quantitative trait locus) auf Chromosom 2H identifiziert worden. Ziel der Arbeiten ist es, Erkenntnisse darüber zu gewinnen, ob durch eine markergestützte Kombination der Toleranzallele dieser Loci das Toleranzniveau der Gerste gegenüber BYDV erhöht werden kann. Hierzu wurden aus Kreuzungen von toleranten Elternlinien Populationen von doppelhaploiden (DH) Linien erstellt, die zunächst mit bekannten PCR-Markern für die entsprechenden Loci genotypisiert wurden. Nach Inokulation mit dem Virusisolat BYDV-PAV wurden die DH-Linien in Feldversuchen phänotypisch charakterisiert, d.h. deren Virusbefall (DAS-ELISA), sowie Wuchs- und Ertragsparameter bestimmt. Die Kombination von Ryd2 und Ryd3 führte zu einer signifikanten Verringerung des Virusgehaltes in den Pflanzen im Vergleich zu den genotypisch anfälligen Linien (ryd2/ryd3) und solchen mit den entsprechenden einzelnen positiven Allelen. Ebenso konnte zum Teil für diese Kombination (Ryd2/Ryd3) im ersten Versuchsjahr eine höhere Leistung im relativen Kornertrag pro Pflanze gegenüber den anderen Genotypen nachgewiesen werden. Der QTL auf Chromosom 2H zeigte hingegen nur eine vergleichsweise geringe Toleranzwirkung.Stichwörter: Gerstengelbverzwergung, BYDV, Gerste, Toleranz, Resistenz, Ryd2, Ryd3, QTL, Pyramidisierung, molekulare Marker Abstract The aphid-transmitted Barley yellow dwarf virus (BYDV) is an important pathogen in cereals. Due to the predicted global warming the importance of this virus will increase in the future. In cereal growing systems this virus is mainly combated by spraying insecticides and by a later sowing date in autumn. In barley breeding the gene Ryd2 was mainly used, but in the meantime additional sources of tolerance were identified, like the gene Ryd3 and a QTL on chromosome 2H. The aim of this work is the combination of the tolerance alleles of these three loci by marker assisted selection to improve the level of tolerance against BYDV in barley. To achieve this, doubled haploid (DH) lines out of a cross of tolerant parental lines were genotyped by specific PCR markers with regard to the above mentioned loci. Furthermore, DH lines were investigated in field tests after inoculation with BYDV-PAV to characterize virus attack, growth and yield parameters. The combination of Ryd2 and Ryd3 results in a significantly decreased virus attack compared to all other allele combinations. In spring barley this combination leads to a significantly increased relative grain yield.Keywords: Barley yellow dwarf virus, barley, tolerance, resistance, pyramiding, molecular marker, aphi

Impact of Different Trace Elements on the Growth and Proteome of Two Strains of Granulicella, Class “Acidobacteriia”

Acidobacteria represents one of the most dominant bacterial groups across diverse ecosystems. However, insight into their ecology and physiology has been hampered by difficulties in cultivating members of this phylum. Previous cultivation efforts have suggested an important role of trace elements for the proliferation of Acidobacteria, however, the impact of these metals on their growth and metabolism is not known. In order to gain insight into this relationship, we evaluated the effect of trace element solution SL10 on the growth of two strains (5B5 and WH15) of Acidobacteria belonging to the genus Granulicella and studied the proteomic responses to manganese (Mn). Granulicella species had highest growth with the addition of Mn, as well as higher tolerance to this metal compared to seven other metal salts. Variations in tolerance to metal salt concentrations suggests that Granulicella sp. strains possess different mechanisms to deal with metal ion homeostasis and stress. Furthermore, Granulicella sp. 5B5 might be more adapted to survive in an environment with higher concentration of several metal ions when compared to Granulicella sp. WH15. The proteomic profiles of both strains indicated that Mn was more important in enhancing enzymatic activity than to protein expression regulation. In the genomic analyses, we did not find the most common transcriptional regulation of Mn homeostasis, but we found candidate transporters that could be potentially involved in Mn homeostasis for Granulicella species. The presence of such transporters might be involved in tolerance to higher Mn concentrations, improving the adaptability of bacteria to metal enriched environments, such as the decaying wood-rich Mn environment from which these two Granulicella strains were isolated

High Kynurenine (a Tryptophan Metabolite) Predicts Remission in Patients with Major Depression to Add-on Treatment with Celecoxib

Background: Signs of an inflammatory process have been described in major depression. Methods: In a double-blind, randomized study of celecoxib or placebo add-on to reboxetine in 40 depressed patients, celecoxib treatment has beneficial effects. In order to evaluate the tryptophan/kynurenine metabolism and to identify predictors for remission, tryptophan (TRP), kynurenine (KYN), kynurenic acid (KYNA), and quinolinic acid (QUIN) were estimated in the serum of 32 patients before and after treatment and in a group of 20 healthy controls. Results: KYN levels were significantly lower in patients (p = 0.008), and the QUIN/KYN ratios were significantly higher (p = 0.028). At baseline, the higher KYN/TRP ratio was predictive for remission during celecoxib add-on treatment (p = 0.04) as well as for remission in the overall patient group (p = 0.01). In the placebo group, remitters showed a higher KYNA/QUIN ratio (p = 0.032). In the overall group, remitters showed lower KYNA/KYN (p = 0.035) and QUIN/KYN (p = 0.011) ratios. The lower the formation of downstream metabolites, especially QUIN, the better the treatment outcome. Conclusion: The high KYN/TRP ratio predicted remission after treatment with celecoxib in this small sample of depressed patients. Eventually, the KYN/TRP ratio might be a marker for those patients, which benefit from an additional anti-inflammatory treatment

Phylogenetic relationships of species of Raymunida (Decapoda: Galatheidae) based on morphology and mitochondrial cytochrome oxidase sequences, with the recognition of four new species

19 pages.-- RECEIVED: 10 April 2000, ACCEPTED: 8 November 2000.The species of the genus Raymunida from the Pacific and Indian oceans are revised using morphological characters and the mitochondrial cytochrome oxidase subunit I sequences. Four new species are described (R. confundens, R. dextralis, R. erythrina, and R. insulata), and the status of R. bellior and R. elegantissima are revised. The species of Raymunida can be identified by subtle morphological characters, which match differences in mitochondrial nucleotide sequences. Therefore, the sequence divergences confirm the specific and phylogenetic value of some morphological characters (e.g., length of the mesial spine on the basal antennal segment, length of the walking legs). Furthermore, they confirm the importance of the color pattern as a diagnostic character. The widespread species (R. elegantissima), known from the Philippines to Fiji, shows minimal divergence between specimens from different localities (maximum of 3 nucleotide differences or 0.2% mean divergence). The phylogenetic reconstruction agreed with the monophyletic condition of Raymunida and its differentiation with respect to the genus Munida (in which Raymunida species had previously been included) and Agononida.Peer reviewe

RNA and DNA Bacteriophages as Molecular Diagnosis Controls in Clinical Virology: A Comprehensive Study of More than 45,000 Routine PCR Tests

Real-time PCR techniques are now commonly used for the detection of viral genomes in various human specimens and require for validation both external and internal controls (ECs and ICs). In particular, ICs added to clinical samples are necessary to monitor the extraction, reverse transcription, and amplification steps in order to detect false-negative results resulting from PCR-inhibition or errors in the technical procedure. Here, we performed a large scale evaluation of the use of bacteriophages as ICs in routine molecular diagnosis. This allowed to propose simple standardized procedures (i) to design specific ECs for both DNA and RNA viruses and (ii) to use T4 (DNA) or MS2 (RNA) phages as ICs in routine diagnosis. Various technical formats for using phages as ICs were optimised and validated. Subsequently, T4 and MS2 ICs were evaluated in routine real-time PCR or RT-PCR virological diagnostic tests, using a series of 8,950 clinical samples (representing 36 distinct specimen types) sent to our laboratory for the detection of a variety of DNA and RNA viruses. The frequency of inefficient detection of ICs was analyzed according to the nature of the sample. Inhibitors of enzymatic reactions were detected at high frequency in specific sample types such as heparinized blood and bone marrow (>70%), broncho-alveolar liquid (41%) and stools (36%). The use of T4 and MS2 phages as ICs proved to be cost-effective, flexible and adaptable to various technical procedures of real-time PCR detection in virology. It represents a valuable strategy for enhancing the quality of routine molecular diagnosis in laboratories that use in-house designed diagnostic systems, which can conveniently be associated to the use of specific synthetic ECs. The high rate of inhibitors observed in a variety of specimen types should stimulate the elaboration of improved technical protocols for the extraction and amplification of nucleic acids