Mit dem integrierten pflanzenschutz ins neue jahrtausend*

Mit dem integrierten Pflanzenschutz steht zu Beginn des neuen Jahrtausends eine Strategie zur Verfügung, die einer modernen, wettbewerbsfähigen Landwirtschaft eine nachhaltige und ökologisch fundierte Entwicklung sichert. Die Absicht, die biologische Bekämpfung in landwirtschaftlichen Kulturpflanzenbeständen als Alternative zum chemischen Pflanzenschutz zu etablieren, hat sich als Fehlorientierung erwiesen. Gezielten, d.h. auf Basis wissenschaftlich fundierter Schad‐ oder Bekämpfungsschwellen beruhenden chemischen Maßnahmen gegen Schädlinge, Krankheitserreger und Unkräuter kommt auch zukünftig eine überragende Bedeutung zu. Im Vorfeld des chemischen Pflanzenschutzes verdienen acker‐ und pflanzenbauliche Kulturmaßnahmen und die Resistenzzüchtung besondere Beachtung. Letztere dürfte durch die Nutzung der modernen Gentechnik und Biotechnologie völlig neuartige Impulse erhalten, zu überraschenden Lösungen bei der Schaderregerbekämpfung führen und somit auch den Umfang des chemischen Pflanzenschutzes reduzieren helfen.

Die unverzichtbare Integration ökologischer Belange in den landwirtschaftlichen Pflanzenschutz muss mit Sachkunde, Realitätsnähe und auf der Grundlage wissenschaftlich fundierter Ergebnisse und Aussagen erfolgen. Wichtig ist vor allem die exakte Kenntnis der aktuellen ökologischen Situation, um Fehlinterpretationen zu vermeiden und Wunschdenken und spekulativen Aussagen den Nährboden zu entziehen.

In der ökologischen Forschung stehen seit Jahrzehnten die epigäischen Raubarthro‐poden, namentlich Webspinnen (Araneae), Laufkäfer (Carabidae) und Kurzflügelkäfer (Staphylinidae), im Mittelpunkt des Interesses, da sie wertvolle Bioindikatoren für Diversität, Stabilität und Belastbarkeit auch von Agrarökosystemen darstellen.

Vergleichende ökologische Studien auf großen Winterweizenflächen in einer “ausgeräumten”;, strukturarmen Agrarlandschaft in Sachsen‐Anhalt (Raum Halle/Saale) und auf einem kleinen Winterweizenfeld in einer reich strukturierten Feldflur in Niedersachsen (Raum Braunschweig) belegen eindrucksvoll, dass bei Beachtung der Normen des integrierten Pflanzenschutzes auf großen Schlägen keine ökologischen Defizite eintreten. Bei Webspinnen und Laufkäfern konnte in den großen Beständen sogar eine signifikant höhere Artendichte gegenüber der kleinen Fläche registriert werden.

Ergebnisse über den Einfiuss chemischer Maßnahmen auf die epigäische Fauna liegen von zwei großen Kulturflächen in Obhausen und Peißen (beide Sachsen‐Anhalt) für eine fünfjährige Fruchtfolge vor. Von den sechs Großparzellen (72 m x 200 m) auf jedem Feld dienten zwei als Kontrolle (ohne chemischen Pflanzenschutz), auf zwei Teilstücken gelangten chemische Pflanzenschutzmittel nach dem Schadschwellenkonzept zur Anwendung (integrierter Pflanzenschutz) und auf zwei weiteren Parzellen wurde ein intensiver Einsatz chemischer Mittel praktiziert. Insgesamt konnten etwa 350 000 Arthropoden gefangen und zumeist auch determiniert werden. Die Arten‐ und Individuendichten der Webspinnen, Laufkäfer und Kurzflügler erreichten während der Untersuchungszeit durchgängig hohe Werte, wobei zwischen den Varianten “Kontrolle”; und “integrierter Pflanzenschutz”; kaum Unterschiede auszumachen waren. Selbst im Versuchsglied “intensiver Pflanzenschutz”; erwiesen sich die gelegentlichen Defizite in den Arten‐ und Individuenspektren keineswegs als gravierend, sondern stets als kurzzeitige Effekte. Zum Versuchsende ergaben sich für alle Parzellen nahezu identische Werte für die Entomofauna.

Beachtung verdient auch die Tatsache, dass auf den Parzellen ein Drittel aller für Sachsen‐Anhalt bekannten Webspinnen gefunden wurde (158 Spezies). Gleichermaßen bedeutsam ist der Nachweis von zahlreichen “Rote‐Liste‐Arten”; an Webspinnen und Laufkäfern sowie der Wiederfund einer Webspinne, die in Deutschland als ausgestorben gilt (Nurscia albomaculata Lucas). “Ökologische Reparaturleistungen”; in Gestalt einer Anlage von Saumbiotopen, Hecken, Ackerrandstreifen usw. sind demnach nicht vonnöten. Der Landwirtschaft und dem chemischen Pflanzenschutz einen Verlust oder zumindest einen Rückgang der biologischen Diversität anzulasten, entbehrt angesichts der vorgelegten Fakten und Zahlen jeglicher Grundlage. Auch ein Vergleich der ökologischen Gegebenheiten in den Agrargebieten Mitteldeutschlands in den 50er und 90er Jahren lieferte für spekulative Annahmen keine Anhaltspunkte und Argumente. Es muss vielmehr angenommen werden, dass über das gesamte vergangene Jahrhundert hinweg die Agrarökosysteme mit ihrem Arteninventar, trotz aller Wandlungen in der Landwirtschaft und im Pflanzenschutz, stabil geblieben sind.     

Affinity of low molecular weight fucoidan for P-selectin triggers its binding to activated human platelets

Background: P-selectin is an adhesion receptor expressed on activated platelets and endothelial cells. Its natural ligand, P-selectin glycoprotein ligand-1, is expressed on leucocytes and the P-selectin/PSGL-1 interaction is involved in leukocyte rolling. We have compared the interaction of P-selectin with several low molecular weight polysaccharides: fucoidan, heparin and dextran sulfate.     

Syndecan-1 and syndecan-4 are involved in RANTES/CCL5-induced migration and invasion of human hepatoma cells

Background

We previously demonstrated that the CC-chemokine Regulated upon Activation, Normal T cell Expressed and Secreted (RANTES)/CCL5 exerts pro-tumoral effects on human hepatoma Huh7 cells through its G protein-coupled receptor, CCR1. Glycosaminoglycans play major roles in these biological events.

Methods

In the present study, we explored 1/ the signalling pathways underlying RANTES/CCL5-mediated hepatoma cell migration or invasion by the use of specific pharmacological inhibitors, 2/ the role of RANTES/CCL5 oligomerization in these effects by using a dimeric RANTES/CCL5, 3/ the possible involvement of two membrane heparan sulfate proteoglycans, syndecan-1 (SDC-1) and syndecan-4 (SDC-4) in RANTES/CCL5-induced cell chemotaxis and spreading by pre-incubating cells with specific antibodies or by reducing SDC-1 or -4 expression by RNA interference.

Results and conclusion

The present data suggest that focal adhesion kinase phosphorylation, phosphoinositide 3-kinase-, mitogen-activated protein kinase- and Rho kinase activations are involved in RANTES/CCL5 pro-tumoral effects on Huh7 cells. Interference with oligomerization of the chemokine reduced RANTES/CCL5-mediated cell chemotaxis. This study also indicates that SDC-1 and -4 may be required for HepG2, Hep3B and Huh7 human hepatoma cell migration, invasion or spreading induced by the chemokine. These results also further demonstrate the involvement of glycosaminoglycans as the glycosaminoglycan-binding deficient RANTES/CCL5 variant, in which arginine 47 was replaced by lysine, was devoid of effect.

General significance

The modulation of RANTES/CCL5-mediated cellular effects by targeting the chemokine-syndecan interaction could represent a new therapeutic approach for hepatocellular carcinoma.     

The deletion of the microtubule-associated STOP protein affects the serotonergic mouse brain network

The deletion of microtubule-associated protein stable tubule only polypeptide (STOP) leads to neuroanatomical, biochemical and severe behavioral alterations in mice, partly alleviated by antipsychotics. Therefore, STOP knockout (KO) mice have been proposed as a model of some schizophrenia-like symptoms. Preliminary data showed decreased brain serotonin (5-HT) tissue levels in STOP KO mice. As literature data demonstrate various interactions between microtubule-associated proteins and 5-HT, we characterized some features of the serotonergic neurotransmission in STOP KO mice. In the brainstem, mutant mice displayed higher tissue 5-HT levels and in vivo synthesis rate, together with marked increases in 5-HT transporter densities and 5-HT1A autoreceptor levels and electrophysiological sensitivity, without modification of the serotonergic soma number. Conversely, in projection areas, STOP KO mice exhibited lower 5-HT levels and in vivo synthesis rate, associated with severe decreases in 5-HT transporter densities, possibly related to reduced serotonergic terminals. Mutant mice also displayed a deficit of adult hippocampal neurogenesis, probably related to both STOP deletion and 5-HT depletion. Finally, STOP KO mice exhibited a reduced anxiety- and, probably, an increased helpness-status, that could be because of the strong imbalance of the serotonin neurotransmission between somas and terminals. Altogether, these data suggested that STOP deletion elicited peculiar 5-HT disconnectivity.     

Fresh start after rough rides: understanding patterns of genetic differentiation upon human-mediated translocations

Biological invasions via translocations are a textbook case of globalization’s impact on species distributions. Human-mediated transport helps species to overcome natural spatial boundaries and establish populations, often from a small number of individuals, in ecosystems previously unreachable through natural range expansion. The result is a discontinuous species distribution, with connectivity between the native and non-native range dependent on the recurrence of human-mediated species movement. The genetic diversity of introduced individuals represents a random fraction of the original diversity in the native range, but because connectivity is lost, non-native populations are bound to evolve independently. As a result, translocations can reshuffle genetic diversity in non-native populations, and thus, differentiation patterns arising after introduction may constitute the first step of novel evolutionary trajectories. By performing a meta-analysis on 5516 mitochondrial sequences of 20 different species, we explored whether life- and evolutionary history could explain differentiation among non-native populations of recently translocated organisms. We observed a general pattern consisting of reduced differentiation among non-native populations whose introduction derived from a single and intentional translocation, suggesting that these human actions play a role in reshaping genetic variance in non-native ranges. Additionally, we found geographic distance to be a poor predictor of population differentiation on the non-native range when compared to averaged evolutionary distances—the opposite being true for the native range—reinforcing connectivity break imposed by translocation events. Understanding the factors driving the distribution of genetic diversity upon translocations might not only facilitate the development of plans to mitigate the dispersal of invasive species but also to explore the emergence of novel evolutionary trajectories.

     

An integrated prediction of secondary, tertiary and quaternary structure of glucose dehydrogenase

Based on homology of partial sequences, on physico-chemical evidence and on studies using chemical modification, we came to the tentative conclusion that tetrameric glucose dehydrogenases from Bacillus megaterium and B. subtilis should have a structure closely related to that of lactate dehydrogenase. The overall homology of primary structures was found to be very low, however, and independent predictions of secondary structure produced a clearly different pattern of beta-strands and alpha-helices. We nevertheless tried a manual prediction based on the hydrophobic nature of internal beta-sheet and on the amphiphilic character of external helices. This treatment led to the identification of analogues of all the beta-strands present in lactate dehydrogenase with the exception of beta C. Six amphiphilic helices were identified corresponding to alpha B, alpha C, alpha D, alpha 1F, alpha 2F and alpha 3G in lactate dehydrogenase. Conserved functional residues were found at analogous positions. The Q and R intersubunit contacts could be identified and partial proteolysis was found to occur on the outer surface of the tetramer. The structure was found to explain the better binding of NADP as compared to NAD+ and offered a rationalization of the role of the essential lysine at position 201.     

Activation of a cryptic crystal protein gene of Bacillus thuringiensis subspecies kurstaki by gene fusion and determination of the crystal protein insecticidal specificity

DNA hybridization with the insecticidal crystal protein gene cryllA (formerly cryBl) of Bacillus thuringiensis supspecies kurstaki has shown that subspecies kurstaki contains a cryllA-related sequence in addition to the cryllA gene (Donovan et al., 1988a). We have cloned the cryllA-related sequence and have determined that the sequence, which has been designated cryllB, is 89% identical to the cryllA gene. Recombinant B. thuringiensis cells harbouring the cloned cryllB gene produced very little CryllB protein. A high level of production of the CryllB protein was achieved by fusing the regulatory region of the crylllA crystal protein gene to the cryllB gene. The CryllB protein was found to be highly toxic to Lymantria dispar, Heliothis virescens and Trichoplusia ni, and was not toxic to Aedes aegypti.     

Distinct heparin binding sites on VEGF165 and its receptors revealed by their interaction with a non sulfated glycoaminoglycan (NaPaC)

We previously demonstrated that a non sulfated analogue of heparin, phenylacetate carboxymethyl benzylamide dextran (NaPaC) inhibited angiogenesis. Here, we observed that NaPaC inhibited the VEGF165 binding to both VEGFR2 and NRP-1 and abolished VEGFR2 activity. Further, we explored the effects of NaPaC on VEGF165 interactions with its receptors, VEGFR2 and NRP-1, co-receptor of VEGFR2. Surface plasmon resonance and affinity gel electrophoresis showed that NaPaC interacted directly with VEGF165, VEGFR2 and NRP-1 but not with heparin-independent factor such as VEGF121. NaPaC completely inhibited the heparin binding to VEGF165, NRP-1 and VEGFR2. We found that NaPaC bound to all three molecules, VEGF165, VEGFR2 and NRP-1, but was more effective in inhibiting heparin binding to VEGF165. These results suggested that heparin binding sites of VEGFR2 and NRP-1 were different from those of VEGF165.