Ultramicro-ELISA with a fluorogenic substrate for detection of potato viruses

Summary A double-antibody ELISA is described in which polystyrene-covered polyvinylchloride plates with 10 μl test volume in the wells are used as a solid phase. A fluorogenic substrate, 4-methylum-belliferyl phosphate is used instead of a colorigenic substrate. The plates are loaded with 10 μl samples by using a 50-channel micropipette and fluorescence units read at 0.16 mm thickness with a special measuring device. The practicability and sensitivity of the method are exemplified by the detection of potato viruses X, Y and M (secondary infections) and potato leafroll virus (primary infections), in leaf and tuber extracts. Ultramicro-ELISA is as reliable in detecting the viruses as the standard ELISA. Because of the very small volumes used in the wells, chemicals, antibodies and alkaline phosphatase are reduced by 95% as compared with the standard test.

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Zusammenfassung Es wird ein Ultramikro-ELISA in der Form eines Doppelantik?rper-ELISA (Clark & Adams, 1977) beschrieben, in dem als feste Phase polystyrolbeschichtete Polyvinylchlorid-Folien mit einem Füllvolumen von 10 μl verwendet wurden. Die Dosierung erfolgte in einem Raster von 5×10 mit einem speziellen 50-kanaligen Mikropipetter. Alle Inkubationsschritte wurden bei Raumtemperatur durchgeführt. Nach dem Ausspülen mit PBS-Tween wurden die Folien 20 Minuten mit Aqua dest. gewaschen. An Stelle des chromogenen Substratesp-Nitrophenylphosphat wurde 0,0005 mol/l 4-Methylumbelliferylphosphat in Diethanolaminpuffer verwendet. Die Reaktionszeit für das fluorogene Substrat betrug 20 Minuten. Ein Abstoppen der Substratreaktion entfiel, da die L?sung nach erfolgter Reaktion mit einem Mikropipetter auf eine im Raster 5×10 gekammerte Glasmessküvette überführt wurde. Die Messung der Fluoreszenzintensit?t erfolgte bei 0,16 mm Schichtdicke in einem speziellen Auswerteger?t. Dieser Ultramikro-ELISA, der zur quantitativen Bestimmung des α₁-Fetoproteins Anwendung findet (Horn et al., 1981; Hoffmann-Blume et al., 1983), wurde in seiner Nachweissicherheit mit einem üblichen Doppelantik?rper-ELISA verglichen (Richter et al., 1979). In die Untersuchungen wurden Blattpress?fte von Pflanzen einbezogen, die mit Kartoffelblattroll-Virus (PLRV), Kartoffel-Virus Y (PVY) und Kartoffel-Virus M (PVM) infiziert waren. Des weiteren wurden das Kartoffel-Virus X (PVX) sowie die Viren PVY und PVM in sekund?rinfizierten Knollen und Bl?ttern von Kartoffelzuchtst?mmen (spontane Freilandinfektionen) nachgewiesen. Zum Nachweis prim?rer Infektionen mit PLRV wurden gesunde Mutterpflanzen der Sorte Adretta an zwei Terminen mit Hilfe von Blattl?usen infiziert. Die mit beiden ELISA-Verfahren erhaltenen Ergebnisse stimmten überein. In Blattpresss?ften konnten die Viren bis zu einer Verdünnung von 10⁵ (PVM), 10³ (PVY) und 10² (PLRV) nachgewiesen werden. In 20 Individuen von Kartoffelzuchtst?mmen wurden mit beiden Verfahren übereinstimmend PVX und PVY in 5 Knollen- und Blattproben festgestellt; PVM wurde in 12 Blatt- und 13 Knollenproben nachgewiesen. Die in Blattproben ermittelten Extinktionen bzw. Fluoreszenzintensit?ten lagen um den Faktor 2–5 h?her als die Werte der Knollenextrakte. In 20 mit PLRV prim?rinfizierten Mutterpflanzen wurden im Rahmen der Blattuntersuchungen Ende Oktober mit beiden Verfahren 10 infizierte Stecklinge ermittelt. Die Ergebnisse wurden durch die Augenstecklingsprüfung, bei der 9 infizierte Pflanzen gefunden wurden, unterstützt. Bei der Untersuchung prim?rinfizierter Knollen wurde nach einer Zwischenlagerung von 2,5 Monaten in 17 von 18 dieser Knollen eine PLRV-Infektion best?tigt. Die anschliessende Augenstecklingsprüfung ergab nur 12 PLRV-infizierte Pflanzen. Eine Abh?ngigkeit vom Infektionszeitpunkt wurde nicht gefunden. Der vorgestellte Ultramikro-ELISA besitzt nach diesen Ergebnissen die gleiche Sensitivit?t wie ein üblicher Standard-ELISA. Bedingt durch die geringen Füllvolumina k?nnen jedoch Chemikalien, Antik?rper und alkalische Phosphatase um 95% der im Vergleich zum Standard ben?tigten Mengen reduziert werden.

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Résumé Dans ce travail est décrit une méthode Ultramicro-ELISA avec le principe du double anticorps-ELISA (Clark & Adams, 1977). La partie réceptrice solide se compose de feuilles en polyvinylchloride additionnée de couches en polystérole avec une capacité de 10 μl par alvéole. La sensibilisation des plaques qui correspondent à une grille de 5×10 alvéoles, est effectuée avec une micro-multipipette à 50 canaux. L'incubation a lieu à température ambiante. Après rin?age des plaques avec le PBS-Tween le lavage est effectué durant 20 minutes avec de l'eau distillée. A la place du substratp-nitrophénylphosphore on utilise une solution de 4-methylumbelliferylphosphore 0,0005 mol/l avec un tampon de diethanolamine. La durée de réaction du substrat fluorescent est de 20 minutes. Un stoppage de la réaction est superflu, étant donné qu'une fois la réaction obtenue, la solution est prélevée avec une micro pipette et versée sur une grille-cuvette en verre avec 5×10 champs. La mesure de l'intensité fluorescente est effectuée avec un appareil spécial sur une couche de 0,16 mm. Cet ELISA Ultramicro-test utilisé pour la détermination quantitative de la protéine α-1 Feto (Horn et al., 1981; Hoffmann-Blume et al., 1983) a été comparé sur sa fiabilité avec un double anticorps-ELISA courant (Richter et al., 1979). Les examens comprenaient des jus de feuilles de pommes de terre contaminées par PLRV, PVY, PVM. On a également détecté le PVX, PVY et PVM, infections secondaires de tubercules et feuilles de clones de pommes de terre. Pour la détection des infections primaires de PLRV, des plantes-mères saines de la variété Adretta ont été infectées à deux dates à l'aide de pucerons. Les résultats obtenus avec les deux méthodes ELISA concordent dans tous les essais. Dans le jus de feuilles, les virus ont été détectés jusqu'à une dilution 10⁵ (PVM), 10³ (PVY) et 10² (PLRV). Sur les 20 clones examinés on a décelé avec les deux méthodes 5 cas de PVX et PVY dans les échantillons de tubercules et feuilles. PVM a été détecté dans 12 cas sur les feuilles et 13 fois sur les tubercules. Les extinctions, c'est-à-dire les intensités fluorescentes, sont 2 à 5 fois plus élevées à partir de jus de feuilles que sur du jus de tubercules. Sur 20 plantes qui présentaient une infection primaire, on a obtenu par des analyses foliaires des boutures à fin octobre, 10 individus infectés avec chaque méthode. Ces résultats ont été confirmés par des tests d'indexage qui ont donné 9 individus infectés. Lors de la détection d'infections primaires, après entreposage des tubercules pendant 21/2 mois, on a obtenu 17 tubercules positifs sur 18 contaminés de PLRV. L'indexage d'oeilletons a permis de déceler 12 individus malades sur ce même matériel. On a pas observé de différence selon l'époque d'infection de la plante-mère. Cela avait cependant été démontré lors d'une étude plus conséquente (Richter et al., 1983). Selon les résultats obtenus avec les virus de la pomme de terre PVX, PVY et PVM d'infections secondaires, ainsi que du PLRV d'infections primaires l'ultramicro-test ELISA offre la même sensibilité que le test ELISA standard. En raison des petits volumes des plaques, les substances chimiques, anticorps et phosphatase alcaline, peuvent être réduites de 95% comparativement avec la méthode traditionnelle.

     

Rutile-bearing refractory eclogites: missing link between continents and depleted mantle

A mass imbalance exists in Earth for Nb, Ta, and possibly Ti: continental crust and depleted mantle both have subchondritic Nb/Ta, Nb/La, and Ti/Zr, which requires the existence of an additional reservoir with superchondritic ratios, such as refractory eclogite produced by slab melting. Trace element compositions of minerals in xenolithic eclogites derived from cratonic lithospheric mantle show that rutile dominates the budget of Nb and Ta in the eclogites and imparts a superchondritic Nb/Ta, Nb/La, and Ti/Zr to the whole rocks. About 1 to 6 percent by weight of eclogite is required to solve the mass imbalance in the silicate Earth, and this reservoir must have an Nb concentration >/= 2 parts per million, Nb/La >/= 1.2, and Nb/Ta between 19 and 37-values that overlap those of the xenolithic eclogites. As the mass of eclogite in the continental lithosphere is significantly lower than this, much of this material may reside in the lower mantle, perhaps as deep as the core-mantle boundary.     

Imprinting: lasting effects on uracil incorporation into chick brain

On the first day after hatching, domestic chicks were trained for 20, 60, 120, or 240 minutes with an imprinting stimulus. On the second day, they were all retrained for 60 minutes. The greater the chicks' experience on the first day, the lower the rate of incorporation of tritiated uracil into macromolecules in the anterior part of the forebrain roof on the second day. Such effects were not found in other brain regions, nor in any brain region of chicks that received similar treatment on the first day but were not retrained on the second.     

Agnostische Gedanken über die Rolle der Mathematik in der Biologie

Ohne Zusammenfassung     

Effects of cover crop quality and quantity on nematode-based soil food webs and nutrient cycling

Soil food webs cycle nutrients and regulate parasites and pathogens, services essential for both agricultural productivity and ecosystem health. Nematodes provide useful indicators of soil food web dynamics. This study was conducted to determine if nematode soil food web indicators and crop yield can be enhanced by combinations of cover crops in a conservation tillage system. The effects of three cover crop treatments (vetch/pea, oat/wheat and oat/wheat/pea/vetch) with low, medium and high C:N and a bare fallow control were investigated in Davis, CA. Nematode fauna, soil properties and plant productivity were measured. Soil food web indices, including the Enrichment Index (EI), Structure Index (SI), Basal Index (BI), and Channel Index (CI), based on the composition of nematode assemblages, were calculated to infer soil food web condition. Cover cropped tomato/corn rotations had twice the number of enrichment opportunist bacterial feeding nematodes, active participants in nitrogen mineralization, than fallowed tomato/corn rotations (opportunist bacterial feeders = 163 versus 98). In winter fallowed plots food webs were basal, common in disturbed, nutrient-poor conditions (BI = 37). Total number of enrichment opportunist nematodes, soil NH₄-N levels, and inferred nitrogen mineralization, were higher in cover crop treatments with low to mid C:N ratios. Omnivore and predator nematodes were scarce, averaging less than 6 nematodes 100 g^?1 in all treatments. In year one, plant productivity was highest after fallow. In contrast, in year two productivity was highest after cover crops with high nitrogen content and productivity significantly correlated with the structure of the soil fauna. Monitoring the abundance of enrichment opportunists may provide managers with a new tool to evaluate soil food web nitrogen mineralization and plant productivity.     

An oxidative enzyme boosting the enzymatic conversion of recalcitrant polysaccharides

Efficient enzymatic conversion of crystalline polysaccharides is crucial for an economically and environmentally sustainable bioeconomy but remains unfavorably inefficient. We describe an enzyme that acts on the surface of crystalline chitin, where it introduces chain breaks and generates oxidized chain ends, thus promoting further degradation by chitinases. This enzymatic activity was discovered and further characterized by using mass spectrometry and chromatographic separation methods to detect oxidized products generated in the absence or presence of H(2)(18)O or (18)O(2). There are strong indications that similar enzymes exist that work on cellulose. Our findings not only demonstrate the existence of a hitherto unknown enzyme activity but also provide new avenues toward more efficient enzymatic conversion of biomass.     

Primer-directed enzymatic amplification of DNA with a thermostable DNA polymerase

A thermostable DNA polymerase was used in an in vitro DNA amplification procedure, the polymerase chain reaction. The enzyme, isolated from Thermus aquaticus, greatly simplifies the procedure and, by enabling the amplification reaction to be performed at higher temperatures, significantly improves the specificity, yield, sensitivity, and length of products that can be amplified. Single-copy genomic sequences were amplified by a factor of more than 10 million with very high specificity, and DNA segments up to 2000 base pairs were readily amplified. In addition, the method was used to amplify and detect a target DNA molecule present only once in a sample of 10(5) cells.