Apoptosis of the right mandible limb in Thysanoptera ontogeny : a twice recurring phenomenon

Bei allen Insekten mit holometamorphem Entwicklungsgang werden Größe und Gestalt im Verlauf der Ontogenese festgelegt. Die Larven unterscheiden sich oftmals extrem von den späteren Imagines. Dieser larvenspezifische Habitus ist von zahlreichen imaginifugalen Merkmalen geprägt, die während der Metamorphose beseitigt werden müssen. Diese Entwicklungsphase ist vergleichbar mit den Vorgängen während der Embryogenese, da nun in einem zweiten Schritt genetische, neuronale und hormonale Prozesse erneut aktiviert werden, die durch Proliferation, Zellwachstum und Zelltod (=Apoptose) den Abbau und Umbau sowie die Neogenese imaginipetaler Merkmale einleiten. Aufgrund des imagoähnlichen Phänotyps der Larvenstadien der Thysanoptera und der vermeintlichen „Rekonstruktion“ dieses adulten Status bezeichnete TAKAHASHI (1921) diese Form der Metamorphose als Remetabolie. Spontan initiierte Defekte während der Embryonalentwicklung zeigen allerdings darüber hinaus, dass eine Vorbereitung des Adultstatus bereits durch die Anlage imaginaler Stammzellcluster erfolgt (MORITZ 1997). Da Habitat und Ernährungsweise der Larvenstadien und Imagines keine Unterschiede aufweisen, sind typische, asymmetrische Mundgliedmaßen in beiden ontogenetischen Phasen nicht verwunderlich (MORITZ 1988, 1989). Interessant ist jedoch, warum zwischen zwei hoch spezialisierten Merkmalskomplexen ein Prozess der Destruktion liegt und wieso die Neogenese zu einem ontogenetisch vergleichbaren Resultat führt.Thrips exhibit a wide range of biology. Larvae and adult stages feed on the cells of angiosperms and gymnosperms, with a few on ferns and mosses and others predatory on small arthropods, but with many feeding only on fungal hyphae or spores. All larvae and adults of these species have unique asymmetric mouthparts with only the left mandible, although development of paired mandibular appendages occurs twice during ontogeny – in the embryonic and the metamorphotic stages. Numerous cells of the right mandible shrink, their nuclei become pycnotic and their cytoplasm gets brighter just before katatrepsis or pupal phase. These cells then die due to programmed cell death

Optimal long-lasting coatings caused by tailor-made mixtures in defensive secretions of some thrips species (Phlaeothripidae, Thysanoptera)

Thysanopteren wehren sich gegen Prädatoren und Parasiten, indem sie einen Analtropfen mit einem Wehrsekret produzieren. Dieser Tropfen wird in einigen Fällen hoch gehalten, meist jedoch auf den Angreifer aufgetupft (Lewis 1973). Über die Wehrsekrete von Thripsen der Unterordnung Terebrantia ist bisher wenig bekannt. Von der einzigen chemisch genauer untersuchten Art Frankliniella occidentalis weiß man, dass deren Larven hauptsächlich mit einem Gemisch aus Decyl- und Dodecylacetat arbeiten (Teerling & al. 1993a, MacDonald & al. 2003). Diese Substanzen sind nur in beschränktem Umfange als Allomon wirksam. Hauptsächlich wirken sie als Alarmpheromon (Bakker & Sabelis 1987, 1989), indem sie die Aufmerksamkeit der Larven erhöhen. Nachteilig ist die relativ hohe Flüchtigkeit dieser Acetate. Sie können dadurch zusätzlich als Kairomon wirken und Prädatoren anlocken (Teerling & al. 1993b). Ein weiteres Problem ist, dass solche Acetate schnell verdunsten und nur für kurze Zeit auf der Oberfläche der Sinnesorgane potenzieller Angreifer verbleiben. Nicht untersucht ist, ob sie eventuell durch Umesterung, durch Freisetzung von Essigsäure oder durch andere Mechanismen schädigend wirken. Denkbar wäre hier auch eine ungünstige Beeinflussung der Epicuticula der Sensillen oder der im Sensilleninneren enthaltenen Pheromon-Bindungsproteine. Bei den Vertretern der Unterordnung Tubulifera wird die Handhabung des Wehrsekrettropfens besonders unterstützt durch einen Tubus, der in Extremfällen (beispielsweise bei Leeuwenia gladiatrix) fast die Hälfte der Körperlänge ausmachen kann. Mit diesem Tubus kann der Wehrsekrettropfen sehr geschickt über den Kopf hinweg gerichtet, auf sichere Entfernung, appliziert werden. Eigene Beobachtungen und die anderer Autoren (beispielsweise Howard & al. 1987) zeigen, dass bei allen bisher untersuchten Tubulifera der Sekrettropfen, wenn er nicht genutzt wurde, sorgfältig wieder „eingezogen“ wird.Defensive secretions of 30% of the investigated thrips species consist of mixtures of long chained saturated and unsaturated aliphatic esters of acetic and butyric acids, sometimes dissolved in alkanes. The mixtures can provide a long-lasting liquid surface coating with a very low vapour pressure and are used to make potential predators with olfactory sense “blind”. There are many ways to get lower volatility, longer durability, and more persistence of surface wetting. For each solution to make an optimal mixture one or more thrips species were found to use it. In one species highly volatile iridoids are acting as allomones additionally

New strategies for plant protection services : molecular and visual online-identification of potential Tospovirus vectors

Die Ordnung der Thysanoptera, die auch als Blasenfüße oder Fransenflügler bekannt sind, zählen zu den bedeutendsten Virusüberträgern im Gemüse- und Zierpflanzenbau. Die Erforschung ihrer taxonomischen Stellung, ihrer anatomischen und histologischen Strukturen, ihrer Entwicklung, sowie ihrer genetischen und molekularen Besonderheiten sind äußerst wichtig. Bei den Thysanoptera sind allein aufgrund des weltweiten Pflanzentransfers die Angaben von Artenzahlen für einzelne Länder reine Momentaufnahmen. So gelang es Frankliniella occidentalis sich innerhalb von 2 Jahrzehnten flächendeckend in Europa auszubreiten (KIRK & TERRY 2003). Eine schnelle und optimale Anpassung von Identifikationsmöglichkeiten wird somit immer wichtiger, da lokale Bestimmungshilfen nicht mehr ausreichend sind. Die bislang praktizierte Nutzung des „Senior Expert Services (SES)“ ist biologisch terminiert und sollte durch zukunftsorientierte Projekte abgesichert werden. 2005 war es noch möglich auf dieser Basis Ceratothripoides claratris (SES: RICHARD ZUR STRASSEN) zu identifizieren und diese Art als neuen Vektor zu erkennen (PREMACHANDRA et al. 2005). Ob diese Erkenntnis in einigen Jahren noch schnell und exakt gewonnen werden kann, wird von heutigen Entscheidungsträgern zu verantworten sein.A new multivariate Lucid-Key “Pest thrips of the world” is available. The CD-ROM includes a visual and molecular online-identification system based on restriction fragment length polymorphism of the ITS1 and ITS2 region. A further addition is an information database of pest thrips. The visual system is programmed with LucID 2.1 developer kit. The online-identification is based on a phpdatabase, which contains DNA-products and fragment lengths after the use of 4 primer pairs and 5 restriction enzymes

Structured lipids on a coccid wax (Coccoidea, Eriococcidae)

Maßgeschneiderte Triglyceride, die aus zwei kurzkettigen und einem langkettigen Acylrest bestehen, werden seit einigen Jahren als so genannte Designer-Lipide produziert, vorwiegend für den Einsatz in Medizin und Diätik. Zunehmend finden entsprechende Triglyceride aber auch als Zusatzstoffe für Nahrungsmittel Verwendung, um deren physikochemische Eigenschaften gezielt zu verändern. Die vorliegende Arbeit zeigt, dass eine Schildlausart solche Triglyceride ebenfalls funktionell einsetzt. Die Weibchen von Callococcus banksiae (MASKELL) umgeben sich, wie für Schildläuse nicht ungewöhnlich, mit einer Masse aus Wachsfäden. Diese Masse bedeckt zeitweise die Äste des ostaustralischen Kanuka-Strauches (Kunzea ericoides). Im Gegensatz zu den Wachsausscheidungen anderer australischer Schildläuse, meiden fouragierende Ameisen das Wachs von C. banksiae. Das hängt damit zusammen, dass die Wachsfäden dieser Art aufgrund ihrer besonderen Zusammensetzung „klebrig“ sind. Außerdem interessant ist, dass sich Thysanopteren der Art Teuchothrips fuscipennis (MOULTON) (Phlaeothripidae) in der Umgebung der Schildläuse und im Wachs aufhalten. Sie können sich frei und problemlos auf dem Wachs bewegen ohne festzukleben.banksiae (Maskell) (Coccoidea, Eriococcidae). These waxy masses, measuring up to 10mm in diameter, are sometimes abundant in eastern Australia on the stems of the host plant (Kunzea ericoides), and the wax is of interest biologically for two reasons. First, unlike many coccid species that secrete waxy coverings, ants do not attend C. banksiae despite often walking near them on the plant stems. Second, a particular species of thrips, Teuchothrips fuscipennis (Moulton) (Phlaeothripidae) breeds beneath the waxy mass, and the larvae and adults move quickly and freely between the wax filaments without adhering in any way. The wax surface is the subject of current investigations, for which this report on taylor-made triglycerides provides a base

Toward Transactive Control of Coupled Electric Power and District Heating Networks

Although electric power networks and district heating networks are physically coupled, they are not operated in a coordinated manner. With increasing penetration of renewable energy sources, a coordinated market-based operation of the two networks can yield significant advantages, as reduced need for grid reinforcements, by optimizing the power flows in the coupled systems. Transactive control has been developed as a promising approach based on market and control mechanisms to coordinate supply and demand in energy systems, which when applied to power systems is being referred to as transactive energy. However, this approach has not been fully investigated in the context of market-based operation of coupled electric power and district heating networks. Therefore, this paper proposes a transactive control approach to coordinate flexible producers and consumers while taking into account the operational aspects of both networks, for the benefit of all participants and considering their privacy. A nonlinear model predictive control approach is applied in this work to maximize the social welfare of both networks, taking into account system operational limits, while reducing losses and considering system dynamics and forecasted power supply and demand of inflexible producers and consumers. A subtle approximation of the operational optimization problem is used to enable the practical application of the proposed approach in real time. The presented technique is implemented, tested, and demonstrated in a realistic test system, illustrating its benefits.Comment: 35 pages, 16 Figure

Toward Transactive Control of Coupled Electric Power and District Heating Networks

Although electric power networks and district heating networks are physically coupled, they are not operated in a coordinated manner. With increasing penetration of renewable energy sources, a coordinated market-based operation of the two networks can yield significant advantages, as reduced need for grid reinforcements, by optimizing the power flows in the coupled systems. Transactive control has been developed as a promising approach based on market and control mechanisms to coordinate supply and demand in energy systems, which when applied to power systems is being referred to as transactive energy. However, this approach has not been fully investigated in the context of market-based operation of coupled electric power and district heating networks. Therefore, this paper proposes a transactive control approach to coordinate flexible producers and consumers while taking into account the operational aspects of both networks, for the benefit of all participants and considering their privacy. A nonlinear model predictive control approach is applied in this work to maximize the social welfare of both networks, taking into account system operational limits, while reducing losses and considering system dynamics and forecasted power supply and demand of inflexible producers and consumers. A subtle approximation of the operational optimization problem is used to enable the practical application of the proposed approach in real time. The presented technique is implemented, tested, and demonstrated in a realistic test system, illustrating its benefits.Comment: 35 pages, 16 Figure

Off-target effects of siRNA specific for GFP

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>Gene knock down by RNAi is a highly effective approach to silence gene expression in experimental as well as therapeutic settings. However, this widely used methodology entails serious pitfalls, especially concerning specificity of the RNAi molecules.</p> <p>Results</p> <p>We tested the most widely used control siRNA directed against <it>GFP </it>for off-target effects and found that it deregulates in addition to <it>GFP </it>a set of endogenous target genes. The off-target effects were dependent on the amount of <it>GFP </it>siRNA transfected and were detected in a variety of cell lines. Since the respective siRNA molecule specific for <it>GFP </it>is widely used as negative control for RNAi experiments, we studied the complete set of off-target genes of this molecule by genome-wide expression profiling. The detected modulated mRNAs had target sequences homologous to the siRNA as small as 8 basepairs in size. However, we found no restriction of sequence homology to 3'UTR of target genes.</p> <p>Conclusion</p> <p>We can show that even siRNAs without a physiological target have sequence-specific off-target effects in mammalian cells. Furthermore, our analysis defines the off-target genes affected by the siRNA that is commonly used as negative control and directed against <it>GFP</it>. Since off-target effects can hardly be avoided, the best strategy is to identify false positives and exclude them from the results. To this end, we provide the set of false positive genes deregulated by the commonly used <it>GFP </it>siRNA as a reference resource for future siRNA experiments.</p

The Indestructible Insect: Velvet Ants from Across the United States Avoid Predation by Representatives from All Major Tetrapod Clades

Velvet ants are a group of parasitic wasps that are well known for a suite of defensive adaptations including bright coloration and a formidable sting. While these adaptations are presumed to function in antipredator defense, observations between potential predators and this group are lacking. We conducted a series of experiments to determine the risk of velvet ants to a host of potential predators including amphibians, reptiles, birds, and small mammals. Velvet ants from across the United States were tested with predator’s representative of the velvet ants native range. All interactions between lizards, free-ranging birds, and a mole resulted in the velvet ants survival, and ultimate avoidance by the predator. Two shrews did injure a velvet ant, but this occurred only after multiple failed attacks. The only predator to successfully consume a velvet ant was a single American toad (Anaxyrus americanus). These results indicate that the suite of defenses possessed by velvet ants, including aposematic coloration, stridulations, a chemical alarm signal, a hard exoskeleton, and powerful sting are effective defenses against potential predators. Female velvet ants appear to be nearly impervious to predation by many species whose diet is heavily derived of invertebrate prey