HVDC transmission systems: Bipolar back-to-back diode clamped multilevel converter with fastoptimum-predictive control and capacitor balancing strategy

Voltage source multilevel power converter structures are being considered for high power high voltage applications where they have well known advantages. Recently, full back-to-back connected multilevel neutral diode clamped converters (NPC) have been used in high voltage direct current (HVDC) transmission systems. Bipolar back-to-back connection of NPCs have advantages in long distance HVDC transmission systems, but highly increased difficulties to balance the dc capacitor voltage dividers on both sending and receiving end NPCs. This paper proposes a fast optimum-predictive controller to balance the dc capacitor voltages and to control the power flow in a long distance HVDCsystem using bipolar back-to-back connected NPCs. For both converter sides, the control strategy considers active and reactive power to establish ac grid currents on sending and receiving ends, while guaranteeing the balancing of both NPC dc bus capacitor voltages. Furthermore, the fast predictivecontroller minimizes the semiconductor switching frequency to reduce global switching losses. The performance and robustness of the new fast predictive control strategy and the associated dc capacitors voltage balancing are evaluated. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

The flipped-broadcast learning system, application on Azores

On this work we suggest a teaching solution that can be implemented in Azores, an archipelago of nine islands of Portugal, based in already known system of e-learning, with a twist based on the flipped method. Structured in a cooperative way, the organization of the system allows to isolated groups of people to have access to a certain level of teaching, if they cannot have the possibility to have physical presence in school due to problems emerging from territory discontinuity. Our suggestion can be elaborate in a model that can be adapted to any level of education, and can be adapted also in cases that a cut of budget exists. We suggest the name of fb-learning: Flipped Broadcast Learning.

E-Learning as a shared service in shared services centers

Book Subtitle International Conference, CENTERIS 2010, Viana do Castelo, Portugal, October 20-22, 2010, Proceedings, Part II

La biochronologie des Mammifères néogènes d'Europe. L'échelle MN, son application à la succession des faunes du Portugal

Similarly to other organisms, Vertebrates changed during the Cenozoic Era. Mammals are the only ones to change quickly; their well mineralised bones and teeth are often fossilised. They are highly diverse and even isolated teeth can be identified. They are thus a good tool for establishing a biochronological framewoork. Among Mammals, Rodents with a short lifetime evolve more quickly than the large Mammals. In Europe, the first elaborated zonation was investigated by the Regional Committee on Neogene Stratigraphy and issued as the MN Zonation (Mammals Neogene) by Mein, 1976. During the following years, progress in knowledge lead to new charts. The latest one resulted from collective work (de Bruijn et al., 1992). Bîochronology gives relative data; if we desire to have numerical age estimates, we must correlate these results with radiometrie data, marine biostratigraphîcal units or the Geomagnetic Polarity Time Scale. For Europe, these results are summarised by Steininger et al. (1989-1996) and Steininger (1999). After some recents developments on MN Zonation, here is discussed the succession of Neogene small mammals Portuguese localities. Fortunately these localities are in majority inbedded in marine context. Their assigment to MN Zones is proposed and correlations with the spanish Aragonian Scale (Daams el al., 1999) are also suggested. In fact, some differences appear between Portugal and Aragonian assemblages, probably for ecological reasons. Therefore, the MN zonation is always useful for short and long distance biochronological correlations.

Matemática 100 stress: um projeto aberto no IPP

A Era Tecnológica em que nos vemos inseridos, cujos avanços acontecem a uma velocidade vertiginosa exige, por parte das Instituições de Ensino Superior (IES) uma atitude proactiva no sentido de utilização dos muitos recursos disponíveis. Por outro lado, os elementos próprios da sociedade da informação – flexibilidade, formação ao longo da vida, acessibilidade à informação, mobilidade, entre muito outros – atuam como fortes impulsionadores externos para que as IES procurem e analisem novas modalidades formativas. Perante a mobilidade crescente, que se tem revelado massiva, a aprendizagem tende a ser cada vez mais individualizada, visual e prática. A conjugação de várias formas/tipologias de transmissão de conhecimento, de métodos didáticos e mesmo de ambientes e situações de aprendizagem induzem uma melhor adaptação do estudante, que poderá procurar aqueles que melhor vão ao encontro das suas expetativas, isto é, favorecem um processo de ensino-aprendizagem eficiente na perspetiva da forma de aprender de cada um. A definição de políticas estratégicas relacionadas com novas modalidades de ensino/formação tem sido uma preocupação constante na nossa instituição, nomeadamente no domínio do ensino à distância, seja ele e-Learning, b-Learning ou, mais recentemente, “open-Learning”, onde se inserem os MOOC – Massive Open Online Courses (não esquecendo a vertente m-Learning), de acordo com as várias tendências europeias (OECD, 2007) (Comissão Europeia, 2014) e com os objetivos da “Europa 2020”. Neste sentido surge o Projeto Matemática 100 STRESS, integrado no projeto e-IPP | Unidade de e-Learning do Politécnico do Porto que criou a sua plataforma MOOC, abrindo em junho de 2014 o seu primeiro curso – Probabilidades e Combinatória. Pretendemos dar a conhecer este Projeto, e em particular este curso, que envolveu vários docentes de diferentes unidades orgânicas do IPP.

Investigating habitat association of breeding birds using public domain satellite imagery and land cover data.

Dissertation submitted in partial fulfilment of the requirements for the Degree of Master of Science in Geospatial Technologies

The role of complex chromosome translocations in leukemia

Resumo A tumorigénese é um processo de transformação celular que se desenrola tipicamente em várias etapas. Os diferentes níveis de evolução tumoral resultam da acumulação sucessiva de mutações genéticas numa célula normal que lhe conferem uma vantagem selectiva no respectivo meio tecidular. As mutações podem manifestar-se sob a forma de alterações nucleotídicas pontuais ao nível da sequência de DNA, levando a uma desregulação da função proteíca ou à formação de proteínas não-funcionais, ou através de alterações cromossómicas numéricas ou estruturais. Na leucemia, por exemplo, os genes híbridos que resultam de translocações cromossómicas desempenham um importante papel no processo tumorigénico. Estes genes são transcritos sob a forma de um RNA mensageiro de fusão, o qual é traduzido numa proteína híbrida com função oncogénica. Frequentemente, os subtipos de doença leucémica estão associados com translocações cromossómicas que envolvem 2 pontos de quebra recorrentes e específicos. É disto exemplo a leucemia mielóide crónica, em que uma translocação recíproca entre os cromossomas 9 e 22 conduz à formação de um gene de fusão BCR-ABL1. Em diferentes subtipos de doença, existe também uma pequena proporção de casos que apresenta translocações cromossómicas complexas, que envolvem um ou mais pontos de quebra adicionais em outras localizações genómicas além das que estão implicadas na formação dos genes de fusão. Por vezes, os pontos de quebra estão também associados a delecções extensas de material genético que se pensa terem uma função importante na tumorigénese. No entanto, o papel destas regiões genómicas no desenvolvimento tumoral não tem sido um motivo recorrente de estudo. Neste contexto, o objectivo desta dissertação foi o de determinar o potencial papel tumorigénico de alterações génicas adicionais ocorridas nos pontos de quebra de translocações cromossómicas complexas. Para a prossecução do objectivo proposto, foram estudados 5 rearranjos cromossómicos distintos associados com diferentes tipos de doença hematológica maligna, nomeadamente a leucemia linfoblástica aguda de células B (2 casos), leucemia mielóide aguda, neoplasma mieloproliferativo e síndrome mielodisplásico/neoplasma ieloproliferativo, não classificável. O mapeamento dos pontos de quebra foi efectuado utilizando a hibridação fluorescente in situ e diferentes metodologias de biologia molecular, tendo como base a informação inicial da análise citogenética. Em casos seleccionados, o papel dos novos genes candidatos foi avaliado in vitro utilizando modelos de linhas celulares, nomeadamente no que respeita às funções de controlo da proliferação celular e de regulação transcricional. De entre os 5 casos estudados, quatro deles evidenciaram translocações complexas envolvendo 3 cromossomas, nomeadamente t(12;21;5)(p13;q22;q13), t(12;6;15)(p13;p24~25;q22), t(9;11;19)(p22;q23;p13) e t(X;20;16)(p11;q13;q23). No caso remanescente, foi observada uma translocação dicêntrica dic(9;12)(p11;p11) acompanhada de delecções extensas em ambos os pontos de quebra. Nos casos com t(12;21;5) e t(9;11;19) as translocações estavam associadas com a presença de genes de fusão recorrentes, nomeadamente TV6(12p13)-RUNX1(21q22) e TLL(11q23)-MLLT3(9p22), indicando que se tratavam de rearranjos complexos das translocações t(12;21) e t(9;11) associadas com a leucemia linfoblástica aguda de células B e a leucemia mielóide aguda, respectivamente. O papel dos pontos de quebra adicionais foi estudado em detalhe no caso com t(9;11;19). Através da metodologia de long distance inverse-polymerase chain reaction, foram identificados os pontos de quebra na sequência de DNA dos 3 cromossomas envolvidos na translocação. Além dos pontos de quebra nos genes MLL e MLLT3, foi observado que o local de quebra no cromossoma 19 interrompeu a sequência de um novo gene, designado CCDC94,conduzindo à sua haplo-insuficiência nas células com t(9;11;19). Através de ensaios de reverse transcription-polymerase chain reaction verificámos que o gene CCDC94 é expresso ubiquitariamente em tecidos humanos normais. A análise informática da sequência prevista da proteína CCDC94 indicou uma elevada identidade de aminoácidos com a proteína cwf16, envolvida na regulação do ciclo celular da levedura Schizosaccharomyces pombe. Através da clonagem do DNA complementar de CCDC94 em vectores de expressão, e após a transfecção destes em culturas de linhas celulares in vitro, observámos que este gene codifica uma proteína de localização exclusivamente nuclear. A expressão ectópica da proteína CCDC94 diminuiu a progressão do ciclo celular e a proliferação das células em cultura. Inversamente, a supressão do transcrito do gene CCDC94 através de interferência de RNA conduziu a um aumento significativo da proliferação celular, confirmando que CCDC94 regula negativamente a proliferação e a progressão do ciclo celular. Estes resultados mostram que os pontos de quebra adicionais, presentes em translocações cromossómicas complexas em leucemia, podem resultar na haplo-insuficiência de genes controladores dos mecanismos proliferativos, cooperando desta forma com a acção das proteínas de fusão para proporcionar ao clone leucémico uma proliferação celular descontrolada. Nos restantes 3 casos estudados não foram identificados genes de fusão. Ao invés, todos aqueles apresentaram delecções de extensão variável associadas com os pontos de quebra cromossómicos. No caso com t(12;6;15), identificámos uma delecção de 1.2 megabases de DNA na banda 12p13 que resultou na eliminação de 9 genes incluindo ETV6 e CDKN1B. O gene ETV6 codifica um factor de transcrição que é essencial para a formação das diferentes linhagens hematopoiéticas na medula óssea, enquanto CDKN1B é traduzido numa proteína responsável por bloquear a entrada das células na fase G1 do ciclo celular e,consequentemente, por travar a proliferação celular. Neste contexto, os resultados obtidos indicam que a perda simultânea de ETV6 e de CDKN1B, através de uma translocação cromossómica complexa, constituiu uma acção cooperativa na leucemogénese. A mesma noção pode aplicar-se ao caso com dic(9;12), no qual pelo menos 2 genes que codificam para factores de transcrição importantes na linhagem hematopoiética, PAX5 no cromossoma 9 e ETV6 no cromossoma 12, estavam deleccionados como resultado do rearranjo cromossómico. Dado que o factor de transcrição PAX5 regula negativamente a expressão do gene FLT3, que desempenha uma função pró-proliferativa, é expectável que a haplo-insuficiência de PAX5 no caso com dic(9;12) terá tido como consequência uma elevação dos níveis de expressão de FLT3, contribuindo deste modo para uma proliferação celular aumentada. A t(X;20;16) foi identificada num doente com trombocitémia essencial (TE), uma doença que está intimamente relacionada com alterações de vias intracelulares reguladas por citocinas. Neste caso, através da utilização de um array genómico, identificámos a presença de pequenas delecções associadas com os pontos de quebra nos cromossomas 16 e 20. No cromossoma 16 apenas um gene, MAF, estava deleccionado, enquanto no cromossoma 20 a delecção tinha abrangido 3 genes. Dos genes deleccionados, dois deles, NFATC2 (20q13) e MAF (16q23), codificam proteínas que operam como reguladores transcricionais de citocinas hematopoiéticas. Dado que NFATC2 se localiza numa região que constitui um alvo frequente de delecções em neoplasmas ieloproliferativos, incluindo a trombocitémia essencial,efectuámos um estudo detalhado do papel deste gene na proliferação megacariocítica e na regulação da expressão de uma citocina hematopoiética (GM-CSF), implicada na maturação das diferentes linhagens mielóides. Utilizando um modelo de linha celular de trombocitémia essencial, verificámos que a supressão do transcrito do gene NFATC2 in vitro, por interferência de RNA, estava associada com um aumento da proliferação celular. Em concordância, o bloqueio da activação da proteína NFATC2 através de um inibidor específico da sua interacção com a calcineurina, conduziu a um aumento da proliferação celular in vitro. Utilizando a PCR quantitativa em tempo real, detectou-se um aumento da produção do RNA de GM-CSF em ambos os ensaios celulares, indicando que o factor de transcrição NFATC2 pode regular negativamente a expressão de GM-CSF em células de trombocitémia essencial. No geral, estes resultados mostram que a redução dos níveis fisiológicos do transcrito NFATC2, ou a redução da respectiva actividade proteica, estão relacionados com a proliferação de megacariocitos através do aumento da produção de GM-CSF. De acordo com estes resultados, verificámos que as células dos doentes com TE apresentam níveis mais baixos do transcrito NFATC2 do que a população normal. Dado que o factor de transcrição MAF desempenha igualmente um papel como regular transcricional de citocinas, é plausível que a haplo-insuficiência dos genes NFATC2 e MAF, resultante do rearranjo cromossómico complexo t(X;20;16), teve um efeito cooperativo importante na patogénese da trombocitémia essencial através da alteração do padrão normal de expressão das citocinas hematopoiéticas. Em síntese, efectuámos nesta dissertação um estudo citogenético de 4 translocações cromossómicas complexas incluindo t(12;21;5), t(12;6;15), t(9;11;19) e t(X;20;16), e de uma translocação dicêntrica dic(9;12), associadas com diferentes neoplasmas hematológicos. Em casos seleccionados efectuámos também um estudo molecular detalhado das regiões dos pontos de quebra. Esta análise permitiu-nos identificar 2 genes, CCDC94 no cromossoma 19 e NFATC2 no cromossoma 20, cuja haplo-insuficiência pode promover o aumento da proliferação celular das células leucémicas. A partir destes estudos podem ser retiradas 2 noções principais: (i) Os pontos de quebra adicionais, que ocorrem em translocações complexas associadas com a formação de genes de fusão, podem ter como consequência a desregulação de genes controladores da proliferação celular (e.g., CCDC94); (ii) As translocações complexas caracterizadas pela ausência de genes de fusão recorrentes poderão estar preferencialmente associadas com a presença de delecções, envolvendo um ou mais genes, nos pontos de quebra; nestas situações, serão necessários pelo menos 2 genes com funções celulares semelhantes (e.g., NFATC2 e MAF) ou complementares (e.g., ETV6 e CDKN1B) para, quando deleccionados, promoverem de forma cooperativa a leucemogénese. Nestes termos, o modelo de alterações genéticas sequenciais que caracteriza o desenvolvimento do cancro pode ser substituído por um modelo em que vários genes-alvo são simultaneamente desregulados pela formação de uma translocação cromossómica complexa, evitando deste modo a necessidade de ocorrência de alterações genéticas subsequentes.----------------------ABSTRACT: Tumourigenesis is a multistep process which results from the accumulation of successive genetic mutations in a normal cell. In leukemia for instance, recurrent translocations play a part in this process by generating fusion genes which lead to the production of hybrid proteins with an oncogenic role. However, a minor subset of chromosomal translocations referred to as complex or variant involves extra breakpoints at variable genome locations in addition to those implicated in the formation of fusion genes. We aimed to describe in this work the role, if any, of genes located at extra breakpoint locations or which are affected by breakpoint-adjacent deletions through the study of 5 leukemia patients.Two of the patients presented with TV6(12p13)-RUNX1(21q22) and MLL(11q23)- MLLT3(9p22) fusion genes as a result of a t(12;21;5) and a t(9;11;19), respectively. Detailed molecular characterization of the extra breakpoint at chromosome 19 in the latter case revealed that a novel ubiquitously expressed gene, CCDC94, with a potential role in cell cycle regulation, was disrupted by the breakpoint. We demonstrated using in vitro cellular assays that this gene codifies for a nuclear protein which negatively regulates cell cycle progression. These data shows that extra breakpoint locations of complex translocations may result in haplo-insufficiency of critical proliferation genes, thereby cooperating with the generation of hybrid proteins to provide unrestrained cell proliferation. In the other 3 patients there were reakpoint-associated deletions which precluded the formation of putative fusion genes. In a case with a t(12;6;15) we characterized a deletion at 12p13 which eliminated ETV6 and 8 other genes including CDKN1B. These findings indicate that concomitant loss of ETV6 and CDKN1B, which encodes a cyclin-dependent kinase inhibitor responsible for blocking entry of cells into the G1 phase of the cell cycle, acted cooperatively to promote leukemogenic proliferation. The same notion applied to a case with a dic(9;12) in which 2 genes encoding hematopoietic transcription factors - ETV6 and PAX5 (9p13)- were deleted as a result of breakpoint-adjacent deletions. Similarly, we found that 2 transcription factor genes involved in the regulation of cytokine expression, NFATC2 (20q13) and MAF (16q23), were involved in deletions contiguous to the breakpoints in a patient with a t(X;20;16). In vitro suppression of NFATC2 mRNA or inhibiton of NFATC2 protein activity enhanced cell proliferation as a result of an increase in the production of a myeloid-lineage stimulating hematopoietic cytokine, GM-CSF. These results suggest that haplo-insufficiency of NFATC2 and MAF genes had a cooperative effect in inducing cell proliferation as a result of a disregulation of cytokine production. Two main conclusions may be drawn from our studies: (i) In complex translocations associated with the production of fusion genes, additional breakpoints may cooperate in tumourigenesis by targeting genes that control cell proliferation; (ii) In complex translocations associated with small breakpoint-adjacent deletions, at least 2 genes with similar or complementary functions need to be deregulated to promote tumourigenesis.

Transporte ativo em alunos do 5º e 6º ano de escolaridade, por género, em meio predominantemente rural

Relatório de atividade profissional de mestrado em Ensino de Educação Física nos Ensinos Básico e Secundário

Outcrossing rate of Couratari multiflora (J.Smith) Eyma (Lecythidaceae), a low-density tropical tree species from a central Amazonian rainforest

A multilocus mixed-mating model was used to evaluate the mating system of a population of Couratari multiflora, an emergent tree species found in low densities (1 individual/10 ha) in lowland forests of central Amazonia. We surveyed and observed phenologically 41 trees in an area of 400 ha. From these, only four mother trees were analyzed here because few of them set fruits, which also suffered high predation. No difference was observed between the population multilocus outcrossing rate (t mp = 0.953 ± 0.040) and the average single locus rate (t sp = 0.968 ± 0.132). The four mother trees were highly outcrossed (t m ~ 1). Two out of five loci showed departures from the Hardy-Weinberg Equilibrium (HWE) expectations, and the same results occurred with the mixed-mating model. Besides the low number of trees analyzed, the proportion of loci in HWE suggests random mating in the population. However, the pollen pool was heterogeneous among families, probably due to both the small sample number and the flowering of trees at different times of the flowering season. Reproductive phenology of the population and the results presented here suggest, at least for part of the population, a long-distance pollen movement, around 1,000 m.

Between specialization and globalization. The marketing of agrarian products and its environmental impacts seen from a historical perspective: the province of Barcelona in the mid-nineteenth century

Ecological economics has five good reasons to consider that economic globalisation, spurred by commercial and financial fluxes, to be one of the main driving forces responsible for causing environmental degradation to our planet. The first, is the energy consumption and the socio-environmental impacts which long-distance haulage entails. The second, is the ever-increasing flow of goods to far-away destinations which renders their recycling practically impossible. This is particularly significant, because it prevents the metabolic lock of the nutrients present in food and other agrarian products from taking place. The third, is that the high degree of specialization attained in agriculture, forestry, cattle, mining and industry in each region, generates deleterious effects not only on the eco-landscape structure of the uses of the soil, but on the capability to provide habitat and environmental functions to maintain biodiversity as well

Stay or drift? Queen acceptance in the ant Formica paralugubris

The acceptance of new queens in ant colonies has profound effects on colony kin structure and inclusive fitness of workers. Therefore, it is important to study the recognition and discrimination behaviour of workers towards reproductive individuals entering established colonies. We examined the acceptance rate of queens in populations of the highly polygynous ant F. paralugubris, where the genetic differentiation among nests and discrimination ability among workers suggest that workers might reject foreign queens. We experimentally introduced young queens in their natal nest and in foreign nests. Surprisingly, the survival rate of mated queens did not differ significantly when introduced in a foreign male-producing nest, a foreign female-producing nest, or the natal nest. Moreover, the survival of virgin queens in their natal nest was twice the one of mated queens, suggesting that mating status plays an important role for acceptance. The results indicate that other factors than queen discrimination by workers are implicated in the limited long-distance gene flow between nests in these populations.

Foot worn inertial sensors for gait assessment and rehabilitation based on motorized shoes.

Fall prevention in elderly subjects is often based on training and rehabilitation programs that include mostly traditional balance and strength exercises. By applying such conventional interventions to improve gait performance and decrease fall risk, some important factors are neglected such as the dynamics of the gait and the motor learning processes. The EU project "Self Mobility Improvement in the eLderly by counteractING falls" (SMILING project) aimed to improve age-related gait and balance performance by using unpredicted external perturbations during walking through motorized shoes that change insole inclination at each stance. This paper describes the shoe-worn inertial module and the gait analysis method needed to control in real-time the shoe insole inclination during training, as well as gait spatio-temporal parameters obtained during long distance walking before and after the 8-week training program that assessed the efficacy of training with these motorized shoes.

Over-expression of PHO1 in Arabidopsis leaves reveals its role in mediating phosphate efflux.

Inorganic phosphate (Pi) homeostasis in multi-cellular eukaryotes depends not only on Pi influx into cells, but also on Pi efflux. Examples in plants for which Pi efflux is crucial are transfer of Pi into the xylem of roots and release of Pi at the peri-arbuscular interface of mycorrhizal roots. Despite its importance, no protein has been identified that specifically mediates phosphate efflux either in animals or plants. The Arabidopsis thaliana PHO1 gene is expressed in roots, and was previously shown to be involved in long-distance transfer of Pi from the root to the shoot. Here we show that PHO1 over-expression in the shoot of A. thaliana led to a two- to threefold increase in shoot Pi content and a severe reduction in shoot growth. (31) P-NMR in vivo showed a normal initial distribution of intracellular Pi between the cytoplasm and the vacuole in leaves over-expressing PHO1, followed by a large efflux of Pi into the infiltration medium, leading to a rapid reduction of the vacuolar Pi pool. Furthermore, the Pi concentration in leaf xylem exudates from intact plants was more than 100-fold higher in PHO1 over-expressing plants compared to wild-type. Together, these results show that PHO1 over-expression in leaves leads to a dramatic efflux of Pi out of cells and into the xylem vessel, revealing a crucial role for PHO1 in Pi efflux.

Spatial and temporal dynamics of jasmonate synthesis and accumulation in Arabidopsis in response to wounding.

A new metabolite profiling approach combined with an ultrarapid sample preparation procedure was used to study the temporal and spatial dynamics of the wound-induced accumulation of jasmonic acid (JA) and its oxygenated derivatives in Arabidopsis thaliana. In addition to well known jasmonates, including hydroxyjasmonates (HOJAs), jasmonoyl-isoleucine (JA-Ile), and its 12-hydroxy derivative (12-HOJA-Ile), a new wound-induced dicarboxyjasmonate, 12-carboxyjasmonoyl-l-isoleucine (12-HOOCJA-Ile) was discovered. HOJAs and 12-HOOCJA-Ile were enriched in the midveins of wounded leaves, strongly differentiating them from the other jasmonate metabolites studied. The polarity of these oxylipins at physiological pH correlated with their appearance in midveins. When the time points of accumulation of different jasmonates were determined, JA levels were found to increase within 2-5 min of wounding. Remarkably, these changes occurred throughout the plant and were not restricted to wounded leaves. The speed of the stimulus leading to JA accumulation in leaves distal to a wound is at least 3 cm/min. The data give new insights into the spatial and temporal accumulation of jasmonates and have implications in the understanding of long-distance wound signaling in plants.

Break zones in the distributions of alleles and species in alpine plants

Aim  We test for the congruence between allele-based range boundaries (break zones) in silicicolous alpine plants and species-based break zones in the silicicolous flora of the European Alps. We also ask whether such break zones coincide with areas of large elevational variation.Location  The European Alps.Methods  On a regular grid laid across the entire Alps, we determined areas of allele- and species-based break zones using respective clustering algorithms, identifying discontinuities in cluster distributions (breaks), and quantifying integrated break densities (break zones). Discontinuities were identified based on the intra-specific genetic variation of 12 species and on the floristic distribution data from 239 species, respectively. Coincidence between the two types of break zones was tested using Spearman's correlation. Break zone densities were also regressed on topographical complexity to test for the effect of elevational variation.Results  We found that two main break zones in the distribution of alleles and species were significantly correlated. Furthermore, we show that these break zones are in topographically complex regions, characterized by massive elevational ranges owing to high mountains and deep glacial valleys. We detected a third break zone in the distribution of species in the eastern Alps, which is not correlated with topographic complexity, and which is also not evident from allelic distribution patterns. Species with the potential for long-distance dispersal tended to show larger distribution ranges than short-distance dispersers.Main conclusions  We suggest that the history of Pleistocene glaciations is the main driver of the congruence between allele-based and species-based distribution patterns, because occurrences of both species and alleles were subject to the same processes (such as extinction, migration and drift) that shaped the distributions of species and genetic lineages. Large elevational ranges have had a profound effect as a dispersal barrier for alleles during post-glacial immigration. Because plant species, unlike alleles, cannot spread via pollen but only via seed, and thus disperse less effectively, we conclude that species break zones are maintained over longer time spans and reflect more ancient patterns than allele break zones.Conny Thiel-Egenter and Nadir Alvarez contributed equally to this paper and are considered joint first authors.