Heritability estimates of phenthoate resistance in the diamond-back moth

Realized heritabilities were estimated for the character of phenthoate resistance in two local strains of the diamond-back moth, Plutella xylostella L. (Lepidoptera: Yponomeutidae), by performing artificial laboratory selection for resistance and susceptibility to phenthoate. Heritability estimates indicated that such traits are moderately heritable ( ²=0.42 and 0.41 in the resistant selection and ²=0.31 and 0.21 in the susceptible selection), and give an experimental basis accounting for rapid evolutionary changes of phenthoate resistance observed in field populations of this insect.The observed changes in variances of phenthoate susceptibility are discussed in relation to the additive genetic variance eliminated by directional selection. The explanation stresses the importance on the underlying genetic system.

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Résumé L'héritabilité de la résistance au phenthoate obtenue chez deux souches locales de P. xylostella L. (Lep.; Yponomeutidae) a été calculée en procédant au laboratoire à des sélections artificielles pour la résistance et pour la sensibilité à cet insecticide. Les calculs de l'héritabilité ont montré que de tels caractères sont moyennement héritables ( ²=0,42 et 0,41 lors de la sélection pour la résistance, et ²=0,31 et 0,21 lors de la sélection pour la sensibilité), et ont fourni la base expérimentale rendant compte des changements évolutifs rapides observés pour la résistance au phenthoate chez des populations naturelles de cet insecte.Les changements observés de la variance de la sensibilité au phenthoate sont discutés en fonction de la variance génétique additive éliminée par la sélection orientée. L'explication insiste sur l'importance du système génétique souligné.

     

Z-linked inheritance of male olfactory response to sex pheromone components in two species of tortricid moths, Ctenopseustis obliquana and Ctenopseustis sp.

The olfactory response from male pheromone sensitive sensilla was investigated in the endemic New Zealand brownheaded leafrollers Ctenopseustis obliquana (Walker) and C. sp. ropeana (Lepidoptera, Tortricidae). The responses from 281 sensilla from the parental strains and from both the reciprocal crosses, including F₁, F₂ and maternal and paternal backcrosses were recorded, and statistically analysed using a multivariate analysis.In males of both the parental strains, a large amplitude cell responded to the main pheromone component of the conspecific female, in C. obliquana (Z)-8-tetradecenyl acetate (Z8-14:OAc) and in C. sp ropeana (Z)-5-tetradecenyl acetate (Z5-14:OAc). Both male types also possessed a small amplitude cell, which in C. obliquana responded weakly to Z5-14:OAc and tetradecyl acetate (14:OAc), and in C. sp ropeana responded to Z8-14:OAc. The responses from the different types of hybrid males were more variable than the responses from parental males. A main pattern could, however be seen, corresponding with the expected pattern in a sex-linked inheritance on the Z-chromosome of a C. sp ropeana type dominant genetic factor. The more pronounced variation in the hybrids could not be explained by this model, and might be due to the involvement of additional genes.

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Résumé Les réactions olfactives des sensilles mâles sensibles aux phéromones ont été examinées par enregistrement de l'extrémité de la sensille chez les tordeuses C. obliquana Walker et C. sp. ropeana. Les enregistrements ont porté sur 281 sensilles des lignées parentales et des croisements réciproques de F₁, F₂ et de croisements en retour maternel et paternel. Les résultats des enregistrements d'une sensille ont été soumis à une analyse en composantes principales.Chez les mâles de chaque lignée parentale un seul type physiologique de sensille a été découvert; une cellule répond par un pic grand au principal constituant de la phéromone femelle conspécifique. (Z)-8-acétate tétradécényl (Z8-14:OAc) pour C. obliquana, et (Z)-5-acétate tétradécényl (Z5-14:OAc) pour C. sp. ropeana. Une seconde type de cellule dans les sensilles des deux espèces de mâles présente un pic petit pour Z5-14:OAc et pour l'acétate tétradécyl (14:OAc) chez C. obliquana, et pour C. sp. ropeana au Z8-14:OAc. Les réponses des sensilles des différents types de mâles hybrides sont plus hétérogènes que celles des sensilles de leurs pères. Un schéma général pourrait cependant être décelé, correspondant au schéma prévu avec une hérédité d'un facteur dominant liée au sexe sur le chromosome Z de C. sp. ropeana. La variation plus accentuée chez les hybrides ne peut être expliquée par ce modèle, et pourrait impliquer des gènes additionnels.

     

Glandular trichome exudate is the critical factor in geranium resistance to foxglove aphid

Resistance to the foxglove-aphid (Acyrthosiphon solani Kaltenbach) has been demonstrated in some inbred geranium lines (Pelargonium Xhortorum Bailey). To establish more definitively the cause/effect relationship between tall glandular trichome exudate and resistance, an intact plant bioassay was performed comparing a resistant plant line, a resistant plant line from which the tall glandular trichome exudate had been removed using a basic buffer solution, a susceptible line and a susceptible line treated with the buffer wash. After 5 days of isolation on the respective surfaces, the number of surviving adult aphids as well as the number of nymphs produced and remaining alive were determined. Aphids on the buffer washed, resistant line exhibited mortality and fecundity which was not significantly different from that produced by the susceptible line. In contrast, the untreated resistance line was clearly resistant with lower adult survival and fewer living nymphs. The tall glandular trichome exudate must therefore be a critical factor in geranium resistance to the foxglove aphid.

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Zusammenfassung Widerstandsfähigkeit dem Fingerhut-Blattlaus (Acyrthosiphon solani Kaltenbach) gegenüber wurde in einigen durch Inzucht erzeugten Pelargonie-Linien (Pelargonium Xhortorum Bailey) gezeigt. Um das Verhältnis von Ursache und Wirkung zwischen dem hochgewachsenen glandulären Trichom-Exudat und Widerstandsfähigkeit genauer zu bestimmen, wurde eine Bio-Untersuchung an intakten Pflanzen unternommen. Dabei wurden eine widerstandsfähige Pflanzenlinie, eine widerstandsfähige Pflanzenlinie, von der das hochgewachsene glanduläre Trichom-Exudat durch eine basische Pufferlösung entfernt worden war, eine anfällige Linie und eine mit Pufferlösung behandelte Linie verglichen. Zwei erwachsene weibliche Blattläuse wurden fünf Tage durch ein engmaschiges Netz auf den zu untersuchenden dritten und vierten Knotenblättern eingesperrt. Bei jeder Pflanze wurde die Untersuchung an einem nichtbehandelten Blatt und an einem Blat, von dem das Exudat durch Waschen mit der Pufferlösung entfernt worden war, durchgeführt. Für jede Linie wurden fünf Pflanzen gebraucht, und der ganze Versuch wurde sechsmal wiederholt. Nach einer fünftägigen Isolierung auf den jeweiligen Oberflächen wurden die Blätter von der Pflanze entfernt, und sowohl die Zahl der überlebenden erwachsenen Blattläuse wie auch die der produzierten und noch am Leben gebliebenen Nymphen festgestellt. Mit einer niedrigeren Überlebensrate der Erwachsenen und weniger noch lebenden Nymphen war die nichtbehandelte widerstandsfähige Linie deutlich widerstandsfähig. Im Gegensatz dazu zeigten die Blattläuse auf der mit Puffer gewaschenen widerstandsfähigen Linie eine Sterblichkeit und Fruchtbarkeit, die nicht erheblich höher waren, als die auf der anfälligen Linie, was beweist, daß das Waschen mit der Pufferlösung den Widerstandsfaktor entfernt hatte. Das hochgewachsene glanduläre Trichom-Exudat muß deshalb ein kritischer Faktor in der Widerstandsfähigkeit gegen Pelargonie-Schädlinge sein.

     

Stylet penetration by two aphid species on susceptible and resistant lettuce

The probing behavior of two aphid species, Myzus persicae (Sulz.) and Nasonovia ribisnigri (Mosley), was electronically monitored on susceptible and resistant lettuce lines using a DC amplifier. A waveform pattern associated with extracellular stylet pathway activities, pattern C, occurred for longer periods when either aphid species probed resistant plants. This pattern is usually regularly interrupted by drops in electrical potential lasting a few seconds, reflecting cell membrane punctures followed by rapid withdrawal of the stylet tips. For M. persicae on resistant lettuce a large increase in pattern C without these potential drops accounted for the increased duration of this pattern. For N. ribisnigri the increase in pathway activity on resistant plants was due to an increase in the more typical pattern C with potential drops, as well as to an increased duration of pattern F, associated with a curious type of stylet penetration within cell walls. Both aphids made more but shorter probes on resistant than on susceptible plants, and these probes led less frequently to periods of sieve element contact and ingestion. The effects of resistance appear to involve both mesophyll and phloem factors. The underlying mechanisms, however, remain unclear. The results indicate which stylet penetration activities or waveform patterns are of interest for further investigation of resistance mechanisms.

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Résumé Le comportement de sondage de variétés sensibles et résistantes de laitues par deux espèces de pucerons, Myzus persicae (Sulz.) et Nasonovia ribisnigri (Mosley), a été enregistré électroniquement en utilisant un amplificateur DC. Les deux espèces de pucerons ont présenté une amplification de l'onde de type C associée au cheminement extracellulaire des stylets lors du sondage des variétés résistantes. Cette onde est normalement interrompue par des chutes de quelques secondes du potentiel électrique, traduisant des ponctions de la membrane cellulaire suivies par un rapide retrait de l'extrémité des stylets. La forte augmentation de l'onde C mais sans chutes de potentiel rend compte de la plus longue durée de cette onde chez M. persicae sur laitue résistante. L'accroissement du cheminement des stylets chez N. ribisnigri sur plantes résistantes est dû à une augmentation de l'onde C typique avec chutes de potentiel, ainsi qu'à une prolongation de l'onde F liée à la pénétration des stylets dans les parois cellulaires. Les deux espèces font des sondages plus brefs et plus nombreux sur variétés résistantes, et ces sondages entraînent des contacts moins fréquents avec les éléments criblés et débouchent moins souvent sur de l'ingestion. Les effects de la résistance semblent impliquer des facteurs liés à la fois au mésophylle et au phloème. Les mécanismes sous-jacents, cependant, ne sont pas encore clairs. Ces résultats Montrent que l'examen des ondes liées à la pénétration des stylets est important pour des études ultérieures sur les mécanismes de résistance.

     

Host plant resistance in Brachiaria grasses to the spittlebug Zulia colombiana

Twelve forage grass accessions including 11 accessions of Brachiaria Griseb, were evaluated in a glasshouse for host plant resistance to nymphs and tolerance to feeding damage caused by adults of Zulia colombiana (Lallemand) (Homoptera: Cercopidae). Resistance to nymphs was evaluated with a technique that provided uniform environmental conditions and abundant feeding sites. B. brizantha Stapf (cv. Marandú) was the most resistant of the accessions tested based on nymphal mortality, duration of nymphal stadia, and weight of adult females. Andropogon gayanus Kunth, resistant to spittlebug attack in the field, was susceptible under the conditions of this study. While growth habit and rooting characteristics may contribute to field resistance, other resistance factors are present within the genus Brachiaria, particularly in the case of B. brizantha cv. Marandú. The number of insect-days causing severe damage in the most tolerant species (B. dictyoneura Stapf and B. humidicola Schweick) was approximately six times greater than that necessary to cause the same level of damage to the most susceptible species (B. ruziziensis Germain & Evrard and B. decumbens Stapf). No difference was found in regrowth capacity between infested and noninfested plants within accessions. There was a significant positive correlation between number of insect-days causing severe damage (tolerance) and regrowth of infested plants.

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Résumé Brachiaria est une graminée fourragère prometteuse pour les sols tropicaux acides, saturés d'aluminium. Z. colombiana est un Cercopidae très répandu, limitant l'utilisation de Brachiaria en Amérique Latine. La résistance (antibiose et tolérance) à Z. colombiana, de Brachiaria d'origines diverses a été examinée. B. brizantha cv. Marandù s'est révélé le plus résistant d'après la forte mortalité larvaire, la prolongation du développement larvaire, et le poids réduit des femelles adultes de Z. colombiana. Andropogon gayanus, résistant dans la nature, s'est révélé sensible. Ces résultats suggèrent que cette résistance de A. gayanus dans la nature pourrait être due à la structure du végétal et à son mode de croissance. Dans le cas de B. brizantha cv. Marandù, des facteurs supplémentaires de résistance, mis en évidence à partir de différents modes de croissance, ont été éliminés, de façon à identifier les mécanismes de l'antibiose présents chez Brachiaria. Une grande gamme de résistance aux attaques alimentaires a été observée chez Brachiaria. Les plus résistants ont besoin de 6 fois plus de jours d'attaque par Z. colombiana pour provoquer les dégâts observés sur individus sensibles.

     

High-dose mode of death in Tribolium

This study reports the first demonstration within a single insect genus (Tribolium) of both the acute, or lethal-midlethal, dose-independent pattern of mortality, and the hyperacute, dose-dependent pattern, after appropriate doses of ionizing radiation. This demonstration provides resolution of apparently contradictory reports of insect responses in terms of doses required to cause lethality and those based on survival time as a function of dose. A dose-dependent mortality pattern was elicited in adult Tribolium receiving high doses, viz., 300 Gy or greater; its time-course was complete in 10 days, before the dose-independent mortality began. Visual observations of heavily-irradiated Tribolium suggested neural and/or neuromuscular damage, as had been previously proposed by others for lethally-irradiated wasps, flies, and mosquitoes. Results of experiments using fractionated high doses supported the suggestion that the hyperacute or high-dose mode of death is the result of damage to nonproliferative tissues. Relative resistance of a strain to the hyperacute or high-dose mode of death is not necessarily correlated with resistance to the midlethal mode, which is believed to be the result of damage to the proliferative cells of the midgut.

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Résumé Les résultats de nombreuses études des réactions des insectes adultes de différents groupes à l'irradiation s'opposent quant à l'importance de la dose provoquant la létalité et quant aux modalités de la mort. Les diptères et les guèpes impliquent des doses très élevées,-des centaines de Gy-, ne présentent aucune période caractérisant la mort par irradiation, et décèdent de plus en plus tôt avec l'augmentation des doses. Beaucoup d'autres insectes succombent à des doses (milétalelétale) beaucoup plus faibles,-de quelques Gy à des dizaines-, et quelle que soit la dose meurent au bout d'un temps voisin.Au cours de cette étude, nous avons pu observer que ces deux types de mortalité peuvent être provoqués chez le même genre d'insecte (Tribolium), avec des doses convenables d'irradiation . Un syndrôme caractéristique a été provoqué avec des doses très élevées, de 300 Gy ou plus,-à ces doses la mort est obtenue en 10 jours après l'irradiation. L'absence de syndrôme caractéristique se produit avec des doses inférieures ou égales à 80 Gy; la mort a lieu alors entre 10 et 16 jours en fonction de la dose.Les différences entre les deux types de décès indiquent deux processus de mort par irradiation. La manifestation d'une désorientation et d'une perte de coordination motrice chez les Tribolium fortement irradiés suggère des altérations neurales et/ou neuromusculaires comme cause/s de ce type de mort provoquée par des doses élevées. L'implication de tissus sans prolifération a été confortée par les résultats d'expériences utilisant de hautes doses fractionnées. Le type de mort milétal est considéré après de nombreuses observations indépendantes, comme le résultat d'atteintes à la prolifération des cellules de l'intestin moyen.Les données contradictoires sur les réactions des insectes aux irradiations proviennent d'abord de l'absence de connaissances sur le lieu des dégâts. Les diptères sont connus maintenant, après différentes études, comme perdant complètement l'aptitude au renouvellement cellulaire, et présentent ainsi un type de mort avec dose élevée. Beaucoup d'autres insectes adultes ont un renouvellement cellulaire de l'intestin moyen limité, et ainsi présentent le type de mort milétal. Le type de mort, dit haute dose, peut être induit dans cette dernière catégorie d'insectes par une irradiation suffisamment forte, et, dans le cas du Tribolium le déroulement de la mort se produit alors de deux façons bien distinctes.

     

Herbicide effects on planktonic systems of different complexity

Bioassays of different complexity were compared with respect to their capability to predict the environmental impact of the herbicide atrazine in aquatic systems. Acute toxicity tests with Daphnia did not yield meaningful results. Sublethal tests with Daphnia (feeding inhibition, reduction of growth and reproduction) were more sensitive, but effective concentrations of atrazine were still rather high (2 mg/L). A relatively complicated artificial food chain system that incorporated direct and indirect effects on Daphnia yielded significant reduction of daphnid population growth at 0.1 mg/L. Enclosure experiments with natural communities were by far the most sensitive tools. Community responses could be measured at concentrations as low as 1 µg/L and 0.1 µg atrazine/L. At the lowest concentration, however, communities recovered after three weeks. We conclude that in complex systems indirect effects can be more important than direct effects, so that, contrary to the conditions in simple tests, non-target organisms may be the better indicators of herbicide stress to natural communities.     

Increase in hepatic microsomal lipid peroxidation mediated by α-adrenergic system under cold stress and noradrenaline treatment

A membrane protein recognized by monoclonal antibody SQM1 was identified in human squamous carcinomas, including those originating in the head and neck (SqCHN), lung and cervix. Cell lines derived from SqCHN of previously untreated patients expressed high amounts of this protein. In contrast, many cell lines established from SqCHN of patients previously treated with chemotherapy and/or radiation showed diminished amounts of this SQM1 protein. The expression of SQM1 antigen was determined in several SgCHN cell lines made resistant by exposure to methotrexate (MTX) in vitro. The parent cell lines all exhibited strong binding to SQM1 antibody. The MTX-resistant sublines showed much lower membrane binding of SQM1. The lowest SQM1 reactivity was found in cell lines with high resistance to MTX and with diminished rate of MTX transport. Some highly MTX-resistant cell lines which had high levels of dihydrofolate reductase, but which retained a high rate of MTX transport, also retained high levels of SQM1 binding. Reduced SQM1 protein was also found in SgCHN cells which developed resistance to the alkylating drug cis-platinum (CDDP) and which showed reduced membrane transport of CDDP. Cell growth kinetics and non-specific antigenic shifts were not responsible for the differences in SQM1 binding between the parent cell lines and their drug-resistant sublines. The finding of a novel protein which is reduced in cells resistant to MTX and CDDP could contribute to our understanding of the basic mechanisms of drug resistance. By detecting SQM1 protein in clinical specimens, it may be possible to monitor the development of drug resistance in tumors.Abbreviations SqCHN Squamous Carcinoma of the Head and Neck - MTX Methotrexate - CDDP Cis-Platinum - DHFR Dihydrofolate Reductase     

Impact of salt adaptation on esterified fatty acids and cytochrome oxidase in plasma and thylakoid membranes from the cyanobacterium Anacystis nidulans

During adaptation of photoautotrophically growing fresh water cyanobacterium Anacystis nidulans to high salinity the cells showed a pronounced increase of proton-sodium antiporter activity, and of cytochrome c oxidase in isolated and purified plasma membrane. At the same time the concentrations of plasma membrane-bound EDTA-resistant copper and iron (determined by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry) rose proportionately, accompanied by an increase in whole cell respiration. In plasma membranes from salt adapted cells lipid/protein ratios were markedly higher than in control cells, levels of esterified saturated and long-chain fatty acids being significantly higher than the respective levels of unsaturated and short-chain fatty acids which explains the higher lipid-phase transition temperatures derived from Arrhenius plots. Immunoblotting of the membrane proteins with antisera raised against the cytochrome c oxidases from Paracoccus denitrificans and A. nidulans gave two cross-reacting bands with apparent molecular weights around 50000 and 30000 (subunits I and II, respectively) which were more pronounced in plasma membranes from salt adapted cells when compared to control cells. The protein pattern of plasma membranes from salt adapted cells also showed the appearance of bands at apparent molecular weights of 44000–48000 and 54000–56000 which might stem from the proton/sodium-antiporter in this membrane.Abbreviations CM cytoplasmic or plasma membrane - ICM intracytoplasmic or thylakoid membrane - cyt cytochrome - DCCD N,N-dicyclohexylcarbodiimide - Hepes N-2-hydroxyethylpiperazine-N-2-ethanesulfonate - ICP-AES inductively coupled plasma atomic emission spectrometry - SDS-PAGE sodium dodecylsulfate polyacrylamide gel electrophoresis - EPR electron paramagnetic resonance spectrometry     

Models for contact-mediated pattern formation: cells that form parallel arrays

Kinetic continuum models are derived for cells that crawl over a 2D substrate, undergo random reorientation, and turn in response to contact with a neighbor. The integro-partial differential equations account for changes in the distribution of orientations in the population. It is found that behavior depends on parameters such as total mass, random motility, adherence, and sloughing rates, as well as on broad aspects of the contact response. Linear stability analysis, and numerical, and cellular automata simulations reveal that as parameters are varied, a bifurcation leads to loss of stability of a uniform (isotropic) steady state, in favor of an (anisotropic) patterned state in which cells are aligned in parallel arrays.