Album des orchidées de l'Europe centrale et septentrionale,

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Orchidacearum genera et species,

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Xenia Orchidacea. : Beiträge zur Kenntniss der Orchideen.

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Precipitation and Fire Effects on Flowering of a Rare Prairie Orchid

A small, isolated population of the threatened western prairie fringed orchid (Platanthera praeclara Sheviak & Bowles) occurs at Pipestone National Monument, Minnesota, in a mesic prairie that is periodically burned to control invasive cool-season grasses. During 1995-2004, monitoring counts of flowering orchids in the monument varied considerably for different years. Similar precipitation amounts in the spring and histories of burning suggest that fire and precipitation in the spring were not the causes of the variation. For the eight non-burn years in the monitoring record, we compared the number of flowering plants and the precipitation amounts during six growth stages of the orchid and found a 2-variab1e model (precipitation during senescence/bud development and precipitation in the dormant period) explained 77% of the annual variation in number of flowering plants. We also conducted a fire experiment in early May 2002, the typical prescribed burn period for the monument, and found that the frequency of flowering, vegetative, and absent plants observed in July did not differ between burned and protected locations of orchids. We used the model and forecasts of precipitation in the spring to develop provisional burn decision scenarios. We discussed management implications of the scenarios.

Theoretical Investigation of Intra- and Inter-cellular Spatiotemporal Calcium Patterns in Microcirculation

Microcirculatory vessels are lined by endothelial cells (ECs) which are surrounded by a single or multiple layer of smooth muscle cells (SMCs). Spontaneous and agonist induced spatiotemporal calcium (Ca2+) events are generated in ECs and SMCs, and regulated by complex bi-directional signaling between the two layers which ultimately determines the vessel tone. The contractile state of microcirculatory vessels is an important factor in the determination of vascular resistance, blood flow and blood pressure. This dissertation presents theoretical insights into some of the important and currently unresolved phenomena in microvascular tone regulation. Compartmental and continuum models of isolated EC and SMC, coupled EC-SMC and a multi-cellular vessel segment with deterministic and stochastic descriptions of the cellular components were developed, and the intra- and inter-cellular spatiotemporal Ca2+ mobilization was examined. Coupled EC-SMC model simulations captured the experimentally observed localized subcellular EC Ca2+ events arising from the opening of EC transient receptor vanilloid 4 (TRPV4) channels and inositol triphosphate receptors (IP3Rs). These localized EC Ca2+ events result in endothelium-derived hyperpolarization (EDH) and Nitric Oxide (NO) production which transmit to the adjacent SMCs to ultimately result in vasodilation. The model examined the effect of heterogeneous distribution of cellular components and channel gating kinetics in determination of the amplitude and spread of the Ca2+ events. The simulations suggested the necessity of co-localization of certain cellular components for modulation of EDH and NO responses. Isolated EC and SMC models captured intracellular Ca2+ wave like activity and predicted the necessity of non-uniform distribution of cellular components for the generation of Ca2+ waves. The simulations also suggested the role of membrane potential dynamics in regulating Ca2+ wave velocity. The multi-cellular vessel segment model examined the underlying mechanisms for the intercellular synchronization of spontaneous oscillatory Ca2+ waves in individual SMC. From local subcellular events to integrated macro-scale behavior at the vessel level, the developed multi-scale models captured basic features of vascular Ca2+ signaling and provide insights for their physiological relevance. The models provide a theoretical framework for assisting investigations on the regulation of vascular tone in health and disease.

Systématique évolutive et biogéographie de Angraecum (Orchidaceae, Angraecinae) à Madagascar

Le genre Angraecum est un groupe d’orchidées tropicales qui compte environ 221 espèces réparties en Afrique subsaharienne, dans l’ouest de l’Océan Indien, et au Sri Lanka. Plus de la moitié des espèces se trouvent à Madagascar, dont au moins 90% sont endémiques à l’île. L’étude systématique et taxonomique du genre Angraecum a toujours été problématique à cause de sa grande diversité morphologique. Pour faciliter la classification, des sections ont été établies dont la plus connue est celle de Garay (1973), qui regroupe les espèces sous 19 sections. Plusieurs analyses phylogénétiques avaient montré que le genre Angraecum et les sections de Garay ne sont pas monophylétiques. Cependant, aucune révision systématique n’a été apportée à cause du faible échantillonnage dans ces analyses. En incorporant un plus grand nombre d'espèces et en ajoutant d’autres caractères morphologiques dans l’analyse, nous avons apporté une plus grande résolution à la reconstruction phylogénétique du groupe. Cette résolution concerne surtout les nœuds plus profonds qui représentent les différents clades à l’intérieur d'Angraecum, qui correspondent à des sections naturelles. A partir de ces clades, nous avons redéfini 14 sections monophylétiques toute en reconnaissant cinq nouvelles. Grâce à cette nouvelle phylogénie d'Angraecum, nous avons pu étudier la diversification du genre et de la sous-tribu Angraecinae en utilisant des méthodes macroévolutives, notamment les roles joués par les traits floraux dans la spéciation, tout en l'interprétant grâce aux histoires géologique et paléoclimatique. Le modèle de diversification chez les Angraecinae semble avoir été celui communément rencontré dans les forêts tropicales humides, c’est-à-dire une diversification par accumulation graduelle d’espèces à travers le temps et non pas une radiation adaptative rapide, comme souvent observée chez des lignées animales malgaches. Plusieurs caractères morphologiques jouent un rôle important dans la diversification des espèces d'Angraecum. Le début de la diversification d'Angraecum à Madagascar coïncide avec le mouvement progressif de l’île vers le nord, l’établissement de la mousson dans la partie nord de l’île durant le Miocène, et l’expansion de la forêt tropicale malgache pendant cette période. Notre étude de l’histoire biogéographique des Angraecinae suggère une origine malgache de la sous-tribu et du genre Angraecum. On observe de la dispersion à longue distance à partir de Madagascar vers le reste du monde dans le genre Angraecum. La forêt tropicale humide du Nord Est de Madagascar est le point de départ de la diversification des espèces d'Angraecum. Le premier événement de dispersion a débuté à l’intérieur de l’île vers la fin du Miocène. Cet évènement est marqué par une migration du Nord Est vers le centre de Madagascar. Par ailleurs, la majorité des événements de dispersion à longue distance se sont produits durant le Pliocène-Pléistocène à partir soit du centre, soit du Nord Est de l'île. On assiste à des migrations indépendantes vers l’Afrique de l’est et les Comores d’une part, et vers les Mascareignes d’autre part. Un seul événement fondateur ayant conduit à l’apparition de la section Hadrangis est observé dans les Mascareignes. La saison cyclonique joue un rôle significatif dans la dispersion à longue distance des graines d’orchidées, comparée aux vents dominants qui soufflent dans la région ouest de l’Océan Indien, notamment l’alizé et la mousson. La similarité des niches écologiques a facilité l’expansion des espèces d'Angraecum dans les Comores et les Mascareignes.

TRPV4: Molecular Conductor of a Diverse Orchestra

Transient receptor potential vanilloid type 4 (TRPV4) is a calcium-permeable nonselective cation channel, originally described in 2000 by research teams led by Schultz (Nat Cell Biol 2: 695-702, 2000) and Liedtke (Cell 103: 525-535, 2000). TRPV4 is now recognized as being a polymodal ionotropic receptor that is activated by a disparate array of stimuli, ranging from hypotonicity to heat and acidic pH. Importantly, this ion channel is constitutively expressed and capable of spontaneous activity in the absence of agonist stimulation, which suggests that it serves important physiological functions, as does its widespread dissemination throughout the body and its capacity to interact with other proteins. Not surprisingly, therefore, it has emerged more recently that TRPV4 fulfills a great number of important physiological roles and that various disease states are attributable to the absence, or abnormal functioning, of this ion channel. Here, we review the known characteristics of this ion channel's structure, localization and function, including its activators, and examine its functional importance in health and disease.

Selection and Floral Evolution in Platanthera bifolia and P. chlorantha (Orchidaceae)

Natural selection mediated by pollinators has influenced the evolution of floral diversity of the flowering plants (angiosperms). The scope of this thesis was to study: 1) phenotypic selection, 2) mating systems, and 3) floral shifts involved in plant speciation. Model plant species were Platanthera bifolia and P. chlorantha (Orchidaceae). These orchids are moth-pollinated, strictly co-sexual (bisexual flowers), and produce a spike that displays 10-20 white flowers. I explored the influence of characters on plant fitness by using multiple linear regressions. Pollen removal (male fitness) and fruit set (female fitness) increased with more flowers per plant in three P. bifolia populations. There was selection towards longer spurs in a dry year when average spur length was shorter than in normal-wet years. Female function was sensitive to drought, which enabled an application of the male function hypothesis of floral evolution (Bateman's principle). The results show that selection may vary between populations, years, and sex-functions. I examined inbreeding by estimating levels of geitonogamy (self-pollination between flowers of an individual) with an emasculation method in two P. bifolia populations. Geitonogamy did not vary with inflorescence size. Levels of geitonogamy was 20-40% in the smaller, but non-significant in the larger population. This may relate to lower number of possible mates and pollinator activity in the smaller population. Platanthera bifolia exhibits the ancestral character state of tongue-attachment of pollinia on the pollinator. Its close relative P. chlorantha attaches its pollinia onto the pollinator's eyes. To explore the mechanism of a floral shift, pollination efficiency and speed was compared between the two species. The results showed no differences in pollination efficiency, but P. chlorantha had faster pollen export and import. Efficiency of pollination in terms of speed may cause floral shifts, and thus speciation.

Systématique évolutive et biogéographie de Angraecum (Orchidaceae, Angraecinae) à Madagascar

Le genre Angraecum est un groupe d’orchidées tropicales qui compte environ 221 espèces réparties en Afrique subsaharienne, dans l’ouest de l’Océan Indien, et au Sri Lanka. Plus de la moitié des espèces se trouvent à Madagascar, dont au moins 90% sont endémiques à l’île. L’étude systématique et taxonomique du genre Angraecum a toujours été problématique à cause de sa grande diversité morphologique. Pour faciliter la classification, des sections ont été établies dont la plus connue est celle de Garay (1973), qui regroupe les espèces sous 19 sections. Plusieurs analyses phylogénétiques avaient montré que le genre Angraecum et les sections de Garay ne sont pas monophylétiques. Cependant, aucune révision systématique n’a été apportée à cause du faible échantillonnage dans ces analyses. En incorporant un plus grand nombre d'espèces et en ajoutant d’autres caractères morphologiques dans l’analyse, nous avons apporté une plus grande résolution à la reconstruction phylogénétique du groupe. Cette résolution concerne surtout les nœuds plus profonds qui représentent les différents clades à l’intérieur d'Angraecum, qui correspondent à des sections naturelles. A partir de ces clades, nous avons redéfini 14 sections monophylétiques toute en reconnaissant cinq nouvelles. Grâce à cette nouvelle phylogénie d'Angraecum, nous avons pu étudier la diversification du genre et de la sous-tribu Angraecinae en utilisant des méthodes macroévolutives, notamment les roles joués par les traits floraux dans la spéciation, tout en l'interprétant grâce aux histoires géologique et paléoclimatique. Le modèle de diversification chez les Angraecinae semble avoir été celui communément rencontré dans les forêts tropicales humides, c’est-à-dire une diversification par accumulation graduelle d’espèces à travers le temps et non pas une radiation adaptative rapide, comme souvent observée chez des lignées animales malgaches. Plusieurs caractères morphologiques jouent un rôle important dans la diversification des espèces d'Angraecum. Le début de la diversification d'Angraecum à Madagascar coïncide avec le mouvement progressif de l’île vers le nord, l’établissement de la mousson dans la partie nord de l’île durant le Miocène, et l’expansion de la forêt tropicale malgache pendant cette période. Notre étude de l’histoire biogéographique des Angraecinae suggère une origine malgache de la sous-tribu et du genre Angraecum. On observe de la dispersion à longue distance à partir de Madagascar vers le reste du monde dans le genre Angraecum. La forêt tropicale humide du Nord Est de Madagascar est le point de départ de la diversification des espèces d'Angraecum. Le premier événement de dispersion a débuté à l’intérieur de l’île vers la fin du Miocène. Cet évènement est marqué par une migration du Nord Est vers le centre de Madagascar. Par ailleurs, la majorité des événements de dispersion à longue distance se sont produits durant le Pliocène-Pléistocène à partir soit du centre, soit du Nord Est de l'île. On assiste à des migrations indépendantes vers l’Afrique de l’est et les Comores d’une part, et vers les Mascareignes d’autre part. Un seul événement fondateur ayant conduit à l’apparition de la section Hadrangis est observé dans les Mascareignes. La saison cyclonique joue un rôle significatif dans la dispersion à longue distance des graines d’orchidées, comparée aux vents dominants qui soufflent dans la région ouest de l’Océan Indien, notamment l’alizé et la mousson. La similarité des niches écologiques a facilité l’expansion des espèces d'Angraecum dans les Comores et les Mascareignes.

Orchidaceele din România;

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Orchidaceæ: illustrations and studies of the family Orchidaceæ.

Fascicle 1, by Oakes Ames.

Especificidad del hongo micorrizico (Rhizoctonia sp.) en Phalaenopsis sp., Cymbidium sp., Trichoceros antenifer, Oncidium excavatum, y Cyrtochilum sp.

Las orquídeas producen abundantes semillas pequeñas, careciendo de endospermo, cotiledones y sustancias de reserva para llevar a cabo su germinación. Es por esto que estratégicamente las semillas establecen una relación simbiótica con un hongo micorrízico que favorece a su germinación y desarrollo. El objetivo de este estudio fue determinar la especificidad del hongo micorrízico (Rhizoctonia sp.) en la germinación de cinco géneros de orquídeas. Se usaron dos medios de cultivo: 1) PhytamaxTM y 2) avena-agar+Rhizoctonia sp. Los resultados evaluados a los 45 y 75 días demuestran que no existe especificidad entre el hongo Rhizoctonia sp. y Trichoceros antenifer, especie de la cual se aisló el hongo. La germinación en tres de los cinco géneros evaluados fue mayor en el tratamiento avena-agar+Rhizoctonia sp., evidenciando también mayor tamaño y vigor las plantas que se desarrollaron en este tratamiento, aunque estos datos no fueron evaluados. Los resultados sugieren también que la planta hospedera del hongo inoculado podría tener una ventaja en cuanto al tiempo requerido para su germinación; sin embargo otras, especies también se ven favorecidas con el inóculo, aunque éste sea obtenido de otra fuente.

Theoretical investigation of intra- and inter-cellular spatiotemporal calcium patterns in microcirculation

Microcirculatory vessels are lined by endothelial cells (ECs) which are surrounded by a single or multiple layer of smooth muscle cells (SMCs). Spontaneous and agonist induced spatiotemporal calcium (Ca2+) events are generated in ECs and SMCs, and regulated by complex bi-directional signaling between the two layers which ultimately determines the vessel tone. The contractile state of microcirculatory vessels is an important factor in the determination of vascular resistance, blood flow and blood pressure. This dissertation presents theoretical insights into some of the important and currently unresolved phenomena in microvascular tone regulation. Compartmental and continuum models of isolated EC and SMC, coupled EC-SMC and a multi-cellular vessel segment with deterministic and stochastic descriptions of the cellular components were developed, and the intra- and inter-cellular spatiotemporal Ca2+ mobilization was examined.^ Coupled EC-SMC model simulations captured the experimentally observed localized subcellular EC Ca2+ events arising from the opening of EC transient receptor vanilloid 4 (TRPV4) channels and inositol triphosphate receptors (IP3Rs). These localized EC Ca2+ events result in endothelium-derived hyperpolarization (EDH) and Nitric Oxide (NO) production which transmit to the adjacent SMCs to ultimately result in vasodilation. The model examined the effect of heterogeneous distribution of cellular components and channel gating kinetics in determination of the amplitude and spread of the Ca2+ events. The simulations suggested the necessity of co-localization of certain cellular components for modulation of EDH and NO responses. Isolated EC and SMC models captured intracellular Ca2+ wave like activity and predicted the necessity of non-uniform distribution of cellular components for the generation of Ca2+ waves. The simulations also suggested the role of membrane potential dynamics in regulating Ca2+ wave velocity. The multi-cellular vessel segment model examined the underlying mechanisms for the intercellular synchronization of spontaneous oscillatory Ca2+ waves in individual SMC. ^ From local subcellular events to integrated macro-scale behavior at the vessel level, the developed multi-scale models captured basic features of vascular Ca2+ signaling and provide insights for their physiological relevance. The models provide a theoretical framework for assisting investigations on the regulation of vascular tone in health and disease.^