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Intraspecific brood parasitism (IBP) is a remarkable phenomenon by which parasitic females can increase their reproductive output by laying eggs in conspecific females' nests in addition to incubating eggs in their own nest. Kin selection could explain the tolerance, or even the selective advantage, of IBP, but different models of IBP based on game theory yield contradicting predictions. Our analyses of seven polymorphic autosomal microsatellites in two eider duck colonies indicate that relatedness between host and parasitizing females is significantly higher than the background relatedness within the colony. This result is unlikely to be a by-product of relatives nesting in close vicinity, as nest distance and genetic identity are not correlated. For eider females that had been ring-marked during the decades prior to our study, our analyses indicate that (i) the average age of parasitized females is higher than the age of nonparasitized females, (ii) the percentage of nests with alien eggs increases with the age of nesting females, (iii) the level of IBP increases with the host females' age, and (iv) the number of own eggs in the nest of parasitized females significantly decreases with age. IBP may allow those older females unable to produce as many eggs as they can incubate to gain indirect fitness without impairing their direct fitness: genetically related females specialize in their energy allocation, with young females producing more eggs than they can incubate and entrusting these to their older relatives. Intraspecific brood parasitism in ducks may constitute cooperation among generations of closely related females.
Here we present a protocol to genetically detect diatoms in sediments of the Kenyan tropical Lake Naivasha, based on taxon-specific PCR amplification of short fragments (approximately 100 bp) of the small subunit ribosomal (SSU) gene and subsequent separation of species-specific PCR products by PCR-based denaturing high-performance liquid chromatography (DHPLC). An evaluation of amplicons differing in primer specificity to diatoms and length of the fragments amplified demonstrated that the number of different diatom sequence types detected after cloning of the PCR products critically depended on the specificity of the primers to diatoms and the length of the amplified fragments whereby shorter fragments yielded more species of diatoms. The DHPLC was able to discriminate between very short amplicons based on the sequence difference, even if the fragments were of identical length and if the amplicons differed only in a small number of nucleotides. Generally, the method identified the dominant sequence types from mixed amplifications. A comparison with microscopic analysis of the sediment samples revealed that the sequence types identified in the molecular assessment corresponded well with the most dominant species. In summary, the PCR-based DHPLC protocol offers a fast, reliable and cost-efficient possibility to study DNA from sediments and other environmental samples with unknown organismic content, even for very short DNA fragments.
Laura Pavesi, Elvira De Matthaeis, Ralph Tiedemann, and Valerio Ketmaier (2011) Temporal population genetics and COI phylogeography of the sandhopper Macarorchestia remyi (Amphipoda: Talitridae). Zoological Studies 50(2): 220-229. In this study we assessed levels of genetic divergence and variability in 208 individuals of the supralittoral sandhopper Macarorchestia remyi, a species strictly associated with rotted wood stranded on sand beaches, by analyzing sequence polymorphisms in a fragment of the mitochondrial DNA (mtDNA) gene coding cytochrome oxidase subunit I (COI). The geographical distribution and ecology of the species are poorly known. The study includes 1 Tyrrhenian and 2 Adriatic populations sampled along the Italian peninsula plus a single individual found on Corfu Is. (Greece). The Tyrrhenian population was sampled monthly for 1 yr. Genetic data revealed a deep phylogeographic break between the Tyrrhenian and Adriatic populations with no shared haplotypes. The single individual collected on Corfu Is. carried the most common haplotype found in the Tyrrhenian population. A mismatch analysis could not reject the hypothesis of a sudden demographic expansion in almost all but 2 monthly samples. When compared to previous genetic data centered on a variety of Mediterranean talitrids, our results place M. remyi among those species with profound intraspecific divergence (sandhoppers) and dissimilar from beachfleas, which generally display little population genetic structuring.
Preface
(2011)
We analyzed mtDNA polymorphisms (a total of 741 bp from a part of conserved control region, ND5, ND2, Cyt b and 12S) in 91 scats and 12 tissue samples of Bengal tiger (Panthera tigris tigris) populations across Terai Arc Landscape (TAL) located at the foothills of Himalayas in North Western India, Buxa Tiger Reserve (BTR), and North East India. In TAL and BTR, we found a specific haplotype at high frequency, which was absent elsewhere, indicating a genetically distinct population in these regions. Within the TAL region, there is some evidence for genetic isolation of the tiger populations west of river Ganges, i.e., in the western part of Rajaji National Park (RNP). Although the river itself might not constitute a significant barrier for tigers, recent human-induced changes in habitat and degradation of the Motichur-Chilla Corridor connecting the two sides of the tiger habitat of RNP might effectively prevent genetic exchange. A cohesive population is observed for the rest of the TAL. Even the more eastern BTR belongs genetically to this unit, despite the present lack of a migration corridor between BTR and TAL. In spite of a close geographic proximity, Chitwan (Nepal) constitutes a tiger population genetically different from TAL. Moreover, it is observed that the North East India tiger populations are genetically different from TAL and BTR, as well as from the other Bengal tiger populations in India.
Sexual selection often leads to sexual dimorphism, where secondary sexual traits are more expressed in the male sex. This may be due, for example, to increased fighting or mate-guarding abilities of males expressing those traits. We investigated sexually dimorphic traits in four populations of a marine amphipod, Pontogammarus maeoticus (Gammaridea: Pontogammaridae), the most abundant amphipod species in the sublittoral zone along the southern shoreline of the Caspian Sea. Male amphipods are typically larger in body size than females, and have relatively larger posterior gnathopods and antennae. However, it remains to be studied for most other body appendages whether or not, and to what extent, they are sexually dimorphic. Using Analysis of Covariance (ANCOVA), we compared the relationships between body size and trait expression for 35 metric characters between males and females, and among the four populations examined by performing three different Discriminant Function Analyses (DFA). We detected several thus far undescribed sexual dimorphic traits such as the seventh peraeopods or the epimeral plates. We also found that the size of the propodus of the first and second gnathopods increases with increasing body size, and this allometric increase was stronger in males than in females. Finally, we found that the degree of sexual dimorphism in the expression of the width of the third epimeral plate varies across sites, suggesting that differences in ecology might affect the strength of sexual selection in different populations.
Darmkrebs ist die zweithäufigste malignombedingte Todesursache in den westlichen Industrieländern. Durch eine frühzeitige Diagnose besteht jedoch eine hohe Chance auf Heilung. Der Goldstandard zur Darmkrebsfrüherkennung ist gegenwärtig die Koloskopie. Eine Darmspiegelung ist jedoch invasiv und mit Unannehmlichkeiten für den Patienten verbunden. Die Akzeptanz in der Bevölkerung ist daher gering. Ziel des BMBF- Projektes „Entwicklung eines nichtinvasiven Nachweissystems zur Früherkennung von humanem Darmkrebs“, in dessen Rahmen diese Arbeit entstand, ist die Bereitstellung eines nichtinvasiven Nachweisverfahrens zur Darmkrebsfrüherkennung. Der Nachweis soll über die Detektion von aus neoplastischen Zellen stammender DNA in Stuhl erfolgen. Die Entartung dieser Zellen beruht auf Veränderungen im Erbgut, welches unter anderem Mutationen sind. Im ersten Teil des BMBF-Projektes wurde ein Set von Mutationen zusammengestellt, welches eine hohe Sensitivität für Vorstufen von Darmkrebs aufweist. Ziel dieser Arbeit war es, eine Nachweismethode für die zuvor identifizierten Punktmutationen zu entwickeln. Das Nachweisverfahren musste dabei unempfindlich gegen einen hohen Hintergrund nichtmutierter DNA sein, da im Stuhl geringe Mengen DNA aus neoplastischen Zellen bei einem hohen Hintergrund von DNA aus gesunden Zellen vorliegen. Hierzu wurden Plasmidmodellsysteme für die aus dem Marker-Set stammenden Genfragmente BRAF und dessen Mutante V600E, CTNNB1 und T41I, T41A, S45P und K-ras G12C hergestellt. Mit Hilfe dieser Plasmidmodellsysteme wurde dann das Nachweissystem entwickelt. Der entscheidende Schritt für die Detektion von Punktmutationen bei hohem Wildtypüberschuss ist eine vorhergehende Anreicherung. In der vorliegenden Arbeit wurde dazu die Methode der LNA-clamp-PCR (locked nucleic acid) etabliert. Die Bewertung der erzielten Anreicherung erfolgte über das relative Detektionslimit. Zur Bestimmung des Detektionslimits wurde die Schmelzkurvenanalyse von Hybridisierungssonden eingesetzt; diese wurde im Rahmen dieser Arbeit für die drei oben genannten Genfragmente und ihre Mutanten entwickelt. Die LNA-clamp-PCR wird in Anwesenheit eines LNA-Blockers durchgeführt. Das Nukleotidanalogon LNA weist im Vergleich zu DNA eine erhöhte Affinität zu komplementären DNA-Strängen auf. Gleichzeitig kommt es bei Anwesenheit einer Basenfehlpaarung zu einer größeren Destabilisierung der Bindung. Als Blocker werden kurze LNA-DNA-Hybridoligonukleotide eingesetzt, die den mutierten Sequenzbereich überspannen und selbst der Wildtypsequenz entsprechen. Durch Bindung an die Wildtypsequenz wird deren Amplifikation während der PCR verhindert (clamp = arretieren, festklemmen). Der Blocker selbst wird dabei nicht verlängert. Der Blocker bindet unter optimalen Bedingungen jedoch nicht an die mutierte Sequenz. Die Mutante wird daher ungehindert amplifiziert und somit gegenüber dem Wildtyp-Fragment angereichert. Die Position des Blockers kann im Bindungsbereich eines der Primer sein und hier dessen Hybridisierung an dem Wildtyp-Fragment verhindern oder zwischen den beiden Primern liegen und so die Synthese durch die Polymerase inhibieren. Die Anwendbarkeit beider Systeme wurde in dieser Arbeit gezeigt. Die LNA-clamp-PCR mit Primerblocker wurde für BRAF etabliert. Es wurde ein Detektionslimit von mindestens 1:100 erzielt. Die LNA-clamp-PCR mit Amplifikationsblocker wurde erfolgreich für BRAF, K-ras und CTNNB1: T41I, T41A mit einem Detektionslimit von 1:1000 bis 1:10 000 entwickelt. In Stuhlproben liegt DNA aus neoplastischen Zellen nach Literaturangaben zu einem Anteil von 1% bis 0,1% vor. Die LNA-clamp-PCR weist also mit Amplifikationsblockern ein ausreichend hohes Detektionslimit für die Analyse von Stuhlproben auf. Durch die erfolgreiche Etablierung der Methode auf drei verschiedenen Genfragmenten und vier unterschiedlichen Punktmutationen konnte deren universelle Einsetzbarkeit gezeigt werden. Für die Ausweitung der LNA-clamp-PCR auf die übrigen Mutationen des Marker-Sets wurden Richtlinien ausgearbeitet und die Blockereffizienz als Kennzahl eingeführt. Die LNA-clamp-PCR ist ein schnelles, kostengünstiges Verfahren, welches einen geringen Arbeitsaufwand erfordert und wenig fehleranfällig ist. Sie ist somit ein geeignetes Anreicherungsverfahren für Punktmutationen in einem diagnostischen System zur Darmkrebsfrüherkennung. Darüber hinaus kann die LNA-clamp-PCR auch in anderen Bereichen, in denen die Detektion von Punktmutationen in einem hohen Wildtyphintergrund erforderlich ist, eingesetzt werden.