Multi-scale effects of nestling diet on breeding performance in a terrestrial top predator inferred from stable isotope analysis

Inter-individual diet variation within populations is likely to have important ecological and evolutionary implications. The diet-fitness relationships at the individual level and the emerging population processes are, however, poorly understood for most avian predators inhabiting complex terrestrial ecosystems. In this study, we use an isotopic approach to assess the trophic ecology of nestlings in a long-lived raptor, the Bonelli"s eagle Aquila fasciata, and investigate whether nestling dietary breath and main prey consumption can affect the species" reproductive performance at two spatial scales: territories within populations and populations over a large geographic area. At the territory level, those breeding pairs whose nestlings consumed similar diets to the overall population (i.e. moderate consumption of preferred prey, but complemented by alternative prey categories) or those disproportionally consuming preferred prey were more likely to fledge two chicks. An increase in the diet diversity, however, related negatively with productivity. The age and replacements of breeding pair members had also an influence on productivity, with more fledglings associated to adult pairs with few replacements, as expected in long-lived species. At the population level, mean productivity was higher in those population-years with lower dietary breadth and higher diet similarity among territories, which was related to an overall higher consumption of preferred prey. Thus, we revealed a correspondence in diet-fitness relationships at two spatial scales: territories and populations. We suggest that stable isotope analyses may be a powerful tool to monitor the diet of terrestrial avian predators on large spatio-temporal scales, which could serve to detect potential changes in the availability of those prey on which predators depend for breeding. We encourage ecologists and evolutionary and conservation biologists concerned with the multi-scale fitness consequences of inter-individual variation in resource use to employ similar stable isotope-based approaches, which can be successfully applied to complex ecosystems such as the Mediterranean.

Stable isotopes indicate population structuring in the Southwest Atlantic population of right whales

From the early 17th century to the 1970s southern right whales, Eubalaena australis, were subject to intense exploitation along the Atlantic coast of South America. Catches along this coast recorded by whalers originally formed a continuum from Brazil to Tierra del Fuego. Nevertheless, the recovery of the population has apparently occurred fragmentarily, and with two main areas of concentration, one off southern Brazil (Santa Catarina) and another off central Argentina (Peninsula Valdés). This pattern suggests some level of heterogeneity amongst the population, which is apparently contradicted by records that traced individuals moving throughout the whole geographical extension covered by the species in the Southwest Atlantic. To test the hypothesis of the potential occurrence of discrete subpopulations exploiting specific habitats, we investigated N, C and O isotopic values in 125 bone samples obtained from whaling factories operating in the early 1970s in southern Brazil (n = 72) and from contemporary and more recent strandings occurring in central Argentina (n = 53). Results indicated significant differences between the two sampling areas, being δ13C and δ18O values significantly higher in samples from southern Brazil than in those from central Argentina. This variation was consistent with isotopic baselines from the two areas, indicating the occurrence of some level of structure in the Southwest Atlantic right whale population and equally that whales more likely feed in areas commonly thought to exclusively serve as nursing grounds. Results aim at reconsidering of the units currently used in the management of the southern right whale in the Southwest Atlantic Ocean. In the context of the current die-off affecting the species in Peninsula Valdés, these results also highlight the necessity to better understand movements of individuals and precisely identify their feeding areas.

CERKL Knockdown Causes Retinal Degeneration in Zebrafish

The human CERKL gene is responsible for common and severe forms of retinal dystrophies. Despite intense in vitro studies at the molecular and cellular level and in vivo analyses of the retina of murine knockout models, CERKL function remains unknown. In this study, we aimed to approach the developmental and functional features of cerkl in Danio rerio within an Evo-Devo framework. We show that gene expression increases from early developmental stages until the formation of the retina in the optic cup. Unlike the high mRNA-CERKL isoform multiplicity shown in mammals, the moderate transcriptional complexity in fish facilitates phenotypic studies derived from gene silencing. Moreover, of relevance to pathogenicity, teleost CERKL shares the two main human protein isoforms. Morpholino injection has been used to generate a cerkl knockdown zebrafish model. The morphant phenotype results in abnormal eye development with lamination defects, failure to develop photoreceptor outer segments, increased apoptosis of retinal cells and small eyes. Our data support that zebrafish Cerkl does not interfere with proliferation and neural differentiation during early developmental stages but is relevant for survival and protection of the retinal tissue. Overall, we propose that this zebrafish model is a powerful tool to unveil CERKL contribution to human retinal degeneration

Stable isotopes provide insight into population structure and segregation in eastern North Atlantic sperm whales

In pelagic species inhabiting large oceans, genetic differentiation tends to be mild and populations devoid of structure. However, large cetaceans have provided many examples of structuring. Here we investigate whether the sperm whale, a pelagic species with large population sizes and reputedly highly mobile, shows indication of structuring in the eastern North Atlantic, an ocean basin in which a single population is believed to occur. To do so, we examined stable isotope values in sequential growth layer groups of teeth from individuals sampled in Denmark and NW Spain. In each layer we measured oxygen- isotope ratios (δ18O) in the inorganic component (hydroxyapatite), and nitrogen and carbon isotope ratios (δ15N: δ13C) in the organic component (primarily collagenous). We found significant differences between Denmark and NW Spain in δ15N and δ18O values in the layer deposited at age 3, considered to be the one best representing the baseline of the breeding ground, in δ15N, δ13C and δ18O values in the period up to age 20, and in the ontogenetic variation of δ15N and δ18O values. These differences evidence that diet composition, use of habitat and/or migratory destinations are dissimilar between whales from the two regions and suggest that the North Atlantic population of sperm whales is more structured than traditionally accepted.

The evolution of post-zygotic isolation barriers by immune-triggered hybrid incompatibilities in Arabidopsis thaliana

A long-standing question in evolutionary biology is what defines a species. The biological species concept considers a species as a population of individuals that interbreeds freely and produces viable offspring. Therefore, reproductive isolation is the essence of species. Hybrid necrosis is one form of post-zygotic reproductive isolation. In this chapter, we summarize what is known to date about this phenomenon and highlight progress made in the understanding of these immune-triggered hybrid incompatibilities through our research in the plant model Arabidopsis thaliana.

The evolution of post-zygotic isolation barriers by immune-triggered hybrid incompatibilities in Arabidopsis thaliana

A long-standing question in evolutionary biology is what defines a species. The biological species concept considers a species as a population of individuals that interbreeds freely and produces viable offspring. Therefore, reproductive isolation is the essence of species. Hybrid necrosis is one form of post-zygotic reproductive isolation. In this chapter, we summarize what is known to date about this phenomenon and highlight progress made in the understanding of these immune-triggered hybrid incompatibilities through our research in the plant model Arabidopsis thaliana.

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.

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.

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.