Rozprawy doktorskie na temat „Maine, maps”

Thesis (S.M.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Biological Engineering, 2010.
Cataloged from PDF version of thesis.
Includes bibliographical references.
The validity and usefulness of clustering marine group II tetranucleotide signatures using emergent self-organizing maps was investigated. Fosmids from the HF200 library were chosen for sequencing based on end-sequence tetranucleotide clustering with group II seed sequences, as well as blastx homology. Fosmids were sequenced using a single 454- titanium sequencing run, and contigs subsequently assembled in silico. A total of 99 contigs over 20kb were retrieved, at least 72 of which belong to the marine group II archaea. The phylogenetic substructure of the marine group II archaeal clusters having more than a few representatives was investigated, by clustering tetranucleotide signatures of group II contigs over 20kb, also with an emergent self-organizing map. The distribution of these clusters in the Hawaii Ocean Time Series depth profile fosmid libraries in the DeLong lab were mapped onto depth profiles from three independent cruises.
by Rachel A. Hillmer.
S.M.

Cereal mycotoxin contamination is a worldwide serious problem for human and animal health. Maize products could be contaminated by different kind of mycotoxins. The most important are deoxynivalenol (DON), zearalenone (ZEN), aflatoxins (AF), ocratoxin (OCRA) and fumonisins (FUM) produced by fungi belonging to different genera Fusarium, Aspergillus and Penicillium. In northern Italy, but also in other world regions, the most frequently occurring class of mycotoxins in maize are fumonisins. These mycotoxins can be present even at concentrations that make maize grain inadvisable for human consumption and feed of more susceptible animal species. The main responsible of maize fumonisin contamination is Fusarium verticillioides (Sacc.) Niremberg and because of the harmful effects associate with the presence of fumonisins the spreading of F. verticillioides infection has became an important area in food safety. Until now the application of good agricultural practices (GAP) followed by good manufacturing practices (GMP) represent the only line of defence usable to control Fusarium-toxins contamination in maize grain (Rac CE 583/2006). GAP are indirect control strategies point out to altering the conditions under which the crop grown reducing environmental stress, promoting plant fitness. Different climate conditions among maize cultivation area and annual fluctuation in weather can change agricultural practices effectiveness in control Fusarium colonization and mycotoxin contamination. Integration of indirect control strategies as GAP with direct control strategies base on the application of chemical product or biological control agent (BCA) can be the way to achieve a reliable control of Fusaria colonization and fumonisin contamination in maize kernels. F. verticillioides is known to infect maize trough several different infection pathways and the relative importance of different pathways may vary among geographic areas. The first set of experiment reveals that, also in Veneto, insect injuries due to European corn borer (ECB: Ostrinia nubilalis (Hübner)) larvae activity are the most important infection pathways causing 60% of final fumonisin contamination. Infections through silks are also a significant source of F. verticillioides inoculum and fumonisin contamination while seed-borne and soil-borne infections have a lesser importance. Test on different fungicide activity against F. verticillioides confirm the effectiveness of ergosterol synthesis inhibitors (EBIs) and in particular of triazole. However seed chemical treatments have no or limited effect in controlling the final level of F. verticillioides kernel colonization and fumonisin contamination because the main fungal infections occur through pathways, silk and insect injuries, both spatially and temporally distant from the point of application of the chemical products. Application of mixture of chemicals and in particular of Metconazole + Prochloraz on silks seven days after female flowering reduce F. verticillioides kernel colonization (-81%) and fumonisin contamination (-78%) even at levels that are lower than the one stated for the human consumption (4000 μg/kg). However even if for the distribution of chemical mixtures is possible to employ self-propelled sprayer used for the distribution of insecticide against ECB, no fungicides are registered for the use in maize during flowering and moreover is important to take in consideration the ecological impact of the application of chemicals on a area that only in Veneto region is greater than 240.000 ha. Another interesting control strategy is the use of biological control agent and among several different control agents discover active against F.verticillioides interesting results give seed application of Trichoderma harzianum strain T22 and Acremonium zeae strain NRRL13540. T22 rhizosphere colonization induct systemic resistance response in maize plant and results of field trials (3 years in 2 sites) reveal an effective and stable reduction of F. verticillioides kernel colonization (-70%) and fumonisin B1 and B2 contamination (-60%). Different is the control mechanism express by NRRL 13540 because the reduction (-60%) of F. verticillioides kernel colonization and fumonisin B1 and B2 contamination is recorded in association with an enhancement in A. zeae endophytic kernel colonization. This results permit to hypothesize a in loco inhibition due to the synthesis of compound with antibiotic activity, pyrrocidines A and B. In conclusion to enhance the effectiveness of direct control strategies as application of fungicide or biological control agent they have to be applied with GAP in integrated control protocols that have to be plan in relation with the different environmental conditions characterizing the different maize cultivation areas.
La contaminazione dei cereali da micotossine è un problema di sicurezza alimentare che riguarda le produzioni provenienti da tutto il mondo. In particolare, il mais e i prodotti da esso derivanti possono risultare contaminati da diverse classi di micotossine, tra esse, le più importanti sono il deossinivalenolo (DON), lo zearalenone (ZEA), le aflatossine (AF), l’ocratossina (OCRA) e le fumonisine (FUM). Le micotossine sono prodotti secondari del metabolismo di microorganismi fungini (muffe) appartenenti principalmente ai generi Fusarium, Aspergillus e Penicillium. Nel nord Italia, ma anche in altre regioni del mondo, la classe di micotossine che viene più spesso riscontrata nella granella di mais sono le fumonisine che possono essere presenti anche a livelli tali da sconsigliarne il consumo sia per l’alimentazione umana sia per l’alimentazione delle specie animali più sensibili. Il principale produttore di fumonisine è Fusarium verticillioides (Sacc.) Niremberg e visto l’effetto che queste tossine hanno, sia sulla salute umana sia su quella animale, la messa a punto di strategie di controllo capaci di contenere la colonizzazione della granella da parte di F.verticillioides e la conseguente contaminazione da fumonisine è diventata una aspetto di prioritario interesse nell’ambito della sicurezza alimentare. Attualmente le linee di difesa disponibili per contenere la contaminazione della granella di mais da micotossine sono legate all’applicazione delle buone pratiche agricole (BPA) seguite dalle buone pratiche di fabbricazione (BPF) (Rac CE 583/2006). Le BPA sono strategie di controllo indiretto volte a modificare le condizioni generali di sviluppo della pianta con lo scopo di ridurne gli stress ambientali promuovendone il fitness al fine di renderla meno suscettibile all’attacco dei patogeni. Tuttavia le diverse caratteristiche climatiche che caratterizzano i diversi areali di produzione del mais, ma anche le annuali fluttuazioni nel clima, rendono variabile il vantaggio ottenuto dall’applicazione delle BPA. L’integrazione tra strategie di controllo indiretto, quali l’applicazione delle BPA, e strategie di controllo diretto, basate sull’impiego di fungicidi o agenti di controllo biologico, può essere una soluzione per ottenere un controllo effettivo e stabile sia della colonizzazione della granelle da F.verticillioides sia della contaminazione da fumonisine. Al fine di pianificare efficaci strategie di controllo diretto risulta indispensabile conoscere quali siano le vie attraverso le quali F.verticillioides colonizza la pianta di mais. Esso può infettare la pianta di mais attraverso diverse vie di infezione ma la loro importanza relativa può cambiare nelle diverse aree geografiche. La prima serie di esperimenti ha permesso di verificare che, anche in Veneto, la principale fonte di inoculo è rappresentata dalle soluzioni di continuità causate dall’azione trofica della piralide (ECB: Ostrinia nubilalis (Hübner)) che è responsabile del 60% del contenuto finale di fumonisine della granella. Anche le infezioni che avvengono attraverso le sete rappresentano una via importante di ingresso mentre la colonizzazione endofitica che inizia dal seme infetto o dalle radici risulta di minore importanza. I test condotti sull’efficacia di diversi fungicidi nel contenere lo sviluppo di F.verticillioides hanno confermato l’efficacia degli inibitori dell’ergosterolo ed in particolare dei triazoli. Tuttavia la concia del seme, con fungicidi, ha dimostrato di non essere efficace o di avere un limitato effetto nel contenere la contaminazione da fumonisine e la colonizzazione da F. verticillioides della granella alla raccolta. Risultato peraltro atteso poiché le principali vie di infezione, attraverso le sete o le soluzioni di continuità causate dall’azione trofica della piralide, risultano distanti sia nello spazio che nel tempo dal punto di applicazione dei fungicidi. Invece l’applicazione di miscele di prodotti fitosanitari, ed in particolare di Metconazolo + Procloraz, sulle infiorescenze femminili sette giorni dopo la loro emissione ha permesso di ridurre la colonizzazione (-81%) da F. verticillioides e la contaminazione da fumonisine (-78%) della granella alla raccolta a livelli inferiori a quelli stabiliti per il mais destinato al consumo alimentare umano (4000 μg/kg). Tuttavia anche se per la distribuzione dei prodotti fitosanitari si è utilizzata una manica d’aria montata su macchina semovente scavalcante (trampolo), attrezzatura già presente in azienda ed impiegata per la distribuzione dei trattamenti insetticidi per il controllo della piralide, attualmente non è disponibile alcun prodotto fitosanitario registrato per l’impiego su mais ed inoltre va tenuto in considerazione quale potrebbe essere l’impatto ecologico che l’applicazione di questi prodotti potrebbe avere su una superficie, che solo in Veneto, è superiore ai 240.000 ha. Un’altra interessante strategia di controllo diretto potrebbe essere l’impiego di strategie di controllo biologico. Tra i diversi agenti di controllo, che in prove di laboratorio, serra e campo, hanno dimostrato essere in grado di controllare lo sviluppo di F.verticillioides interessanti risultati si sono ottenuti dall’applicazione sul seme di Trichoderma harzianum ceppo T22 e Acremonium zeae ceppo NRRL 13540. Nelle diverse prove sperimentali realizzate si è potuto verificare che la colonizzazione dell’apparato radicale della pianta di mais ad opera di T22 induce nella pianta delle risposte di resistenza in grado di contenere sia la colonizzazione da F.verticillioides (-70%) sia la contaminazione da fumonisine (-60%) nella granella alla raccolta. Diverso è il meccanismo di controllo espresso dal ceppo NRRL 13540 infatti la riduzione pari a -60% sia del livello di colonizzazione da F.verticillioides sia del livello di contaminazione da fumonisine rilevata nella granella alla raccolta, risulta associata ad un aumento nel livello di colonizzazione endofitica della pianta di mais da parte di A. zeae. Questo risultato permettono di ipotizzare una azione diretta di antagonismo da parte di A. zeae nei confronti di F. verticillioides che può essere legata alla capacità, già dimostrata in prove in vitro, di sintesi da parte del BCA delle pirrocidine A e B, molecole con azione antibiotica. Concludendo per ottimizzare l’efficacia delle strategie di controllo diretto quali l’impiego di fungicidi o di agenti di controllo biologico esse devono essere applicate insieme alle BPA in protocolli di lotta integrata che devono essere però pianificati in funzione delle caratteristiche climatiche proprie dei diversi areali di coltivazione del mais.

Thesis (Ph. D.)--University of California, San Diego, 2006.
Title from first page of PDF file (viewed June 7, 2006). Available via ProQuest Digital Dissertations. Vita. Includes bibliographical references.

In the B73 maize temperate line, the autonomous flowering pathway controls flowering independently of external signals. In Arabidopsis, the epigenetic mechanisms have been demonstrated to play an important role in the control of floral transition. To understand whether, also in maize, the epigenetic mechanisms are important in the regulation of flowering, we have characterized mutants in epi-regulators that are components of the autonomous flowering pathway. Moreover, we have analyzed mutants in a key regulator of floral transition, for which a role in epigenetic mechanisms has been speculated. During the first approach, we have analyzed lines, which were simultaneously down-regulated in nfc101 and nfc102. The maize Nucleosome remodeling factor complex component101 (nfc101) and nfc102 are putative paralogs encoding WD-repeat proteins with homology to plant and mammalian components of various chromatin modifying complexes. Our results indicate that the NFC101/NFC102 proteins directly bind and repress the Indeterminate1 (Id1) and the Zea mays CENTRORADIALIS8 (ZCN8) genes, two key regulators of the autonomous flowering pathway. In addition, the abolition of NFC101/NFC102 association with repetitive sequences of different transposable elements (TEs) resulted in tissue-specific up-regulation of non-polyadenylated RNAs produced by these regions. All direct NFC101/NFC102 targets showed histone modification patterns linked to active chromatin in nfc101/nfc102 down-regulation lines. However, different mechanisms may be involved because NFC101/NFC102 proteins mediate HDAC recruitment at Id1 and TE repeats but not at ZCN8. These results, along with the pleiotropic effects observed in nfc101/nfc102 down-regulation lines, suggest that NFC101 and NFC102 are components of distinct chromatin modifying complexes, which operate in different pathways and influence diverse aspects of maize development. In the second strategy, we have analyzed id1 mutants, to understand if Id1 is able to activate ZCN8 and ZCN7 expression through epigenetic mechanisms. We have demonstrated that Id1, which is expressed in the immature leaf, partially contributes to the formation of histone modification patterns linked to active chromatin in the ZCN8 and ZCN7 loci in this tissue. So, in the immature leaf Id1 could be important for the formation of active chromatin at the ZCN8 and ZCN7 loci, which is maintained through mitotic divisions until the formation of mature leaf, where ZCN8 and ZCN7 are expressed. However, our results also indicate that other proteins could play a role in the formation of active chromatin at the ZCN8 and ZCN7 genes, independently from Id1 and could be necessary in the post-transcriptional regulation of ZCN8 and ZCN7.
Il meccanismo autonomo di fioritura regola la transizione dalla fase vegetativa alla fase riproduttiva in linee di mais temperato, indipendentemente da segnali ambientali. In Arabidopsis, è stato dimostrato che la regolazione epigenetica svolge un ruolo importante nel meccanismo autonomo di fioritura. Al fine di comprendere se la regolazione epigenetica è importante anche per la fioritura del mais, sono stati caratterizzati mutanti di epi-regolatori, che sono componenti del meccanismo autonomo di fioritura e mutanti di un regolatore chiave della transizione fiorale, per il quale è stata ipotizzata una funzione correlata a meccanismi epigenetici. Relativamente al primo approccio, sono state analizzate linee che sotto-esprimono i geni Nucleosome remodeling factor complex component 101 (nfc101) e nfc102, due paraloghi codificanti per proteine WD-repeat, componenti di vari complessi che modificano la cromatina. I nostri risultati indicano che le proteine NFC101/NFC102 legano direttamente e reprimono l’espressione dei geni Indeterminate1 (Id1) e Zea mays CENTRORADIALIS8 (ZCN8), regolatori chiave del meccanismo autonomo di fioritura. Le proteine NFC101/NFC102 legano anche le sequenze ripetute di diversi elementi trasponibili (TE), regolando negativamente e in modo tessuto-specifico gli RNA non-poliadenilati da loro prodotti. Nei mutanti nfc101/nfc102, tutti i target diretti di NFC101/NFC102 mostrano un profilo di modifiche istoniche caratterizzanti una cromatina trascrizionalmente attiva. La regolazione mediata da NFC101/NFC102 coinvolge probabilmente meccanismi differenti, poiché esse reclutano la istone deacetilasi di tipo Rpd3 al gene Id1 e ai TE, ma non al gene ZCN8. Nel complesso, questi risultati, insieme agli effetti pleiotropici osservati nei mutanti nfc101/nfc102, indicano che NFC101/NFC102, oltre a modulare l’espressione di regolatori della fioritura mediante modifiche della cromatina, sono coinvolti in molteplici meccanismi che controllano diversi aspetti dello sviluppo del mais. Nel secondo approccio, è stato utilizzato il mutante nullo id1, per verificare se la sua azione di attivatore del florigeno ZCN8 e del suo paralogo ZCN7 viene svolta mediante regolazione epigenetica. I nostri risultati indicano che la funzione di Id1, espresso nella foglia immatura, correla solo parzialmente con la formazione, in questo tessuto, di un profilo di modifiche istoniche associate a una competenza trascrizionale nei loci dei florigeni, il cui mRNA processato è invece prodotto solo nella foglia matura. Pertanto, Id1 potrebbe effettivamente promuovere nei florigeni la formazione di uno stato epigenetico “istruttivo” per la trascrizione, che è mantenuto durante lo sviluppo della foglia fino all’effettiva sintesi degli mRNA. Tuttavia, le osservazioni fatte suggeriscono che altri fattori sono richiesti per spiegare l’esistenza, nei florigeni, di un profilo di modifiche istoniche indipendente da Id1, così come l’importanza della regolazione post-trascrizionale che caratterizza la regolazione dei florigeni nella foglia matura nel mais.