Sex-specific selective pressures on body mass in the greater white-toothed shrew, Crocidura russula.

The direction, intensity and shape of viability-, sexual- and fecundity selection on body mass were investigated in a natural population of the greater white-toothed shrew (Crocidura russula), combining parentage assignment through molecular techniques and mark-recapture data over several generations. A highly significant stabilizing viability selection was found in both sexes, presumably stemming from the constraints imposed by their insectivorous habits and high metabolic costs. Sexual selection, directional in both sexes, was twice as large in males than in females. Our results suggest that body mass matters in this context by facilitating the acquisition and defense of a breeding territory. No fecundity selection could be detected. The direction of sexual size dimorphism (SSD) was in agreement with the observed pattern of selective pressures: males were heavier than females, because of stronger sexual selection. SSD intensity, however, was low compared with other mammals, because of the low level of polygyny, the active role of females in territory defense and the intensity of stabilizing viability selection.

Perturbation expansions of multilocus fixation probabilities for frequency-dependent selection with applications to the Hill-Robertson effect and to the joint evolution of helping and punishment.

Natural populations are of finite size and organisms carry multilocus genotypes. There are, nevertheless, few results on multilocus models when both random genetic drift and natural selection affect the evolutionary dynamics. In this paper we describe a formalism to calculate systematic perturbation expansions of moments of allelic states around neutrality in populations of constant size. This allows us to evaluate multilocus fixation probabilities (long-term limits of the moments) under arbitrary strength of selection and gene action. We show that such fixation probabilities can be expressed in terms of selection coefficients weighted by mean first passages times of ancestral gene lineages within a single ancestor. These passage times extend the coalescence times that weight selection coefficients in one-locus perturbation formulas for fixation probabilities. We then apply these results to investigate the Hill-Robertson effect and the coevolution of helping and punishment. Finally, we discuss limitations and strengths of the perturbation approach. In particular, it provides accurate approximations for fixation probabilities for weak selection regimes only (Ns < or = 1), but it provides generally good prediction for the direction of selection under frequency-dependent selection.

Jasmonate biochemical pathway.

Plants possess an interrelated family of potent fatty acid-derived regulators-the jasmonates. These compounds, which play roles in both defense and development, are derived from tri-unsaturated fatty acids [alpha-linolenic acid (18:3) or 7Z,10Z,13Z-hexadecatrienoic acid (16:3)]. The lipoxygenase-catalyzed addition of molecular oxygen to alpha-linolenic acid initiates jasmonate synthesis by providing a 13-hydroperoxide substrate for the formation of an unstable allene oxide that is then subject to enzyme-guided cyclization to produce 12-oxo-phytodienoic acid (OPDA). OPDA has several fates, including esterification into plastid lipids or transformation into the 12-carbon co-regulator jasmonic acid (JA). JA, the best-characterized member of the family, regulates both male and female fertility (depending on the plant species) and is an important mediator of defense gene expression. JA is itself a substrate for further diverse modifications. Genetic dissection of the pathway is revealing how the different jasmonates modulate different physiological processes. Each new family member that is discovered provides another key to understanding the fine control of gene expression in immune responses, in the initiation and maintenance of long-distance signal transfer in response to wounding, in the regulation of fertility, and in the turnover, inactivation, and sequestration of jasmonates, among other processes. The Jasmonate Biochemical Pathway provides an overview of the growing jasmonate family, and new members will be included in future versions of the Connections Map.

Alpha1-adrenoceptors are required for normal male sexual function.

BACKGROUND AND PURPOSE: Alpha(1)-adrenoceptor antagonists are extensively used in the treatment of hypertension and lower urinary tract symptoms associated with benign prostatic hyperplasia. Among the side effects, ejaculatory dysfunction occurs more frequently with drugs that are relatively selective for alpha(1A)-adrenoceptors compared with other drugs of this class. This suggests that alpha(1A)-adrenoceptors may contribute to ejaculation. However, this has not been studied at the molecular level. EXPERIMENTAL APPROACH: The physiological contribution of each alpha(1)-adrenoceptor subtype was characterized using alpha(1)-adrenoceptor subtype-selective knockout (KO) mice (alpha(1A)-, alpha(1B)- and alpha(1D)-AR KO mice) since the subtype-specific drugs available are only moderately selective. We analysed the role of alpha(1)-adrenoceptors in the blood pressure and vascular response as well as ejaculation by determining these variables in alpha(1)-adrenoceptor subtype-selective KO mice and in mice with all their alpha(1)-adrenoceptor subtypes deleted (alpha(1)-AR triple-KO mice). KEY RESULTS: The pregnancy rate was reduced by 50% in alpha(1A)-adrenoceptor KO mice, and this reduction was dramatically enhanced in alpha(1)-adrenoceptor triple-KO mice. Contractile tension of the vas deferens in response to noradrenaline was markedly decreased in alpha(1A)-adrenoceptor KO mice, and this contraction was completely abolished in alpha(1)-adrenoceptor triple-KO mice. This attenuation of contractility was also observed in the electrically stimulated vas deferens. CONCLUSIONS AND IMPLICATIONS: These results demonstrate that alpha(1)-adrenoceptors, particularly alpha(1A)-adrenoceptors, are required for normal contractility of the vas deferens and consequent sperm ejaculation as well as having a function in fertility.

Undetectable serum anti-Müllerian hormone levels and occurrence of ongoing pregnancy.

OBJECTIVE: To discuss, on the basis of the experience of two clinical cases and extensive literature review, the significance of extremely low levels of anti-Müllerian hormone (AMH), also known as Müllerian-inhibiting substance, in infertile women. DESIGN: Case report. SETTING: University-based infertility clinic at a medical center in Switzerland. PATIENT(S): Two women, 29 and 41 years of age and with a 2- and 4-year history of secondary infertility, respectively. INTERVENTION(S): Clinical, radiological, and biological investigation of infertility, including repeated measurements of the serum AMH with serial ELISA assays. MAIN OUTCOME MEASURE(S): Levels of AMH and development of ongoing pregnancy. RESULT(S): Both women had a spontaneous ongoing pregnancy despite undetectable AMH levels. CONCLUSION(S): Although it is helpful for day-to-day management of infertile patients, the predictive value of AMH for the occurrence of a spontaneous ongoing pregnancy has limits.

Loss of phenotypic plasticity generates genotype-caste association in harvester ants.

Caste differentiation and reproductive division of labor are the hallmarks of insect societies. In ants and other social Hymenoptera, development of female larvae into queens or workers generally results from environmentally induced differences in gene expression. However, several cases in which certain gene combinations may determine reproductive status have been described in bees and ants. We investigated experimentally whether genotype directly influences caste determination in two populations of Pogonomyrmex harvester ants in which genotype-caste associations have been observed. Each population contains two genetic lineages. Queens are polyandrous and mate with males of both lineages , but in mature colonies, over 95% of daughter queens have a pure-lineage genome, whereas all workers are of F1 interlineage ancestry. We found that this pattern is maintained throughout the colony life cycle, even when only a single caste is being produced. Through controlled crosses, we demonstrate that pure-lineage eggs fail to develop into workers even when interlineage brood are not present. Thus, environmental caste determination in these individuals appears to have been lost in favor of a hardwired genetic mechanism. Our results reveal that genetic control of reproductive fate can persist without loss of the eusocial caste structure.

How demography, life history, and kinship shape the evolution of genomic imprinting.

How phenomena like helping, dispersal, or the sex ratio evolve depends critically on demographic and life-history factors. One phenotype that is of particular interest to biologists is genomic imprinting, which results in parent-of-origin-specific gene expression and thus deviates from the predictions of Mendel's rules. The most prominent explanation for the evolution of genomic imprinting, the kinship theory, originally specified that multiple paternity can cause the evolution of imprinting when offspring affect maternal resource provisioning. Most models of the kinship theory do not detail how population subdivision, demography, and life history affect the evolution of imprinting. In this work, we embed the classic kinship theory within an island model of population structure and allow for diverse demographic and life-history features to affect the direction of selection on imprinting. We find that population structure does not change how multiple paternity affects the evolution of imprinting under the classic kinship theory. However, if the degree of multiple paternity is not too large, we find that sex-specific migration and survival and generation overlap are the primary factors determining which allele is silenced. This indicates that imprinting can evolve purely as a result of sex-related asymmetries in the demographic structure or life history of a species.

The jasmonate biochemical pathway.

Plants possess an interrelated and interacting family of potent fatty acid-derived regulators--the jasmonates. These compounds, which play roles in both defense and development, are derived from tri-unsaturated fatty acids [alpha-linolenic acid (18:3) or 7Z,10Z,13Z-hexadecatrienoic acid (16:3)]. The lipoxygenase-catalyzed addition of molecular oxygen to alpha-linolenic acid initiates jasmonate synthesis by providing a 13-hydroperoxide substrate for the formation of an unstable allene oxide that is then subject to enzyme-guided cyclization to produce 12-oxo-phytodienoic acid (OPDA). OPDA, a key regulatory lipid in the plant immune system, has several fates, including esterification into plastid lipids or transformation into the 12-carbon co-regulator jasmonic acid (JA). JA, the best-characterized member of the family, regulates both male and female fertility (depending on the plant species), and is an important mediator of defense gene expresssion. JA is itself a substrate for further diverse modifications. Genetic dissection of the pathway is revealing how the different jasmonates modulate different physiological processes. Each new family member that is discovered provides another key to understanding the fine control of gene expression in immune responses, in the initiation and maintenance of long-distance signal transfer in response to wounding, and in the regulation of fertility, among other processes. The Jasmonate Biochemical Pathway provides an overview of the growing jasmonate family, and new members will be included in future versions of the Connections Map. Science Viewpoint R. Liechti, E. E. Farmer, The jasmonate pathway. Science 296, 1649-1650 (2002). [Abstract] [Full Text]

Heteroplasmy in mammal mitochondrial deoxyribonucleic acid

La nature a développé diverses stratégies afin d’assurer le commencement de la vie dans des conditions d’homoplasmie, c’est-à-dire des conditions telles que les cellules sont dotées du même ADN mitochondrial. Toutefois, des nouveaux haplotypes de l’acide désoxyribonucléique mitochondrial (ADNmt) peuvent apparaitre et croître de plusieurs façons tout au long de la durée d’une vie menant à l’hétéroplasmie. Par exemple, l’hétéroplasmie de l’ADNmt peut être créée artificiellement par des technologies reproductives assistées, ainsi que naturellement par le processus de vieillissement. De ce fait, la thèse de ce doctorat fut divisée en deux principaux objectifs. Le premier étant celui d’analyser les changements survenus dans l’hétéroplasmie de l’ADNmt produit par le transfert nucléaire des cellules somatiques (SCNT) lors du développement de l’embryon jusqu’au fœtus et aux tissus adultes de bovins clonés. En ce qui concerne le second objectif, il s’agit d’analyser les changements survenus dans l’hétéroplasmie de l’ADNmt causés par le vieillissement dans une cellule somatique adulte et dans des tissus germinaux durant l’ovogénèse, ainsi qu’au début de l’embryogenèse et dans la procédure de culture in vitro sur des souris. Dans la première série d’expériences sur des bovins, des fibroblastes fœtaux transportant une mutation d’ADNmt (insertion de 66 pb) furent fusionnés avec des ovocytes receveurs transportant l’ADNmt du type sauvage. La présence d’ADNmt venant de la cellule donneuse a été analysée à différents stades de développement, soit sur des embryons âgés de 17 jours (n=17), des fœtus âgés de 40 jours (n=3), des fœtus âgés de 60 jours (n=3), un fœtus âgé de 240 jours et 3 clones post-nataux âgés de 18 à 24 mois. Chaque individu s’est avéré être hétéroplasmique et 99 % (103/104) des échantillons de tissus analysés étaient également hétéroplasmiques. Cependant, l’ovaire venant du fœtus de 240 jours fut le seul à être homoplasmique pour l’ADNmt de l’ovocyte receveur. Dans la plupart des échantillons analysés (95,2 %, soit 99/104) la moyenne d’hétéroplasmie était de 1,46 %. Par contre, un fœtus âgé de 40 jours a présenté un niveau élevé d’hétéroplasmie (20,9 %), indiquant ainsi que des évènements rares d’augmentation de l’ADNmt des cellules donneuses peuvent survenir. Étant donné que la majorité des clones SCNT montrait de l’hétéroplasmie de l’ADNmt à des proportions comparables à celles des cellules donneuses au moment de la reconstruction de l’embryon, on a pu conclure que l’hétéroplasmie produite par des techniques de transfert nucléaire utilisant des cellules somatiques est due à une ségrégation neutre de l’ADNmt. Dans la seconde série d’expériences sur des souris, des femelles de différents âges, c.à.d. jeunes (0 – 8 mois), moyennes (8 – 16 mois) et vieilles (16 – 24 mois), ont été synchronisées (gonadotrophines) et sacrifiées dans le but d’obtenir des ovocytes au stade de vésicule germinal, et des ovocytes au stade métaphase-II produits in vivo et in vitro. De plus, des embryons in vivo et in vitro au stade de deux-cellules et des embryons au stade de blastocystes ont été obtenus de femelles jeunes. Différents tissus somatiques, venant de femelles des trois stades d’âge ont été obtenus : cerveau, foie, muscle et du cumulus ovocytaire. De plus, l’effet du vieillissement a été mesuré selon la fertilité de la femelle. En effet, les effets sur l’hétéroplasmie du vieillissement, du stade de développement et de la culture in vitro ont été mesurés dans des ovocytes et dans des embryons. Les effets du vieillissement sur les mitochondries ont été mesurés par rapport au nombre total de copies de l’ADNmt, au pourcentage des délétions communes et sur l’expression de trois gènes : Ndufs4, Mt-nd2 and Mt-nd4. Il a été possible d’observer que la fertilité des femelles dans la colonie de souris diminuait avec l’âge. En fait, le vieillissement affectait l’ADNmt dans les tissus somatiques, cependant il n’avait pas d’effet sur le cumulus, les ovocytes et les embryons. Le nombre de délétions de l’ADNmt augmentait pendant la reprise de la méiose et celui-ci diminuait au début du développement embryonnaire. La culture in vitro n’affectait pas la quantité d’ADNmt dans la plupart des tissus germinaux. Puisque nous n’avons pas trouvé d’effet de l’âge dans la majorité des paramètres mitochondriaux analysés dans les ovocytes et les embryons, il est suggéré que la délétion commune de l’ADNmt dans les tissus germinaux est davantage reliée au statut cellulaire de la production d’énergie qu’au processus de vieillissement. Deux sources différentes de mutations de l’ADNmt produites dans les ovocytes normaux ou reconstitués ont produit différents résultats d’hétéroplasmie au début de l’embryogénèse. Chez les bovins, l’hétéroplasmie artificielle impliquant une petite insertion (66 pb) dans la région non codante (D-loop) de l’ADNmt a été vraisemblablement non nocive pour l’embryon, tolérant la persistance de l’ADNmt étranger pendant les différents stades du développement des clones. Chez les souris, l’hétéroplasmie naturelle produite par une grande délétion (4974 pb délétion commune) dans la région codante de l’ADNmt a été vraisemblablement nocive pour l’embryon et par conséquent éliminée pour assurer l’homoplasmie au début du développement embryonnaire.

The orphan nuclear receptor NR5A2 regulates peri-ovulatory events and their consequent luteinization in mice

Le récepteur nucléaire Nr5a2, également connu sous le nom de liver receptor homolog-1 (Lrh-1), est exprimé au niveau de l’ovaire chez la souris, exclusivement dans les cellules lutéales et de la granulosa. La perturbation de Nr5a2, spécifique aux cellules de la granulosa chez la souris à partir des follicules primaires dans la trajectoire du développement folliculaire a démontré que Nr5a2 est un régulateur clé de l’ovulation et de la fertilité chez la femelle. Notre hypothèse veut que Nr5a2 régule les évènements péri- et post-ovulatoires dans une séquence temporelle lors de la folliculogénèse. Afin d'étudier l’implication de Nr5a2 lors de l’ovulation et de la lutéinisation à différents stades du développement folliculaire, nous avons généré deux modèles de souris knockout spécifiques aux cellules de la granulosa pour Nr5a2: 1) Nr5a2Amhr2-/-, avec une réduction de Nr5a2 à partir des follicules primaires et subséquents; 2) Nr5a2Cyp19-/-, avec une réduction de Nr5a2 débutant au stade antral de développement en progressant. L’absence de Nr5a2 à partir des follicules antraux a résulté en une infertilité chez les femelles Nr5a2Cyp19-/-, de même qu’en des structures non-fonctionnelles similaires aux structures lutéales au niveau des ovaires, en une réduction des niveaux de progestérone synthétisée ainsi qu’en un échec dans le support d’une pseudo-gestation. La synthèse de progestérone a été entravée suite à l’absence de Nr5a2 par l’entremise d’une régulation à la baisse des gènes reliés au transport du cholestérol, Scarb1, StAR et Ldlr, démontré par qPCR. Les complexes cumulus-oocytes des femelles Nr5a2Cyp19-/- immatures super-stimulées ont subi une expansion in vivo, mais l’ovulation a été perturbée, possiblement par une régulation à la baisse du gène du récepteur de la progestérone (Pgr). Un essai d’expansion du cumulus in vitro a démontré une expansion défectueuse du cumulus chez les Nr5a2Amhr2-/-, associée à un dérèglement de la protéine des jonctions communicantes (Gja1; Cx43). Cependant, l’expansion du cumulus chez les Nr5a2Cyp19-/- n’a pas été autant affectée. Des résultats obtenus par qPCR ont démontré une régulation à la baisse dans l’expression des gènes Areg, Ereg, Btc et Tnfaip6 chez les deux modèles de cellules ovariennes knockout à 2h et 4h post hCG. Nous avons observé que 85% des oocytes, chez les deux génotypes mutants, peuvent subir une rupture de la vésicule germinative, confirmant leur capacité de maturation in vivo. La technique d’injection intra-cytoplasmique de spermatozoïdes a prouvé que les oocytes des deux génotypes mutants sont fertilisables et que 70% des embryons résultants ont poursuivi leur développement vers le stade de blastocyste, et ce, indépendamment du génotype. En conclusion, Nr5a2 régule la fertilité chez les femelles tout au long du processus du développement folliculaire. Il a été démontré que Nr5a2 est essentiel à la lutéinisation et que sa perturbation dans les cellules somatiques ovariennes ne compromet pas la capacité des oocytes à être fertilisés. En vue d’ensemble, nous avons fourni une investigation inédite et complète, utilisant de multiples modèles et techniques afin de déterminer les mécanismes par lesquels Nr5a2 régule les importants processus que sont l’expansion du cumulus, l’ovulation ainsi que la formation du corps jaune.

Elucidation of the biological roles of Wnt5a signaling in follicle development

La santé folliculaire est déterminée par un nombre de facteurs endocriniens, paracrines et autocrines. Les gonadotrophines hypophysaires sont les principaux moteurs du développement du follicule, mais leurs actions sont modulées localement par les hormones et des facteurs de croissance. Les glycoprotéines de la famille des WNTs représentent une grande famille de molécules impliquées dans différentes voies de signalisation. Ils sont sécrétés dans le but de moduler et coordonner la réponse des follicules aux gonadotrophines, et leurs activités sont indispensables à la fonction ovarienne et à la fertilité féminine. Les WNTs sont généralement classés en fonction de la (des) voie(s) qu’ils activent. Le rôle des membres de la voie canonique WNT et de ses composants tels que CTNNB1, WNT4, WNT2, FZD1 et FZD4 est bien établi au cours du développement du follicule chez les rongeurs. Un rôle similaire des WNTs dans les espèces mono-ovulatoires demeure essentiellement inconnu. De plus, le rôle des WNT non canoniques dans l'ovaire de rongeurs est méconnu. Les objectifs de cette thèse sont (1) d'élucider la régulation hormonale de l'expression de WNT5A et le rôle physiologique de WNT5A dans les cellules de la granulosa bovine in vitro et (2) d'identifier les rôles physiologiques de WNT5A dans l'ovaire de souris par inactivation génique conditionnelle. Chacun de ces objectifs a mené à la publication d’un article à partir des résultats obtenus au cours de cette thèse. Dans le premier article, le rôle de WNT5A dans les cellules de la granulosa bovine a été étudié in vitro. Nous avons constaté que WNT5A est un régulateur négatif de la stéroïdogenèse stimulée par la FSH issue des cellules de la granulosa, et qu'il agit en supprimant l'activité de signalisation des WNTs canoniques tout en induisant la voie de signalisation MAPK8/JUN. le deuxième article, afin d’examiner le rôle de deux WNTs non-canoniques, WNT5A et WNT11, à différents stades de développement folliculaire, nous avons généré des modèles de souris knock-out conditionnels ciblant les cellules de la granulosa pour chacun de ces WNTs. Les résultats obtenus ont permis de mettre en évidence que WNT5A est nécessaire pour assurer la fertilité normale chez la femelle, le développement folliculaire et la stéroïdogenèse ovarienne. Il est aussi un antagoniste de la réponse aux gonadotrophines, agissant par l’intermédiaire de la suppression de la signalisation canonique des WNTs. Chez les souris knock-out pour WNT11, nous ne constatons aucun défaut important dans la fertilité des femelles. L’ensemble de notre travail met en évidence que WNT5A est essentiel pour le développement normal du follicule et qu’il agit pour inhiber la différenciation des cellules de la granulosa. En résumé, nous avons fourni une étude novatrice et approfondie, utilisant plusieurs modèles et techniques pour déterminer les mécanismes par lesquels WNT5A régule le développement des follicules.

Aspectos biológicos de Cycloneda sanguínea (Coleóptera: Coccinellidae) alimentadas con pulgones criados en algodón transgénico Bollgard I

Cycloneda sanguinea is an important biological control agent of aphid cotton. The objective of this study was to evaluate the biological aspects of C. sanguinea fed with nymphs and adults of Aphis gossypii reared in DeltaOPAL and NuOPAL cultivars (Bollgard I). The experiment was conducted in the laboratory under controlled temperature (25 +/- 1 degrees C), humidity (70 +/- 10%) and photophase (12 hours). The experimental design was completely randomized, and treatments aphids fed on the two cultivars, and replicates 40 individuals. Each larva was individually until adult emergence of the predator in Petri dishes of 9 cm in diameter with moistened filter paper. For evaluation of individual adults were five couples newly emerged in plastic pots 12 cm in diameter and 9 cm tall, with filter paper for oviposition. The parameters evaluated were: duration and viability of the larval stage, pupal stage duration and survival, adult longevity, reproductive period, post-reproductive and total number of eggs per female. The duration of the larval stage of C. sanguinea was lower when fed aphids reared on the cultivar NuOPAL, while adult longevity and the reproductive period were higher. The female fertility and egg viability were also lower.

Efeito de sinigrina aplicada em folhas de brássicas sobre características biológicos de Plutella xylostella (L.) (Lepidoptera: Plutellidae)

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

Correlações genéticas entre medidas de perímetro escrotal e características produtivas e reprodutivas de fêmeas da raça Nelore

Com objetivo de estimar parâmetros genéticos para perímetro escrotal medido aos 12 (PE12) e aos 18 meses de idade (PE18) de machos e peso a um ano de idade (P365), peso ao primeiro parto (PPP), idade ao primeiro parto (IPP), dias para o primeiro parto (DP) e duração da primeira gestação (DG) medidos em fêmeas, além de correlações entre perímetro escrotal e as demais características, foram analisadas medidas de 9.932 fêmeas e medidas de perímetro escrotal de 14.521 machos Nelore provenientes de 28 rebanhos das regiões Sul e Sudeste do País. Os componentes de (co)variância foram estimados utilizando-se o método da máxima verossimilhança restrita, sob modelo animal, em análises bi-características. As herdabilidades estimadas foram altas para PE12 (0,25 a 0,26), PE18 (0,35 a 0,37), P365 (0,35 e 0,38), PPP (0,40 e 0,41) e DG (0,19 e 0,20) e de menor magnitude para IPP (0,14 e 0,15) e DP (0,05 e 0,06). As correlações genéticas estimadas entre PE12 e P365, PPP, IPP, DP e DG foram de 0,28; 0,30; -0,15; -0,04 e 0,10, respectivamente. As correlações genéticas entre PE18 e P365, PPP, IPP, DP e DG, no entanto, foram de 0,29; 0,32; -0,21; -0,08 e 0,14, respectivamente. Esses resultados sugerem melhorias na eficiência reprodutiva de fêmeas, principalmente quando os rebanhos são selecionados para PE18.