Sex Reversal in Zebrafish fancl Mutants is Caused by Tp53-Mediated Germ Cell Apoptosis

The molecular genetic mechanisms of sex determination are not known for most vertebrates, including zebrafish. We identified a mutation in the zebrafish fancl gene that causes homozygous mutants to develop as fertile males due to female-to-male sex reversal. Fancl is a member of the Fanconi Anemia/BRCA DNA repair pathway. Experiments showed that zebrafish fancl was expressed in developing germ cells in bipotential gonads at the critical time of sexual fate determination. Caspase-3 immunoassays revealed increased germ cell apoptosis in fancl mutants that compromised oocyte survival. In the absence of oocytes surviving through meiosis, somatic cells of mutant gonads did not maintain expression of the ovary gene cyp19a1a and did not down-regulate expression of the early testis gene amh; consequently, gonads masculinized and became testes. Remarkably, results showed that the introduction of a tp53 (p53) mutation into fancl mutants rescued the sex-reversal phenotype by reducing germ cell apoptosis and, thus, allowed fancl mutants to become fertile females. Our results show that Fancl function is not essential for spermatogonia and oogonia to become sperm or mature oocytes, but instead suggest that Fancl function is involved in the survival of developing oocytes through meiosis. This work reveals that Tp53-mediated germ cell apoptosis induces sex reversal after the mutation of a DNA-repair pathway gene by compromising the survival of oocytes and suggests the existence of an oocyte-derived signal that biases gonad fate towards the female developmental pathway and thereby controls zebrafish sex determination.

Monostromatic green algae (Ulvales, Chlorophyta) of São Paulo and Paraná states (Brazil): distribution, growth, and reproduction

(Monostromatic green algae (Ulvales, Chlorophyta) of São Paulo and Paraná states (Brazil): distribution, growth, and reproduction). Culture studies were used for taxa identification and to understand aspects of the biology and physiology of monostromatic green blades growing in various sites along the coast of São Paulo state (23º30'-25ºl2'S, 45º10'-48ºW) and one site in Paraná state (25º35'S, 48º21'W), southeast and south Brazil, respectively. Possible variations of the growth rate, age of reproduction and life history were tested under different conditions of temperature, salinity and day length. Two species were found: Ulvaria oxysperma (Kützing) Bliding and Monostroma sp. The first one has been previously reported for many temperate and tropical estuaries around the world. Green monostromatic blades with the same life-history and ontogeny as Monostroma sp. have been reported so far only for the tropical coast of Brazil. Species are distinct in their ontogeny of the thallus (constant under different conditions) and limiting temperatures of survival. U. oxysperma grows and reproduces from 10 to 25ºC and dies when maintained at 30ºC; Monostroma sp. does not reproduce at 15ºC and survives at 30ºC. The different salinities and day lengths that were tested had no significant effect on either species.

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.

Aportes del Aprendizaje Basado en Problemas (ABP) en la enseñanza de la Fisiología Animal en un programa de Zootecnia

En partant de quelques difficultés observées autour des aspects de la conceptualisation technoscientifique et de l’intégration de la de la théorie et la pratique dans l’apprentissage de la physiologie animale chez les étudiants du programme de Zootechnie de l’Université Nationale de Colombie, siège Medellín, cette recherche propose une stratégie didactique s’appuyant sur la méthode de l’Apprentissage Basé sur les Problèmes (ABP), appliquée spécifiquement aux sujets de thermorégulation et stress physiologique des animaux domestiques. Dans cette étude de cas on a travaillé avec un échantillon de huit étudiants à qui on a présenté dès la première session un problème didactique pour être résolu à travers le cours. Afin d’évaluer le processus on a réalisé trois enquêtes nommées Épreuves de Niveau de Formulation (NF) réalisées à différents moments de l’essai : l’une avant de commencer avec le sujet (NF 1), l’autre après la troisième classe théorique donnée et avant de faire la pratique sur le terrain (NF 2), et l’autre à la fin du processus (NF 3). Finalement on a réalisé des entretiens individuels avec chaque étudiant afin de connaître sa perception concernant la méthode. L’information obtenue a été soumise à une analyse qualitative et par des correspondances, par le biais du programme QDA Miner à travers de la révision et codification des textes provenants des enquêtes et de l’entretien individuel, complétés à leur tour par des observations sur le terrain, en analysant le changement conceptuel, la relation théorie-pratique et les correspondances entre les variables et les catégories établies. Parmi les principaux résultats obtenus on souligne le fait qu’après avoir appliqué l’ABP dans ce cours de Physiologie Animale le changement conceptuel a été favorisé et le problème formulé a servi comme connecteur entre la théorie et la pratique. En outre, on a observé la fusion des connaissances préalables avec les nouveaux acquis, l’apprentissage significatif, l’amélioration du niveau de formulation et l’augmentation de la scientificité des définitions; également il a mené à la solution viii de problèmes et à surmonter les obstacles épistémologiques comme la pluridisciplinarité et la non-linéarité. Il reste comme recommandation celle d’évaluer cette méthode dans d’autres sujets de la Physiologie Animale, dans d’autres sciences, dans des échantillons d’une taille majeure, ainsi comme approcher le sujet de l’évaluation appliquée directement à cette méthode.

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.

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.

Separation and viability of gill and hepatopancreatic cells of a mangrove crab Ucides cordatus

The gills contain essential cells for respiration and osmoregulation, whereas the hepatopancreas is the site of digestion, absorption, and nutrients storage. The aim of this work was to separate and characterize gill and hepatopancreatic cells of the mangrove crab, Ucides cordatus. For gills, the methodology consisted of an enzymatic cellular dissociation using Trypsin at 0.5%, observation of cellular viability with Tripan Blue, and separation of cells using discontinuous sucrose gradient at concentrations of 10%, 20%, 30%, and 40%. The hepatopancreatic cells were dissociated by magnetic stirring, with posterior separation by sucrose gradient at the same concentrations above. For gills, a high cellular viability was observed (92.5 +/- 2.1%), with hemocyte cells in 10% sucrose layer (57.99 +/- 0.17%, *P < 0.05), principal cells in the 20% sucrose layer (57.33 +/- 0.18, *P < 0.05), and thick cells and pillar cells in the 30% and 40% sucrose layers, respectively (39.54 +/- 0.05%, *P < 0.05; and 41.81 +/- 0.04%, *P < 0.05). The hepatopancreatic cells also showed good viability (79.22 +/- 0.02%), with the observation of embryonic (E) cells in the 10% sucrose layer (67.87 +/- 0.06%, **P < 0.001), resorptive (R) and fibrillar (F) cells in the 20% and 30% sucrose layers (44.71 +/- 0.06%, **P < 0.001, and 43.25 +/- 0.01%, *P < 0.05; respectively), and blister (B) cells in the 40% sucrose layer (63.09 +/- 0.03%, **P < 0.001). The results are a starting point for in vitro studies of heavy metal transport in isolated cells of the mangrove crab U. cordatus, subjected to contamination by metals in the mangrove habitat where they are found.

The effects of macromolecular and serum supplements and oxygen tension during bovine in vitro procedures on kinetics of oocyte maturation and embryo development

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Energetic and physiological correlates of prey handling and ingestion in lizards and snakes

In this review, we summarize the energetic and physiological correlates of prey handling and ingestion in lizards and snakes. There were marked differences in the magnitude of aerobic metabolism during prey handling and ingestion between these two groups, although they show a similar pattern of variation as a function of relative prey mass. For lizards, the magnitude of aerobic metabolism during prey handling and ingestion also varied as a function of morphological specializations for a particular habitat, prey type, and behavior. For snakes, interspecific differences in aerobic metabolism during prey handling seem to be correlated with adaptations for prey capture (venom injection vs. constriction). During ingestion by snakes, differences in aerobic metabolism might be due to differences in cranial morphology, although allometric effects might be a potentially confounded effect. Anaerobic metabolism is used for prey handling and ingestion, but its relative contribution to total ATP production seems to be more pronounced in snakes than in lizards. The energetic costs of prey handling and ingestion are trivial for both groups and cannot be used to predict patterns of prey-size selection. For lizards, it seems that morphological and ecological factors set the constraints on prey handling and ingestion. For snakes, besides these two factors, the capacity of the cardio-respiratory system may also be an important factor constraining the capacity for prey handling and ingestion. © 2001 Elsevier B.V.

Maximal lactate steady state in rats submitted to swimming exercise

The higher concentration during exercise at which lactate entry in blood equals its removal is known as 'maximal lactate steady state' (MLSS) and is considered an important indicator of endurance exercise capacity. The aim of the present study was to determine MLSS in rats during swimming exercise. Adult male Wistar rats, which were adapted to water for 3 weeks, were used. After this, the animals were separated at random into groups and submitted once a week to swimming sessions of 20 min, supporting loads of 5, 6, 7, 8, 9 or 10% of body wt. for 6 consecutive weeks. Blood lactate was determined every 5 min to find the MLSS. Sedentary animals presented MLSS with overloads of 5 and 6% at 5.5 mmol/l blood lactate. There was a significant (P < 0.05) increase in blood lactate with the other loads. In another set of experiments, rats of the same strain, sex and age were submitted daily to 60 min of swimming with an 8% body wt. overload, 5 days/week, for 9 weeks. The rats were then submitted to a swimming session of 20 min with an 8% body wt. overload and blood lactate was determined before the beginning of the session and after 10 and 20 min of exercise. Sedentary rats submitted to the same acute exercise protocol were used as a control. Physical training did not alter the MLSS value (P < 0.05) but shifted it to a higher exercise intensity (8% body wt. overload). Taken together these results indicate that MLSS measured in rats in the conditions of the present study was reproducible and seemed to be independent of the physical condition of the animals. © 2001 Elsevier B.V. All rights reserved.

The influence of dietary vitamin C and E supplementation on the physiological response of pirarucu, Arapaima gigas, in net culture

This study evaluated the efficacy of dietary vitamin C (ascorbic acid or AA), vitamin E (α-tocopherol or α-T), and C + E supplementation on the blood parameters of Arapaima gigas grown in net cages for 45 days. Four treatments were tested: control (commercial feed); C800; E500 and C + E (800 + 500) with supplementation of 800 mg AA kg- 1, 500 mg α-T kg- 1 and 800 + 500 mg AA + α-T kg- 1, respectively. Hematocrit (Ht), red blood cells (RBC), and hemoglobin concentration (Hb) (oxidative status indicators), thrombocytes and leukocytes (immunological indicators), plasma protein and glucose were evaluated. Fish fed vitamin C and C + E supplemented diets showed greater weight gain and survival. Dietary vitamin C and C + E diet supplementation resulted in increased Ht, Hb, RBC, MCHC, total leukocytes, total proteins, thrombocytes and eosinophils compared to the control and α-T. The α-tocopherol-supplemented diet reduced the number of total thrombocytes, lymphocytes and neutrophils and increased glucose and eosinophils relatively to the control. In general, leukocytes and thrombocytes were good indicators of the efficiency of vitamin on the defense mechanism of the A. gigas reared in cages. Results indicate that high α-T diet supplementation provides no benefit for the maintenance of the oxidative or the immunological status of A. gigas. However, it was demonstrated that high dietary AA improves A. gigas immunological status. Red blood cell indices and immune system indicators showed no synergistic effect between the vitamins after supplementing the A. gigas diet with α-T + AA. © 2006 Elsevier Inc. All rights reserved.

Influence of physical preconditioning on the responsiveness of rat pulmonary artery after pulmonary ischemia/reperfusion

The aim of this work was to evaluate the effect of physical preconditioning in the responsiveness of rat pulmonary rings submitted to lung ischemia/reperfusion (IR). Wistar rats were divided into three groups: Sedentary sham-operated (SD/SHAM); sedentary submitted to ischemia/reperfusion (SD/IR) and trained submitted to ischemia/reperfusion (TR/IR) animals. Exercise training consisted in sessions of 60 min/day running sessions, 5 days/week for 8 weeks. Left pulmonary IR was performed by occluding for 90 min and reperfusing for 120 min. After that, pulmonary arteries were isolated and concentration-response curves to acetylcholine (ACh), histamine (HIST), sodium nitroprusside (SNP), phenylephrine and U46619 were obtained. Neither potency (- log EC50) nor maximal responses (Emax) were modified for ACh and HIST in all groups. On the other hand, the potency for SNP was significantly increased in TR/IR group (8.23 ± 0.06) compared to SD/IR group (7.85 ± 0.04). Contractile responses mediated by a-adrenergic receptor were markedly decreased in IR groups (SD/IR: 6.75 ± 0.06 and TR/IR: 6.62 ± 0.04) compared to SD/SHAM (7.33 ± 0.05). No changes were seen for the U46619 in all groups. In conclusion, the present study shows that exercise training has no protective actions in the local blood vessel where the IR process takes place. © 2006 Elsevier Inc. All rights reserved.