Ecological genetics of host plant exploitation in the green peach aphid, Myzus persicae

The ecological consequences of genetic variability in host plant exploitation of Myzus persicae (Hemiptera, Aphididae) were studied in several agro-ecosystems, differing in crop plant heterogeneity. An analysis of aphid populations sampled from sugar beet, potatoes, and lettuce revealed changes in the frequency distribution of aphid clones according to their respective host plant adaptations. The spatial unit of differentiation was below an average field size of 3–5 hectares and a differentiation could be found in the centre of potato and sugar beet fields but not at the edge of the fields. On a temporal scale, the differentiation of populations is transitory even on a large-scale basis of highly specialized cropping areas. The ecological parameters of differentiation are discussed with special reference to agro-ecosystems and integrated pest management. Increasing the genetic heterogeneity of crop fields may help to reduce population outbreaks.

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Zusammenfassung Die ökologischen Konsequenzen genetischer Variabilität in der Wirtspflanzennutzung von Myzus persicae (Hemiptera, Aphididae) wurden in mehreren Agro-Ökosystemen untersucht, die sich in der Kulturpflanzenheterogenität unterscheiden. Eine Analyse von auf Rüben, Kartoffeln und Salat siedelnden Populationen zeigte eine genetische Differenzierung in Wirtspflanzen-angepaßte Feld-populationen. Die räumliche Einheit solcher Differenzierungen liegt unterhalb einer Feldgröße von 3–5 ha. Eine Differenzierung konnte hier in der Mitte der Felder aber nicht am Rand festgestellt werden. Aus zeitlicher Sicht ist die Differenzierung selbst in großräumigen, spezialisierten Anbaugebieten nur vorübergehend feststellbar. Die ökologischen Parameter der Differenzierung werden besonders in Hinsicht auf die integrierte Schädlingsbekämpfung in Agro-ökosystemen diskutiert. Eine Erhöhung der genetischen Heterogenität von Kulturpflanzenbeständen kann möglicherweise zu einer Verringerung von Blattlaus-Massenvermehrungen beitragen.

     

Effects of forest fragmentation on genetic variation in endemic understory forest birds in central Madagascar

Summary This study focuses on some genetic consequences of habitat fragmentation in populations of four endemic bird species (Monticola sharpei, Terpsiphone mutata, Foudia omissa, andFoudia madagascariensis) living in the understory of forests in the Réserve Spéciale d'Ambohitantely on the Central High Plateau of Madagascar. The four species differ in their dependency on forest habitats, which may be related to their migration abilities between isolated forest fragments. Genetic variation was analysed on the basis of multi-locus fingerprints in order to study the influence of migration and habitat size on the genetic variability of local populations. There was no evidence that forest fragmentation affects any of the four species with respect to genetic variability.

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Effekte von Waldfragmentation auf die genetische Variabilität endemischer Vogelarten in Zentral-Madagaskar

Zusammenfassung Rund 53 % der Vogelarten Madagaskars sind endemisch. Viele dieser Arten sind an Waldhabitate gebunden und durch die Verinselung der madagassischen Wälder hochgradig bedroht. In dem vorliegenden Projekt wird die Auswirkung der Verinselung auf die genetische Variabilität und die genetische Differenzierung von vier endemischen Vogelarten am Beispiel des Reservats von Ambohitantely im zentralen Hochland Madagaskars untersucht. Ambohitantely beinhaltet mehr als 500 Waldfragmente von 0,64 ha bis 1250 ha. Untersucht wurden: 1. die WaldartFoudia omissa, 2.Monticola (früherPseudocossyphus)sharpei, eine Art mit starker Bevorzugung für primäre Waldlebensräume, die aber gelegentlich auch in Sekundärvegetation auftritt, sowie 3.Terpsiphone mutata und 4.Foudia madagascariensis, beides Arten, die sowohl in Wäldern als auch in offenen Landschaften vorkommen. Die unterschiedliche Abhängigkeit dieser Arten von Waldhabitaten und der damit verbundenen Möglichkeit, offene Landschaften zwischen den Waldfragmenten zu überbrücken, führte zur Frage, ob die Verinselung die genetische Vielfalt der untersuchten Populationen beeinflußt. Für die genetischen Analysen wurden Blutproben von Tieren aus drei Gebieten mit 1250 ha, 136 ha und 28 ha gesammelt. Die Proben wurden mit Multilocus-Fingerprints genetisch charakterisiert. Zum Untersuchungszeitpunkt konnte kein Einfluß der Fragmentierung auf die genetische Populationsstruktur der vier untersuchten Arten nachgewiesen werden.

     

Within-family selection in Avena fatua and A. barbata

Summary Twenty families each of Avena fatua and A. barbata drawn from a natural population were used for measuring the response to within-family selection for the two extremes in heading date and seed size. The estimates of the relative amounts of between- and within-family variation were interpreted in relation to the realized responses to show that A. fatua has greater genetic variability than A. barbata which, on the other hand, has more phenotypic plasticity. These results support our model on the alternative adaptive strategies in the two species discussed earlier.

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Zusammenfassung Je 20 Familien von Avena fatua und A. barbata, die aus natürlichen Populationen entnommen worden waren, wurden zur Messung der Reaktion auf intrafamiliäre Selektion auf die beiden Extreme des Schoß-Termins und der Samengröße verwendet. Die Schätzungen der relativen Beiträge der Variation zwischen und innerhalb der Familien wurden in Beziehung zu der erzielten Reaktion interpretiert, um zu zeigen, daß A. fatua eine größere genetische Variabilität und A. barbata eine größere phänotypische Plastizität als die jeweils andere Art besitzt. Die vorliegenden Ergebnisse stützen unser früher diskutiertes Modell der alternativen adaptiven Strategien in diesen beiden Spezies.

     

Egg production by the coccinellid Hippodamia convergens fed on two morphs of the green peach aphid, Myzus persicae

Adults of the lady beetle Hippodamia convergens Guérin-Méneville requiring aphids for egg production, were fed suboptimal amounts of apteriform virginoparous larvae or alatiform gynoparous larvae of the green peach aphid, Myzus persicae (Sulz.), and artificial diet ad lib. The beetles initiated oviposition sooner and deposited significantly more eggs when supplied with the same weight of apterous virginoparous morph. The possible nutritional, hormonal, and ecological implications of the findings are discussed.

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Zusammenfassung Die Eiproduktion des Marienkäfers Hippodamia convergens, welcher hierzu Blattläuse als Nahrung benötigt, wurde bei Fütterung mit zwei verschiedenen Morphen der Blattlaus Myzus persicae untersucht. Der Verzehr derselben Menge flügelloser Virginoparen führte im Vergleich zu geflügelten Gynoparen zu früherer und signifikant erhöhter Eiabgabe. Der hormonale und ernährungsphysiologische Hintergrund und die ökologische Bedeutung dieser Ergebnisse werden diskutiert.

     

Zum gegenwärtigen Stand der Anwendungsmöglichkeiten der biometrischen Genetik in der Pflanzenzüchtung

Zusammenfassung In der vorliegenden Arbeit haben wir die verschiedenen Formen der genetischen Variabilität und ihre Bedeutung für die Selektion untersucht. Dabei sind einige Grundbegriffe der stastistischen Genetik, wie Populationsmittel, additive genetische Varianz und Dominanzvarianz besprochen und als Funktion der Allelfrequenzen dargestellt worden. Die Kovarianz zwischen Verwandten wurde für verschiedene Verwandtschaftsbeziehungen hergeleitet und auf ihren Zusammenhang zur genetischen Varianz und zur Kombinationseignung hingewiesen. Die rel. Größen der beiden wesentlichsten Formen der genetischen Varianz dienten als Kenngrößen für die Auswahl bestimmter Selektionsverfahren.Die Zusammenhänge zwischen Genwirkungsweise und Selektionsverfahren wurden diskutiert.Mit 6 AbbildungenHerrn Prof. Dr.R. Schick zum 60. Geburtstag gewidmet.     

The adaptation process of Ceratitis capitata to the laboratory analysis of life-history traits

Colonizing species are believed to have genetic plasticity that permits their adaptation to new habitats. The Mediterranean fruit fly, Ceratitis capitata, is known for this ability, reflected in its present world-wide geographical distribution. To investigate the genetic components of the colonizing capacity of this species, we studied the life-table parameters in (a) a recently-collected wild population, (b) a laboratory strain maintained for 6 years, and (c) a hybrid population resulting from crosses between the wild females and long-term laboratory maintained males. All the strain were collected in the same host and place. Within a few generations, both the hybrid and the wild strains showed life table parameters (egg, larval, pupal and adult mortalities, net reproductive rate, intrinsic rate of population growth, and generation time) similar to those of the laboratory strain. A difference in the speed of adaptation to the laboratory conditions was remarkable, with the hybrid population reaching the values of the long-term laboratory strain much faster than the wild population. An incipient reproductive isolation between the laboratory and the wild population was also observed.The genetic plasticity that allows fast adaptation to new conditions such as those in the laboratory is high in C. capitata, although the genetical variability measured by enzyme electrophoresis in Brazilian populations is low. This suggests that the isozyme variation observed is not related to this kind of adaptation.

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Zusammenfassung Wahrscheinlich besitzen kolonisierende Insektenarten eine genetische Plastizität, die es ihnen ermöglicht, sich an neue Habitats anzupassen. Die Mittlemeerfruchtfliege, Ceratitis capitata, ist wegen dieser Fähigkeit allgemein bekannt. sie spiegelt sich in ihrer gegenwärtigen geographischen Verbreitung in aller Welt wieder. Um die genetischen Anteile an der Kolonisationsfähigkeit dieser Fliegenart zu untersuchen, schätzten wir die Lebensdaten-parameter bei folgenden Populationen: (a) bei einem frisch gesammelten Muster der Wildpopulation; (b) bei einem 6 Jahre lang gezüchteten Laboratoriumsstamm; (c) bei einer Kreuzungspopulation, die aus der Kombination wilde Weibchen und Laboratoriumsmännchen erhalten wurde. Alle Stämme wurden am selben Wirt und Ort gesammelt. Nach wenigen Generationen zeigten sowohl die Kreuzungs- wie auch die wilden Stämme Lebensdatenparameter (Eier, Sterblichkeit der Larven, Puppen and Adulten, Nettofortpflanzungsrate, spezifische Populationsvermehrungsrate, Generationszeit), die denen des Laboratoriumsstammes ähnlich waren.Dennoch zeigte sich ein merkwürdiger Unterschied in der Geschwindigkeit der Anpassung an die Laboratoriumsbedingungen: Die Fliegen der Kreuzungspopulation erreichten die Werte des Laboratoriumsstammes viel schneller als die Fliegen der Wildpopulation. Ferner wurde eine anfängliche Fortpflanzungsisolierung zwischen der Laboratoriums- und der Wildpopulation beobachtet.Daraus wird geschlossen, dass die genetische Plastizität, die eine schnelle Anpassung an neue Bedingungen (z.B. des Laboratoriums) zulässt, in dieser Fliegenart hoch ist, obwohl die mit Enzymelektrophorese gemessene Veränderlichkeit bei brasilianischen Populationen von C. capitata niedrig ist. Dies lässt vermuten, dass die beobachtete Isozymveränderlichkeit zu dieser Art Anpassung nicht in Beziehung steht.

     

The performance of Brevicoryne brassicae and Myzus persicae in relation to plant age and leaf amino acids

With increasing plant age, total soluble nitrogen of Brussels sprout plants decreased after a peak at 6–9 weeks. The plants then became less suitable for Brevicoryne brassicae and Myzus persicae (particularly the latter) as shown by estimates of the mean relative growth rate (RGR) of the aphids in two experiments. This growth statistic was, however, only poorly correlated with total soluble N and this lack of correlation was particularly marked on plants less than 9 weeks old. Multiple regression on the leaf amino acid spectrum indicated that much of the variability in aphid RGR could be assigned to relatively few amino acids. The complex of asparagine and glutamine gave a positive coefficient for both aphids, but otherwise different amino acids were involved in the regression for each aphid. Attention is drawn to the presence in each regression of an amino acid with a negative coefficient; the inverse correlation of M. persicae RGR with amino-butyric acid may be particularly important in the aphid/hostplant relationship.

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Zusammenfassung In einem ersten Versuch zeigte sich, daß der Gehalt an löslichem Stickstoff in den Blättern mit dem Alter der Pflanzen zwischen 8 und 20 Wochen ständig abnahm. Die relative Wachstumsrate (RGR) von Brevicoryne brassicae veränderte sich dabei kaum, jedoch waren die einzelnen Werte der RGR und des löslichen Stickstoffgehalts der entsprechenden Pflanzen gut korreliert. Dagegen reagierte Myzus persicae unmittelbarer auf das Pflanzenalter als auf den Stickstoffgehalt und ihre RGR nahm ab, je älter die Pflanzen wurden.Im zweiten Versuch wurden jüngere Pflanzen benützt. Hier stieg der Gehalt an löslichem Stickstoff bis zu einem Höhepunkt in der neunten Woche an. Unabhängig vom Stickstoffgehalt nahm die RGR bei M. persicae wieder ab, je älter die Pflanzen wurden. In diesem Versuch wurde auch der, Aminosäuregehalt der Blätter analysiert. Die Variabilität der RGR beider Blattlausarten war mit 4 Aminosäuren korreliert. Sowohl Asparagin wie Glutamin zusammen waren dabei für beide Blattlausarten wichtig; daneben erschienen Threonin und Phenylalanin in der Korrelationsgleichung für B. brassicae, Methionin und Aminobuttersäure in der für M. persicae. Für M. persicae konnten so 42% der gesamten Variabilität der RGR durch die Korrelationsgleichung erklärt werden; für B. brassicae nur 21%.Von besonderem Interesse ist 1) daß sich 42% der M. persicae-Variabilität mit der Verfügbarkeit von nur 4 Aminosäuren erklären lassen, 2) daß die Korrelation zwischen Blattlaus-Wachstumsrate und Asparagin + Glutamin vielleicht dem oft nachgewiesenen Zusammenhang zwischen Pflanzenempfindlichkeit und löslichem Stickstoff entspricht, 3) daß die Wachstumsraten der beiden Blattlausarten negativ mit je einer Aminosäure korreliert sind: mit Phenylalanin bei B. brassicae und, sehr wichtig, mit Aminobuttersäure bei M. persicae und 4) daß die Resultate bezüglich M. persicae ziemlich gut mit Resultaten bei küstlichen Ernährungsversuchen anderer Autoren übereinstimmen.

     

Quantitative genetic analysis in Phalaris and its breeding implications

Summary The genetic variation for a number of important agronomic characters within a widely based breeding population of Phalaris tuberosa has been analysed, and the interrelationships among the variables characterized.Estimates of heritability for flowering date, seed retention and seed weight were higher than those for cool season growth measured in spaced plants or swards, but all characters showed appreciable additive genetic variation, which offers considerable scope for further selection. There was no evidence of any general loss of adaptation in the widely based population, though flowering date and seed weight tended to show increased environmental variability by comparison with the adapted Australian cultivar.One of the most important changes in the genetic relationship between characters in the breeding population has been the elimination of undesirable ecotypic correlations which were present in the parental material prior to hybridization and recombination.In the advanced breeding population significant intra-population correlations existed between the various estimates of growth made on single plants, but in general, estimates of growth made under these conditions were not significantly correlated with the performance of the same families in swards. Of particular interest, however, were the significant genetic correlations between seedling growth of full-sib families measured in controlled environments, and the growth of the same families as spaced plants and in swards.The predicted response to either direct or indirect selection indicates considerable potential for improvement in a number of important characters including seedling growth, seed retention, and winter growth in swards. Of particular interest is the possibility of increasing sward production as a correlated response to intensive selection for seedling growth.A selection procedure is described involving simultaneous selection in full-sib families grown as swards and spaced plants. This technique provides a useful compromise when progress is desired in a number of characters which are best assessed under one or the other regime.

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Zusammenfassung An einer Zuchtpopulation von Phalaris tuberosa, die aus Kreuzungen von 30 Ökotypen mediterraner Herkunft mit einer australischen und einer türkischen Sorte stammte, wurden die genetische Variation einer Anzahl agronomisch wichtiger Merkmale untersucht und die Beziehung zwischen den Variablen charak-terisiert.Die an Einzelpflanzen wie im geschlossenen Bestand ermittelten Schätzungen der Heritabilität für den Blühtermin, die Verringerung des Samenausfalls und das Samengewichtwaren höher als für das Wachstum während der kühlen Jahreszeit; alle Merkmale wiesen aber eine beachtliche additive genetische Variation auf, die Aussichten für eine weitere Selektion eröffnet. Ein allgemeinen Adaptationsverlust war in der umfangreichen Population nicht festzustellen, wenn auch die Merkmale Blütezeit und Samengewicht im Vergleich mit der adaptierten australischen Sorte zu einer erhöhten umweltbedingten Variabilität neigten.Eine der bedeutendsten Veränderungen in den genetischen Beziehungen zwischen Merkmalen der Zuchtpopulation war die Elimination unerwünschter, für die genannten Ökotypen zutreffender Korre-lationen, wie sie im Eltermaterial vor der Hybridi-sierung und Rekombination vorhanden waren. Es gab in der vorgeschrittenen Zuchtpopulation signifikante Intrapopulations-Korrelationen zwischen den ver-schiedenen an Einzelpflanzen ermittelten Wachs-tums-Schätzungen, im allgemeinen waren die unter diesen Bedingungen gemachten Schätzungen aber nicht signifikant mit der Leistung der gleichen Familien im geschlossenen Bestand korreliert. Von besonderem Interesse waren jedoch die signifikanten genetischen Korrelationen zwischen dem Keimlingswachstum von Vollgeschwisterfamilien, die unter kontrollierten Umweltbedingungen gemessen wurden, und dem Wachstum der gleichen Familien als Einzel-pflanzen und im geschlossenen Bestand.Die vorausgesagte Reaktion auf direkte oder indirekte Selektion läßt beträchtliche Möglichkeiten zur Verbesserung einer Anzahl wichtiger Merkmale einschl. des Keimlingswachstums, der Verringerung des Samenausfalls und des winterlichen Wachstums im geschlossenen Bestand erwarten.Die Möglichkeit der Steigerung des Bestandsertrages als Folge einer intensiven Selektion auf Keim-lingswachstum ist von besonderer Bedeutung.Es wird ein Selektionsverfahren beschrieben, das eine gleichzeitige Selektion in Vollgeschwisterfamilien ermöglicht, die sowohl im Bestand wie als Einzel-pflanzen angezogen wurden. Diese Technik bietet einen nützlichen Kompromiß, wenn eine Verbesserung einiger Merkmale erzielt werden soll, die sich entweder beim Anbau in der einen oder in der anderen Form am besten abschätzen lassen.

     

Selektionseffekte waldbaulicher eingriffe in forstbestände

Zusammenfassung Die Selektion wird von Lerner (1958) als eine differenzierte und nicht zufällige Reproduktion von Genotypen definiert. Nach dieser Definition könnten wir von einem selektiven Eingriff in beliebigen Bestand erst dann sprechen, wenn die zur weiteren waldbaulichen Pflege oder zur Verjüngung ausgewählten Individuen nach ihrem Genotyp bestimmt werden. Durch diese Selektion wird die Frequenz der einzelnen Gene im gegebenen Bestand geändert, was in der Nachkommenschaft dieses Bestandes mit Auftreten von neuen Genkombinationen, d. h. von Individuen mit abgeänderten Merkmalen oder Eigenschaften verbunden ist. In diesem Falle beschränkt sich die Aufgabe der Selektion nicht nur auf die Rolle eines Siebes, sondern beteiligt sich auch an der Bildung von neuen Formen oder Typen gleicher Art.Den Selektionseffekt beurteilen wir dann nicht nur nach phänotypischen Merkmalen oder Taxationsangaben, sondern auch nach den genetischen Parametern, welche die quantitative Genetik formuliert hat. Zu diesen Parametern gehören: die Wirkung (Response), die Selektionsdifferenz, die Heritabilität sowie der genetische und genotypische Gewinn.Bei der Feststellung dieser Parameter gehen wir von der Variabilität der Individuen in der gleichen Population aus. Wir sind uns bewußt, daß die Variabilitätsanalyse der me\baren Merkmale einzelner Individuen einer Population sowohl Grundlagen zur Beurteilung der erblichen Eigenschaften der Population bietet, als auch Richtlinien zu wirtschaftlich erfolgreicher Selektion geben kann.Aus wirtschaftlichen Gründen genügt es aber nicht, bei der Selektion nur Baumindividuen nach ihren meßbaren, quantitativen Merkmalen zu wählen. Es ist nötig, auch jene Individuen zur weiteren waldbaulichen Pflege zu bestimmen, deren Genotyp eine gute Resistenz gegen äußere Einflüsse aufweist und eine genügende Produktion an Qualitätsholz verspricht. Die neuen Fortschritte in der Populationsgenetik geben auch dazu sehr nützliche Ratschläge.Es wurden deshalb mit Hilfe der genetischen Parameter für ungleiche Selektionsintensität sowohl die Selektionseffekte berechnet, als auch der Einfluß der unterschiedlichen Selektionsart auf die Zusammensetzung einer Modell-Population verfolgt.Nach den angeführten Beispielen kann man behaupten, daß die Berechnung der einzelnen genetischen Parameter durch zweckdienliche Tabellen bedeutend vereinfacht wurde und da\ die neuen Studien der Populationsgenetik die Beurteilung der Zusammensetzung der ungleich selektierten Forstbestände wesentlich erleichtert haben. Die Genetik bietet uns deshalb gut anwendbare neue Kriterien zur Bewertung der selektiven Eingriffe in Forstbestände, Kriterien, welche als wirtschaftlich wichtig angesehen werden, da man nach ihnen die Zusammensetzung der Bestände in der nächsten Generation — d. h. in einer Zeitspanne, welche oft die Länge des durchschnittlichen Menschensalters überschreitet —abschätzen kann.

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Silvicultural treatments and their selection effects

Summary Selection can be defined in terms of its observable consequences as the non random differential reproduction of genotypes (Lerner 1958). In the forest stands we are selecting during the improvements-fellings and reproduction treatments the individuals surpassing in growth or in production of first-class timber. However the silvicultural treatments taken in forest stands guarantee a permanent increase of forest production only in such cases, if they have been taken with respect to the principles of directional (dynamic) selection. These principles require that the trees determined for further growing and for forest regeneration are selected by their hereditary properties, i.e. by their genotypes.For making this selection feasible, our study deals with the genetic parameters and gives some examples of the application of the response, the selection differential, the heritability in the narrow and in the broad sense, as well as of the genetic and genotypic gain. On the strength of this parameter we have the possibility to estimate the economic success of several silvicultural treatments in forest stands.The mentioned examples demonstrate that the selection measures of a higher intensity will be manifested in a higher selection differential, in a higher genetic and genotypic gain and that the mentioned measures show more distinct effects in the variable populations — in natural forest — than in the population characteristic by a smaller variability, e.g. in many uniform artificially established stands.The examples of influences of different selection on the genotypes composition of population prove that genetics instructs us to differentiate the different genotypes of the same species and gives us at the same time a new criterions for evaluating selectional treatments. These criterions from economic point of view is necessary to consider in silviculture as advantageous even for the reason that we can judge from these criterions the genetical composition of forest stands in the following generation, it means, within the scope of time for more than a human age.

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Angenommen durch H. Stubbe     

The production of different morphs by alate viviparae of the aphid Myzus persicae temporarily exposed to long scotophases

The development of alatae of the green peach aphid, Myzus persicae, as gynoparae rather than as virginoparae was investigated with regard to the number of exposures to a long-night (LN) regime of 15 h darkness per diem which the aphids experienced before and/or after their birth. The minimum number of exposures to LN that resulted in all of the alatae developing into gynoparae was two prenatal plus one postnatal or one prenatal plus two postnatal, provided the scotophases in these treatments were at least 12 h long. A cumulative effect of several successive exposures to LN was also evident when the presumptive alatae were exposed to LN either from birth or not until several days after birth. Fewer exposures to LN were needed in the former case.

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Zusammenfassung Die Entwicklung von Alatae der grünen Pfirsichblattlaus, Myzus persicae, hauptsächlich zu Gynoparae, eher als zu Virginoparae, wurde im Hinblick auf den Einfluss der Anzahl an Langnächten (LN: 15 Studen Dunkelheit pro Tag), denen die Aphiden vor und/oder nach der Geburt ausgesetzt waren, untersucht. Zur ausschliesslichen Entwicklung aller Alatae zu Gynoparae waren mindestens 2 prenatale und eine postnatale LN-Exposition oder eine prenatale und 2 postnatale LN-Expositionen notwendig, vorausgesetzt die Dunkelphasen betrugen mindestens 12 Stunden. Ausserdem zeigte sich ein kumulativer Effect durch mehrere, aufeinanderfolgende LN-Expositionen, wenn die Alatae diesen von Geburt an, oder einige Tage nach der Geburt, ausgesetzt waren. Im ersten Fall waren weniger LN-Expositionen notwendig.

     

Studies on the relations of insect and host plant

Brevicoryne brassicae and Myzus persicae were caged on the mature leaves of brussels sprout plants receiving different amounts of nitrogen and potassium. An increase in N or decrease in K resulted in an increase in soluble nitrogen levels in the leaves. The fecundity and reproductive rate of M. persicae were correlated with these changes; B. brassicae showed a markedly lower response to the nutrient treatments. The possible relationships of these results to other contrasts between the two aphids are discussed.

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Zusammenfassung Brevicoryne brassicae (L.) und Myzus persicae (Sulz.) wurden in Käfigen auf mittelalten Blättern von Kohlpflanzen gehalten, die unterschiedlich mit Stickstoff und Kali gedüngt wurden. Erhöhung der Stickstoff- oder Verminderung der Kalidüngung steigerte den Gehalt löslichen Stickstoffs in den Blättern der Pflanze. Nachkommenzahl und Vermehrungsrate von M. persicae wurden durch diese Behandlungen mehr gefördert als die von B. brassicae und waren mit dem Gehalt an löslichem Stickstoff gut korreliert. Es ist möglich, daß sich dieser Unterschied zwischen B. brassicae und M. persicae teilweise auch in anderen Unterschieden zwischen den zwei Arten äußert, z.B. im Verhalten zu Blattalter und Wassermangel in der Pflanze. Eine hohe Kalidüngung hemmt die Vermehrung beider Arten und kann möglicherweise, wenn mit dem Eingriff der natürlichen Feinde integriert, eine nützliche Rolle in der Bekämpfung dieser Blattläuse spielen.

     

Basic loci in cultivation of certain crops in the past and modern times

Summary In 1968 H. Brücher asked: Gibt es Genzentren? He proposed a negative answer, but was wrong. The geographical distribution of the majority of crops is not even over all parts of their areas. There are loci of great abundance and regions of small plantations. The abundance of individuals in the large plantation is a factor favouring the display of genetic variability (an increase of the mutation number). The variability of ecological conditions, the antiquity of cultivation and the possibility of interspecific hybridization in such loci promote genetic variability; but a uniformity of ecological conditions and strong selection (natural or artificial) can eliminate new genotypes arising and preserve the homogeneity of the initial populations. Therefore loci of great genetic variability (Genzentren) exist only in conditions favourable for agriculture (with weak natural selection) and in conditions of a primitive consumer agriculture (without strong artificial selection). Loci of genetic variability can be observed in the following regions of a past or existing plantation abundance: in the ancient primary regions of domestication of certain plants; in the regions of ancient large scale cultivation around the primary domestication centers; and in the secondary loci of abundance in conditions favourable for agriculture where certain crops migrated from their primary cultivation regions. Certain loci of abundance (ancient and modern) have no noticeable genetic variability in their different crops, which are relatively uniform there. Such loci of abundance without genetic variability are either disposed at the periphery of the area of the particular crop, with worse natural conditions than in the rest of the area (control by strong natural selection), or are new loci of abundance in conditions of commercial agriculture (control by regular plant-breeding).All loci of polymorphism (Genzentren) are undoubtedly a temporary historical phenomenon. The absence of regular plant breeding was an indispensable condition for the rise of genetic variability loci in the regions of plantation abundance of certain crops. In modern times plant breeding becomes an inevitable component of commercial agriculture. Thus new loci of abundance have no great genetic variability and ancient centres of polymorphism of different crops now go to ruin, giving place to plantations of the few best varieties. Loci of genetic variability are now a relic of the past, while loci of abundance with the few best varieties conform with the economics of modern world agriculture, which aspires to cultivate each crop in the regions where its production cost will be lower and to avoid areas with an expensive product.

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Zusammenfassung H. Brücher stellte 1968 die Frage: Gibt es Genzentren? Er verneinte sie zu Unrecht. Die geographische Verbreitung von Kulturpflanzen ist im allgemeinen innerhalb ihrer Areale ungleichmäßig. Gebieten mit hoher Anbauhäufigkeit stehen solche mit geringem Anbau gegenüber. Die hohe Individuenzahl umfangreicher Anbauflächen stellt einen begünstigenden Faktor für die Entfaltung der genetischen Variabilität dar (Steigerung der Zahl der Mutanten). Sie kann in diesen Gebieten durch die Vielfalt ökologischer Bedingungen, ein hohes Alter des Anbaues und die Möglichkeit zu interspezifischen Hybridisationen noch gefördert werden.Durch eine strenge natürliche oder künstliche Auslese können neu entstehende Genotypen eliminiert und dadurch eine genetisch relative Einförmigkeit der Ausgangspopulationen erhalten werden. Daher sind Gebiete mit einer großen genetischen Variabilität (Genzentren) nur dort anzutreffen, wo günstige Anbaubedingungen für die jeweilige Art herrschen (geringe natürliche Selektion) und wo eine primitive Landwirtschaft mit wenig intensiver künstlicher Selektion praktiziert wird. Die Lage derartiger Mannigfaltigkeitszentren kann für eine Art in Zusammenhang mit natürlichen, historischen oder ökonomischen Veränderungen wechseln. Sie waren und sind gebunden an Gebiete der Inkulturnahme von Arten, an diesen benachbarte Regionen mit einer alten und umfangreichen Kultur der Art oder an sekundäre Anbauzentren mit günstigen Anbaubedingungen, in die sich Kulturarten aus den Primärzentren ausgebreitet haben.Bestimmte alte oder rezente Häufigkeitszentren besitzen bei manchen Kulturpflanzen keine bemerkenswerte genetische Variabilität. Das trifft entweder für die Peripherie des Kulturareals mit ungünstigen Anbaubedingungen und strenger natürlicher Selektion oder für jüngere Anbauzentren zu, in denen die Arten unter regulärer Kontrolle durch die Pflanzenzüchtung großflächig für kommerzielle Zwecke kultiviert werden.Alle Genzentren sind zweifelsohne ein temporäres historisches Phänomen. Das Fehlen einer Pflanzenzüchtung war die notwendige Bedingung für ihre Entstehung in den Anbauzentren bestimmter Arten. Heute ist die Pflanzenzüchtung eine unerläßliche Voraussetzung für eine leistungsfähige Landwirtschaft. Daher haben neuere Anbauzentren keine große genetische Variabilität, alte Mannigfaltigkeitszentren werden zerstört und durch den Anbau weniger, hochwertiger Sorten ersetzt. Genzentren sind heute ein Relikt der Vergangenheit, während genetisch verarmte Anbauzentren mit einer geringen Zahl leistungsfähiger Hochzuchtsorten den Bedingungen der modernen Landwirtschaft, die die einzelnen Kulturpflanzen für den Weltmarkt dort erzeugt, wo es aus ökonomischen Gründen optimal möglich ist, entsprechen.

     

Modern problems of population genetics in animal husbandry

Summary Knowledge in animal husbandry derives from a complex of disciplines, and in this review the theory of one of these (population genetics) is discussed with regard to animal improvement, but with consideration of its implications in the other disciplines together with contributions from these to animal improvement programmes.The conventional programme for genetic improvement is outlined, but with particular emphasis placed on the lack of knowledge as to just what constitutes an adequate foundation population and what procedures will provide maximum total response to selection. An adequate foundation population is one containing as wide a sample as possible of the genetic variability existing in the species, and it is argued that genes of low initial frequency may comprise a significant proportion of the genetic variability available to selection. Further, a significant proportion of this variability may result from the segregation of a relatively small number of genes of large effect. The need for detailed information on the nature of gene action determining quantitative variation is emphasised.Maximisation of foundation population size is of prime importance, while the effective population size in subsequent generations of selection will largely determine total response to selection. Because of the restricted size of breeding programmes, selection responses will generally cease at less than the possible limit, so that methods of breaking through such apparent limits are discussed.In practical breeding programmes, a number of characters are generally under selection, and improvement then depends on genetic correlations among these characters. But to predict changes under selection, or to interpret those that have occurred, the basic causes of genetic correlations must be understood. Such understanding is further complicated by the possibility of change in magnitude or even direction of a genetic correlation during selection.Contributions from anatomy, physiology and animal behaviour are discussed in terms of information relevant to the definition of breeding objectives, optimum husbandry techniques, and limits to intensification in animal management. Artificial insemination has revolutionised dairy cattle breeding, and the development of techniques for oestrus synchronisation make more practical its use in other species. The implications of super-ovulation and egg transfer and modification of sex ratio on breeding programmes are considered, and the review concludes with a plea for information on the economics of breeding programmes.

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Zusammenfassung Grundlage der Entwicklung der Tierzüchtung sind die Erkenntnisse einer Reihe von Wissensgebieten. In der vorliegenden Übersicht wird über eine dieser Disziplinen, die Populationsgenetik, berichtet, und zwar speziell über die Theorie der Verbesserung von Leistungseigenschaften unter Einbeziehung anderer Disziplinen und ihrer Beiträge zum Tierzüchtungsprogramm.Es wird das konventionelle Programm für eine genetische Leistungssteigerung skizziert, aber mit besonderem Nachdruck darauf hingewiesen, daß keine genaue Kenntnis darüber besteht, was als angemessene Ausgangspopulation anzusehen ist und welche Maßnahmen den größten Selektionserfolg sichern. Eine angemessene Ausgangspopulation sollte die in der Spezies vorhandene genetische Variabilität im größtmöglichen Umfange enthalten, und es wird die Ansicht vertreten, daß Gene, die in der Ausgangspopulation mit geringer Frequenz vorhanden sind, doch einen signifikanten Anteil der einer Selektion zugänglichen genetischen Variablität ausmachen. Ein weiterer signifikanter Anteil dieser Variabilität dürfte aus der Spaltung einer relativ geringen Anzahl von Majorgenen herrühren. Die Notwendigkeit eingehender Unterrichtung über die Art der Genwirkung, welche die quantitative Variabilität bestimmt, wird betont.Es ist von primärer Wichtigkeit, die Ausgangspopulation so groß wie möglich vorzusehen, der Selektionserfolg in den folgenden Generationen wird wesentlich durch die vorhandene Populationsgröße bestimmt. Infolge der beschränkten Größe der Züchtungsprogramme erreicht die Selektion in der Regel nicht das Mögliche; Methoden zur Durchbrechung solcher Grenzen werden besprochen.In praktischen Züchtungsprogrammen wird im allgemeinen auf eine Reihe von Eigenschaften selektiert, die Leistungssteigerung hängt dann von den genetischen Korrelationen zwischen diesen Eigenschaften ab. Um aber durch Selektion zu bewirkende Veränderungen abschätzen oder aufgetretene erklären zu können, ist es notwendig, die Ursachen der genetischen Korrelation zu erkennen. Das wird durch die Möglichkeit von Stärke- oder sogar Richtungsänderungen der Korrelationen während der Selektion erschwert.Es wird schließlich über die Beiträge anderer Disziplinen, wie Anatomie, Physiologie, Verhaltensforschung, zur Festlegung der Zuchtziele, zu den besten Zuchttechniken und bezüglich der Grenzen einer Intensivierung der Tierhaltung berichtet. Die künstliche Besamung hat eine Revolution in der Rinderzüchtung bewirkt und durch die Entwicklung von Techniken zur Synchronisation des Geschlechtszyklus wird ihre Anwendung auch bei anderen Arten möglich. Es werden die Auswirkungen von Super-Ovulation und Ei-Übertragung sowie der Veränderungen des Geschlechtsverhältnisses behandelt. Die Übersicht schließt mit dem Ersuchen, daß auch über Fragen der Ökonomik von Züchtungsprogrammen informiert werden sollte.

     

Measurement of aphid feeding rates on artificial diets using 3H-inulin

The radioactivity of the honeydew droplets excreted by young apterous adults of the green peach aphid, Myzus persicae, fed on an artificial diet containing ³H-inulin was a reliable measure of the volume of food ingested by the insects, since almost none of the ingested inulin was absorbed and retained by the insects.

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Zusammenfassung Junge aptere Adulte von Myzus persicae wurden auf künstlicher Diät mit oder ohne Zugabe von radioktiv markiertem Inulin (³H, 100 Ci pro ml; 84.5 cpm pro nl) gehalten. Die Radioaktivität der Blattläuse und ihrer ausgeschiedenen Honigtautropfen wurde in Zeitintervallen nach der Fütterung bestimmt. Die Ergebnisse zeigen, dass Inulin nur in geringer Menge von den Blattläusen absorbiert wird, und, dass die Radioaktivität der ausge schiedenen Honigtautropfen nach Zugabe von ³H-Inulin zur künstlichen Diät ein verlässliches Mass für das Volumen der von ihnen aufgenommenen Nahrung ist.

     

The suitability of some plant hosts for the development of the peach-potato aphid, Myzus persicae (Sulzer)

Myzus persicae develop well on Brassica species, particularly those that grow rapidly, such as mustard and turnip, but much less well on sugar beet, spinach and lettuce. They usually develop better on young, rapidly growing leaves than on mature leaves. Two clones of M. persicae behaved similarly on the host plants tested.

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Zusammenfassung Die Entwicklung von Myzus persicae-Alienicolen auf den Sekundärwirten Kohlrüben, Kopfkohl, Chinakohl, Brokkoli, Blumenkohl, Senf, Raps, Grünkohl sowie Zuckerrübe, Spinat und Salat wurde durch wiederholte Erfassung der durchschnittlichen und totalen Larvenproducktion einzelner Jungfern sowie ihrer Mortalität in Gewächshausversuchen verfolgt und mit Auszählung des Befalls von Freilandpflanzen verglichen. Myzus persicae entwickelte sich gut an Brassica-Arten, besonders an raschwüchsigen wie Senf und Kohlrüben, aber viel weniger gut an Zuckerrübe, Spinat and Salat. Sie entwickelt sich gewöhnlich an jungen schnell wachsenden Blättern besser als an ausgereiften. Zwei Klone von Myzus persicae verhielten sich an den geprüften Wirtspflanzen ähnlich.

     

A comparison of the reproduction of Brevicoryne brassicae and Myzus persicae in relation to soluble nitrogen concentration and leaf age (leaf position) in the brussels sprout plant

Wide variations in total soluble nitrogen occurred in different leaves of Brussels sprout plants. These variations were partly the result of leaf age (leaf position) and partly the result of different fertiliser application to the plants. The fecundity of Brevicoryne brassicae and Myzus persicae caged on such leaves also varied greatly and was correlated with total soluble nitrogen within leaves of the same age, but not between leaves of different ages. The value of total soluble nitrogen concentrations, based on analysis of leaf tissue, for indicating plant suitability for aphids is discussed as well as the difference in response of the two aphid species to experimental conditions favouring proteolysis in the leaf.

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Ein vergleich der vermehrung von Brevicoryne brassicae und Myzus persicae in beziehung zum gehalt löslichen stickstoffs und dem blattalter von rosenkohlpflanzen

Zusammenfassung Brevicoryne brassicae (L.) und Myzus persicae (Sulz.) wurden an Kohlblättern gekäfigt, die infolge verschiedener physiologischer Ursachen sehr unterschiedliche Mengen löslichen Stickstoffs enthielten. Den Pflanzen wurden zwei Düngerstoffe ((NH₄)₂SO₄ und KCL) verabreicht und die Blattläuse auf jungen, mittelalten und alten Blättern gekäfigt. Dadurch wurde der Gehalt löslichen Stickstoffs in den Blättern zwischen 0,543% und 1,286% variiert. Die Nachkommenzahl der Blattläuse bei diesen Düngungen und auf verschiedenaltrigen Blättern war sehr unterschiedlich (zwischen 7,3 und 30,2 bei B. brassicae; 17,6 und 59,4 bei M. persicae) und konnte in jedem Blattalter mit dem Stickstoffgehalt korreliert werden. Der Befund, daß die Korrelationen zwischen Blattlausnachkommenzahl und Stickstoffgehalt nicht unabhängig vom Blattalter waren, deutet darauf hin, daß der Stickstoffgehalt in physiologisch aktiven Blattgeweben nicht relativ mit dem der Siebröhren übereinstimmt. M. persicae vermochte in höherem Maße als B. brassicae Blätter auszunützen, in denen der Eiweißabbau durch Düngung oder Alter begünstigt war. Dieser Unterschied zwischen den beiden Arten steht möglicherweise mit ihren verschiedenen Nährstoffbedürfnissen in Zusammenhang.

     

Partitioning of variance and estimation of genetic parameters for various bristle number characters ofDrosophila melanogaster

Summary Phenotypic variance for each of several bristle number characters (abdominal, sternopleural, second and third coxal) was partitioned using both hierarchal and dialled designs. Heritabilities and genetic correlations were estimated from parent-offspring regressions and correlations and half-sib correlations.A high proportion of the genetic variance for abdominal bristle number was due to epistatic and sex-linked gene action, but most of the genetic variance for the other characters was additive autosomal.The genetic correlations among sternopleural, and second and third coxal bristle numbers were all high, but that between abdominals and sternopleurals was low, while those between abdominals and either second or third coxals were virtually zero. An appreciable proportion of the covariance between abdominal and sternopleural bristle numbers was non-additive genetic.The diallel method gave more reliable estimates of genetic parameters when non-additive or sex-linked genetic variation was present.

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Zusammenfassung Für eine Anzahl verschiedener Borstenzahl-Charaktere (abdominales, sternopleurales, 2. und 3. coxales Segment) wurde die phänotypische Varianz unter Verwendung hierarchischer und dialleler Versuchsanlagen unterteilt. Anhand von Elter-Nachkommen-Regressionen und-Korrelationen und von Halbgeschwister-Korrelationen wurden Heritabilitäten und genetische Korrelation geschätzt.Ein hoher Anteil der genetischen Varianz für die Zahl abdominaler Borsten wurde durch epistatische Effekte und die Wirkung geschlechtsgekoppelter Gene bedingt. Bei den anderen Charakteren war der größte Anteil der genetischen Varianz additiv autosomal.Die genetische Korrelation zwischen der Zahl der Borsten sternopleural und 2. und 3. Segment coxal war durchweg hoch, zwischen abdominal und sternopleural niedrig und zwischen abdominal und sowohl 2. und 3. coxal praktisch gleich null.Ein bemerkenswerter Anteil der Covarianz zwischen der Zahl abdominaler und sternopleuraler Borsten war nicht-additiv genetisch.Die Diallel-Methode ergab zuverlässigere Schätzungen der genetischen Parameter, wenn nicht-additive oder geschlechtsgebundene genetische Variation vorlag.

     

Functional significance of the alarm pheromone composition in various morphs of the green peach aphid, Myzus persicae

Three isomers of farnesene occur in the siphon excretions of at least four aphid species: the siphon excretions of Myzus persicae contain (E)--farnesene, as well as (Z,E)--farnesene. The significance of (E)--farnesene as an alarm pheromone was evaluated by the investigation of the ratios and quantities of the above-mentioned farnesene isomers in various morphs of Myzus persicae (Sulz.). It is suggested that a relationship exists between the production of farnesene isomers and the occurrence of morphs.

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Zusammenfassung Es ist bekannt, dass drei Isomere des Farnesens in der Siphonensekret von wenigstens vier Blattläusmorphen vorkommen. So enthielt zum Beispiel das Siphonensekret bei Myzus persicae (E)--, (Z,E)-- und (E,E)--Farnesen. Um die Bedeutung des (E)--Farnesens zu ermitteln, haben wir die Mengen und Verhältnisse der Farnesenisomere in verschiedenen Morphen von Myzus persicae bestimmt. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass eine Beziehung zwischen der Produktion von Farnesenisomeren und der Bildung der Morphe in dieser Blattläus besteht.

     

Loss of genetic variation in laboratory colonies of Phormia regina

Genetic variation of laboratory and wild Phormia regina was examined by gel electrophoresis of enzymes. The two old laboratory stocks studied possessed much less genetic variation than wild flies.

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Zusammenfassung Die genetische Variabilität in Kulturen von Laboratoriumstämmen oder wilden Fliegen von Phormia regina wurde mittels Gel Elektrophoresis von 6 Enzymen studiert. Vier verschiedene Stämme wurden untersucht: wilde Fliegen, die F₁ Nachkommen der wilden Fliegen, ein rot-äugiger und ein weiss-äugiger Laboratoriumstamm. Die wilden Fliegen waren genetisch sehr variabel (mittlere Heterozygosität = 0.157). Die geringste Variabilität war in den weiss-äugigen Fliegen (mittlere Heterozygosität = 0.009). Die Laboratoriumstämme sind genetisch dem wilden Fliegenmaterial nicht ähnlich.