Identical sequences but different expression patterns of Hira gene in gynogenetic and gonochoristic crucian carps

Hir/Hira (histone regulation) genes were first identified in yeast as negative regulators of histone gene expression. It has been confirmed that HIRA is a conserved family of proteins present in various animals and plants. In this paper, the cDNAs of the Hira homolog named CagHira and CaHira were isolated from gynogenetic gibel carp (gyno-carp) and gonochoristic color crucian carp (gono-carp) respectively. The full-length CagHira is 3,860 bp in length with an open reading frame (ORF) of 3,033 bp that encodes 1,011 amino acids, while the full-length CaHira is 3,748 bp in length and also has an ORF of 3,033 bp. The deduced amino acid sequences of both Hira homologs contain seven WD domains and show high identity with other HIRA family members. RT-PCR analyses revealed strong expression of Hira in the ovaries, whereas no expression was detected in the testes of either of the fishes. Hira transcription was not detected in the liver of gyno-carp, but a high level of Hira mRNA was observed in gono-carp. The temporal expression pattern showed that the Hira mRNA is consistently expressed during all embryonic development stages in gyno-carp. However, the abundance of CaHira mRNA significantly decreased (P < 0.05) shortly after fertilization and then increased again and remained stable from gastrula till hatching. The varying spatiotemporal expression patterns of Hira genes in gyno-carp and gono-carp may be associated with the differing reproductive modes used by these two closely related fishes. Our results suggest that Hira may play a role not only in the decondensation of sperm nucleus and the formation of pronucleus during fertilization, but also in gastrulation and the subsequent development of embryos.

HORMONAL REPLACEMENT THERAPY IN FISH - HUMAN GROWTH-HORMONE GENE-FUNCTION IN HYPOPHYSECTOMIZED CARP

Transgenic common carp, Cyprinus carpio, produced by the microinjection of fertilized eggs with a linearized chimeric plasmid pMThGH, a human growth hormone (hGH) gene with a mouse metallothionein-I (MT) gene promoter in pBR322, were used to produce F1 and F2 transgenics. Following hypophysectomy of the transgenic F2 common carp, non-transgenic common carp and non-transgenic crucian carp, growth was monitored for up to 110 days. In addition, recombinant hGH was injected subcutaenously into a group of the non-transgenic crucian carp. Growth rate analyses indicated that (1) hypophysectomy of non-transgenic common carp and crucian carp results in the cessation of growth, (2) hGH administration can stimulate the growth of hypophysectomized crucian carp and (3) hypophysectomized hGH-transgenic common carp continue to grow in the absence of their own growth hormone, suggesting that the hGH-transgene is being expressed in tissues other than the pituitary.

Ontogenetic development of digestive enzymes and effect of starvation in miiuy croaker Miichthys miiuy larvae

The ontogenetic development of the digestive enzymes amylase, lipase, trypsin, and alkaline phosphatase and the effect of starvation in miiuy croaker Miichthys miiuy larvae were studied. The activities of these enzymes were detected prior to exogenous feeding, but their developmental patterns differed remarkably. Trypsin activity continuously increased from 2 days after hatching (dah), peaked on 20 dah, and decreased to 25 dah at weaning. Alkaline phosphatase activity oscillated at low levels within a small range after the first feeding on 3 dah. In contrast, amylase and lipase activities followed the general developmental pattern that has been characterized in fish larvae, with a succession of increases or decreases. Amylase, lipase, and trypsin activities generally started to increase or decrease at transitions from endogenous to exogenous feeding or diet changes, suggesting that these enzymatic activities can be modulated by feeding modes. The activities of all the enzymes remained stable from 25 dah onwards, coinciding with the formation of gastric glands and pyloric caecum. These results imply that specific activities of these enzymes underwent changes due to morphological and physiological modifications or diet shift during larval development but that they became stable after the development of the digestive organs and associated glands was fully completed and the organs/glands functioned. Trypsin and alkaline phosphatase were more sensitive to starvation than amylase and lipase because delayed feeding up to 2 days after mouth opening was able to adversely affect their activities. Enzyme activities did not significantly differ among feeding groups during endogenous feeding; however, all activities were remarkably reduced when delayed feeding was within 3 days after mouth opening. Initiation of larvae feeding should occur within 2 days after mouth opening so that good growth and survival can be obtained in the culture.

Expression pattern of dmrt4 from olive flounder (Paralichthys olivaceus) in adult gonads and during embryogenesis

The dmrt (doublesex and mab-3 related transcription factor) gene family comprises several transcription factors that share a conserved DM domain. Dmrt1 is considered to be involved in sexual development, but the precise function of other family members is unclear. In this study, we isolated genomic DNA and cDNA sequences of dmrt4, a member of the dmrt gene family, from olive flounder, Paralichthys olivaceus, through genome walking and real-time reverse transcriptase (RT)-PCR. Sequence analysis indicated that its genomic DNA contains two exons and one intron. A transcriptional factor binding sites prediction program identified a sexual development-related protein, Sox9 (Sry-like HMG box containing 9) in its 5' promoter. Protein alignment and phylogenetic analysis suggested that flounder Dmrt4 is closely related to tilapia Dmo (DM domain gene in ovary). The expression of dmrt4 in adult flounder was sexually dimorphic, as shown by real-time RT-PCR analysis, with strong expression in the testis but very weak expression in the ovary. Its expression was also strong in the brain and gill, but there was only weak or no expression at all in some of the other tissues tested of both sexes. During embryogenesis, its expression was detected in most developmental stages, although the level of expression was distinctive of the various stages. Whole mount in situ hybridization revealed that the dmrt4 was expressed in the otic placodes, forebrain, telencephalon and olfactory placodes of embryos at different developmental stages. These results will improve our understanding of the possible role of flounder dmrt4 in the development of the gonads, nervous system and sense organs.

Osmoregulatory actions of growth hormone in juvenile tilapia (Oreochromis niloticus)

Growth hormone (GH) effectively promotes seawater (SW) adaptation in salmonids, but little is known of its effect in tilapias. Experiments were performed to investigate the effects of recombinant eel GH (reGH) on osmoregulatory actions and ultrastructural features of gill chloride cells in juvenile tilapia, Oreochromis niloticus. Tilapia showed a markedly improved SW survival, when directly transferred from freshwater (FW) to 62.5% SW 24h after a single reGH injection (0.25 or 2.5 mu g g(-1)) or 3 reGH injections (0.25 mu g g(-1) every other day). Plasma Na+ and Mg2+ levels were significantly reduced by reGH (0.25 and 2.5 mu g g(-1)) compared with saline injections; Ca2+ concentrations were reduced significantly by high dose of reGH (2.5 mu g g(-1)) after SW transfer. However, fish failed to survive more than 24h when directly transferred to 70 % SW, although the fish treated with reGH could survive longer than the controls. When examined by electron microscopy, the chloride cells were identified as mitochondrion-rich and an extensive tubular system was induced by GH treatment. The results of the present study suggest that, similar to its effect on salmonids, GH also exerts acute osmoregulatory actions and enhances SW adaptation in juvenile tilapia. GH also stimulates the differentiation of chloride cells toward SW adaptation.

Male mutation bias and possible long-term effects of human activities.

The ability of a population to adapt to changing environments depends critically on the amount and kind of genetic variability it possesses. Mutations are an important source of new genetic variability and may lead to new adaptations, especially if the population size is large. Mutation rates are extremely variable between and within species, and males usually have higher mutation rates as a result of elevated rates of male germ cell division. This male bias affects the overall mutation rate. We examined the factors that influence male mutation bias, and focused on the effects of classical life-history parameters, such as the average age at reproduction and elevated rates of sperm production in response to sexual selection and sperm competition. We argue that human-induced changes in age at reproduction or in sexual selection will affect male mutation biases and hence overall mutation rates. Depending on the effective population size, these changes are likely to influence the long-term persistence of a population.

Extraction, purification et caractérisation d’isoformes d’hexokinase du tubercule de pomme de terre (Solanum tuberosum)

L’hexokinase (HK) est la première enzyme du métabolisme des hexoses et catalyse la réaction qui permet aux hexoses d’entrer dans le pool des hexoses phosphates et donc par le fait même la glycolyse. Bien que le glucose soit son principal substrat, cette enzyme peut aussi phosphoryler le mannose et le fructose. Malgré son importance dans le métabolisme primaire, l’HK n’a jamais été purifiée à homogénéité sous forme native. Le but de ce travail était donc de purifier une isoforme d’HK à partir de tubercule de Solanum tuberosum et par la suite de caractériser ses propriétés cinétiques. Bien avant que je commence mon travail, un groupe de recherche avait déjà séparé et partiellement purifié trois isoformes d’HK de S. tuberosum. Un protocole d’extraction était donc disponible, mais l’HK ainsi extraite était peu stable d’où le besoin d’y apporter certaines modifications. En y ajoutant certains inhibiteurs de protéases ainsi qu’en modifiant les concentrations de certains éléments, le tampon d’extraction ainsi modifié a permis d’obtenir un extrait dont l’activité HK était stable pendant au moins 72h après l’extraction, en empêchant la dégradation. À l’aide du tampon d’extraction optimisé et d’une chromatographie sur colonne de butyl sépharose, il a été possible de séparer 4 isoformes d’HKs. Par la suite, une isoforme d’HK (HK1) a été purifiée à l’homogénéité à l’aide de 5 étapes de chromatographie supplémentaires. En plus de caractériser les propriétés cinétiques de cette enzyme, l’analyse de séquençage par MS/MS a permis de l’associer au produit du gène StHK1 de Solanum tuberosum. Avec une activité spécifique de 10.2 U/mg de protéine, il s’agit de l’HK purifiée avec l’activité spécifique la plus élevée jamais rapportée d’un tissu végétal.L’ensemble des informations recueillies lors de la purification de HK1 a ensuite été utilisée pour commencer la purification d’une deuxième isoforme (HK3). Ce travail a permis de donner des lignes directrices pour la purification de cette isoforme et certains résultats préliminaires sur sa caractérisation enzymatique.

Carbon metabolism in transgenic roots with altered levels of hexokinase and triosephosphate isomerase and growing under different nitrogen status

Ce projet a pour but d’évaluer la capacité de la voie des pentoses phosphates (VPP) dans les racines transgéniques de pomme de terre (Solanum tuberosum) modifiées pour exprimer différents niveaux de l'hexokinase (HK) et de la triosephosphate isomérase cytosolique (cTPI). Dans les racines, la VPP alimente la voie de l’assimilation de l’azote en equivalents réducteurs et permet donc la biosynthèse des acides aminés. Le glucose-6-phosphate produit par l’HK est consommé par la partie oxydative de la VPP catalysée par la glucose-6-phosphate déshydrogénase (G6PDH) et la 6-phosphogluconate déshydrogénase (6PGDH). Les changements dans l'expression de HK et cTPI peuvent affecter le fonctionnement de la VPP et les mécanismes qui sont liés à l’utilisation des équivalents réducteurs produits par la VPP, comme l'assimilation de l’azote et la synthèse des acides aminés. Afin d’évaluer l’effet des manipulations génétiques de l’HK et de la cTPI sur l’assimilation de l’azote, nous avons cultivé les racines transgéniques sur des milieux contenant des concentrations élevées (7 mM) ou basses (0,7 mM) de nitrate d’ammonium comme source d’azote. Les résultats montrent que la culture sur un milieu riche en azote induit les activités G6PDH et 6PGDH. Les données montrent que la capacité de la VPP est plus grande avec des niveaux élevés en HK ou en cTPI. Nous avons aussi pu démontrer une plus grande activité spécifique de l’HK dans les conditions pauvres en azote. Ces données ont été complémentées par des mesures des pools d’acides aminés dans les racines transgéniques cultivées sur différents niveaux d’azote. Aucune tendance notable des pools d’acides aminés n’a été remarquée dans les racines modifiées pour leur contenu en HK suggèrant que la manipulation de HK n’affecte pas l'assimilation de l’azote. Dans les racines transgéniques modifiées pour la cTPI, les ratios Gln/Glu et Asn/Asp sont plus élevés chez les clones antisens, indiquant une assimilation de l’azote plus élevée. Ces résultats ont démontré l'activation de l'assimilation de l’azote chez les clones antisens cTPI dans les conditions élevées et basses d’azote alors que la manipulation de l’HK n’affecte pas l’assimilation de l’azote.

Effet de l’irrigation par l’eau usée sur la biomasse aérienne et souterraine d’une culture intensive de saules en courtes rotations

Le but de cette étude est de comprendre l’effet d’une irrigation par les eaux usées et /ou de la fertilisation par les engrais chimiques sur la productivité aérienne et souterraine d’une plantation de saule Salix miyabeana SX67 en CICR dans un contexte de filtre végétal. Nous avons d’une part évalué l’impact de diverses doses d’eau usées et/ou de la fertilisation minérale sur les rendements en biomasse ligneuse d’une culture de saules au cours d’un cycle de croissance de deux ans. D’autre part et pour la même période nous avons comparé le développement racinaire (biomasse, morphologie et distribution dans le sol) suite aux divers traitements. Les résultats ont montré qu’au terme de deux ans de croissance, les traitements par les eaux usées aussi bien que celle par les engrais a permis l’augmentation des rendements de la biomasse aérienne de notre culture de saules avec un effet plus prononcé suite au traitements des eaux usées qu’à celui du fertilisant chimique. Nous avons mesuré des productivités en biomasse aussi élevées que 39,4 Mg ha-1 et 54,7 Mg ha-1 et ce pour les parcelles qui ont reçu la plus grande quantité d'eaux usées, respectivement pour les saules non fertilisé et fertilisé (D3-NF et D3-F). La majeure partie du système racinaire était en superficie avec 92-96% des racines (racine fine et racine grosse) concentrées dans les premiers 40 cm de sol et nous avons trouvé que la biomasse des racines fines était comprise entre 1,01 et 1,99 Mg ha-1. Généralement la fertilisation chimique n’a pas eu d’effet sur les rendements en biomasse des racines totales et/ou fines. Bien que l’irrigation par les eaux usées ait entraîné une réduction statistiquement significative de la biomasse racinaire, néanmoins cette réduction n'était pas linéaire (avec une réduction de la biomasse de D0 à D1, une augmentation de D1 à D2 pour réduire de nouveau de D2 à D3). Cette tendance porte à penser qu'au-delà d'une certaine quantité d'eau et de nutriments (suite à l’irrigation par les eaux usées), le développement du système racinaire des saules est affecté négativement, et bien que la biomasse aérienne soit restée élevée sous le traitement D3, nous pensons que le développement de la plante a été quelque peu déséquilibré. Aucun changement significatif n'a été constaté dans les traits morphologiques liés à l'irrigation par les eaux usées.

Analyse de l'effet de la contamination du sol sur la croissance et la physiologie de 11 cultivars de Salix

Mon mémoire de maîtrise a été réalisé dans le cadre du projet Génorem (www.genorem.ca), un projet multidisciplinaire qui réunit différents chercheurs de l'Université de Montréal et de l'Université McGill dans le but d'améliorer les techniques utilisées en bioremédiation. Dans le cadre de l'étude, des saules à croissance rapide (Salix sp.) ont été utilisés comme plantes modèles dans l'étude. Ainsi, 11 cultivars de saule ont été suivis afin de déterminer leur potentiel à produire un bon rendement de biomasse, à tolérer des conditions de stress sévère causé par la présence de HAPs (hydrocarbures aromatiques polycycliques) , BPCs (biphényles polychlorés) et d'hydrocarbures pétroliers C10-C50. L'expérimentation consistait en une plantation de saule à forte densité qui a été mise en place en 2011 sur le site d'une ancienne industrie de pétrochimie à Varennes, dans le sud du Québec. Les boutures des génotypes sélectionnés ont été plantées sur une superficie d'environ 5000 m2. Les plantes ont été suivies pendant les deux saisons de croissance suivant le recépage et une série de paramètres de croissance et de mesures physiologiques ont été récoltés (surface foliaire, taux de chlorophylle, conductance stomatique et statut nutritionnel) dans le but d'évaluer et de comparer les performances de chaque génotype sur un sol pollué. Les analyses statistiques ont démontré que le cultivar S. miyabeana (SX61) était le meilleur producteur de biomasse sur le site contaminé, tandis que S. nigra (S05) et S. acutifolia (S54) présentaient la meilleure capacité photosynthétique. S. dasyclados (SV1), S. purpurea (‘Fish Creek’) et S. caprea (S365) ont semblé particulièrement affectés par la présence de contaminants. La capacité d'établissement et la croissance de S. nigra (S05), S. eriocephala (S25) and S. purpurea x S. miyabeana (‘Millbrook’) indiquent une tolérance globale supérieure à la pollution . Cette analyse comparative des différentes réponses physiologiques des saules cultivés sur un sol contaminé pourra guider le processus de sélection de plantes et les techniques de bioremédiation dans les futurs projets de phytoremédiation.

Effets de facteurs pédoclimatiques sur la composition et l’anatomie du bois de cinq cultivars de saule destinés aux biocarburants

En 2011, cinq (5) cultivars de saules ont été sélectionnés pour leur rendement en biomasse. Ils ont été plantés sur quatre sites de la province du Québec et ont été maintenus selon le protocole de la culture intensive sur courtes rotations (CICR) afin de déterminer leur potentiel pour la bioénergie dans des environnements contrastés. La composition et l’anatomie du bois de ces cultivars ont été caractérisées et comparés en fonction des conditions environnementales caractéristiques de chaque site. La hauteur et le diamètre à la base des plantes diffèrent selon les sites. Ainsi, les cultivars répondent de façon spécifique aux conditions pédoclimatiques dans lesquelles ils sont cultivés. L’effet de l’environnement n’a pas été mis en évidence sur la teneur en lignine des cultivars. Cependant, un effet génotypique a pu être constaté soulignant l’importance de la sélectivité des cultivars. La densité du bois a étonnamment conservé la même hiérarchie génotypique entre les sites. À l’opposé, l’anatomie du bois présente des différences notamment au niveau des caractéristiques des fibres et des vaisseaux. Une forte teneur en polyphénols ainsi que des fibres moins larges et des vaisseaux plus nombreux ont été observés sur le site dont le bois est le plus dense supposant l’effet probable d’un stress abiotique. De plus, deux fois plus de fibres gélatineuses, fibres riches en cellulose, ont été identifiées sur ce site montrant un intérêt pour la production de bioéthanol.

Studies On The Reproduction Of Indian Whiting Sill/160 5'/Ham/1 (Forskal) (Percoidei, Sillaginidae)

From the point of view of rational exploitation and proper management of the fishery resources as well as for the development of intensive aquaculture of fishes through selective breeding, brood stock development, domestication and genetic improvement, a sound knowledge of reproductive biology and physiology of the candidate species is of great importance. In recent times, a wealth of information on maturity, spawning habits, spawning periodicity, spawning season, size at maturity and fecundity of commercially important fishes has been generated. Gametogenesis involves the transformation of Primordial germ cells in the gonads into specialised cells or gametes, namely ova in the female and sperms in male, through a series of complex morphological and cytological events. The formation of male gamete is known as spermatogenesis. In the female, the primary growth phase involving the formation of primary oocyte from oogonia is known as oogenesis, which would be followed by the secondary growth phase, in which considerable increase in the size of the oocyte occurs, due mainly to accumulation of yolk. This process is known as vitellogenesis, which would be followed by final maturation and ovulation of the ova. In the present work, basic aspects of maturation and spawning, salient features of gametogenesis and associated biochemical changes occurring during these processes in an important cultivable fish, Sillago sihama belonging to the family Sillaginidae have been investigated.

The DNA puff 4C expresses a salivary secretion protein in Trichosia pubescens (Diptera; Sciaridae)

DNA puffs are genomic regions of polytene chromosomes that undergo developmentally controlled DNA amplification and transcription in salivary glands of sciarid flies. Here, we tested the hypothesis that DNA puff genes code for salivary proteins in Trichosia pubescens. To do that, we generated antibodies against saliva and immunoscreened a cDNA library made from salivary glands. We isolated clones corresponding to DNA puff regions, including clone D-50 that contained the entire coding sequence of the previously isolated C4B1 gene from puff 4C. Indeed, we showed that puff 4C is a DNA puff region detecting its local transcription and its extra rounds of DNA incorporation compared to neighboring regions. We further confirmed D-50 clone identity in Western blots reacted with the anti-saliva anitiserum. We detected a recombinant protein expressed by this clone that had the expected size for a full-length product of the gene. We end with a discussion of the relationship between DNA puff genes and their products.

Fatty acids as trophic biomarkers in vitellogenic females in an impounded tropical river

Fatty acids have been used in marine biogeochemistry as food chain biomarkers, but in freshwater these studies are rare. In order to evaluate the fatty acid potential as biomarkers in freshwater, their profile was analyzed during vitellogenesis in two fish species, in both waterfall and reservoir environments of the Paraiba do Sul River Basin. Detrivorous Hypostomus affinis and omnivorous Geophagus brasiliensis seem to elongate and desaturate polyunsaturated fatty acids (PUFA) and transfer them to the ovaries` phospholipids. Waterfall Geophagus brasiliensis have more highly unsaturated fatty acids in the liver, but in the reservoir, accumulation mainly occurs in muscle and ovary triglycerides, suggesting trophic opportunism and a plasticity during vitellogenesis. In Hypostomus affinis, PUFA alteration occurs only in the reservoir, suggesting a high phytoplankton occurrence. Eutrophication and water speed is reflected in Hypostomus affinis ovaries by higher PUFAn3 and bacterial fatty acids. As in marine environments, analysis of mono- and polyunsaturated fatty acids during vitellogenesis can be used as a tool in food chain studies in freshwater.