Evaluation of follicular lymphoid depletion in the Bursa of Fabricius: an alternative methodology using digital image analysis and artificial neural networks

Fifty Bursa of Fabricius (BF) were examined by conventional optical microscopy and digital images were acquired and processed using Matlab® 6.5 software. The Artificial Neuronal Network (ANN) was generated using Neuroshell® Classifier software and the optical and digital data were compared. The ANN was able to make a comparable classification of digital and optical scores. The use of ANN was able to classify correctly the majority of the follicles, reaching sensibility and specificity of 89% and 96%, respectively. When the follicles were scored and grouped in a binary fashion the sensibility increased to 90% and obtained the maximum value for the specificity of 92%. These results demonstrate that the use of digital image analysis and ANN is a useful tool for the pathological classification of the BF lymphoid depletion. In addition it provides objective results that allow measuring the dimension of the error in the diagnosis and classification therefore making comparison between databases feasible.

Classification of antimicrobial resistance using artificial neural networks and the relationship of 38 genes associated with the virulence of Escherichia coli isolates from broilers

Avian pathogenic Escherichia coli (APEC) is responsible for various pathological processes in birds and is considered as one of the principal causes of morbidity and mortality, associated with economic losses to the poultry industry. The objective of this study was to demonstrate that it is possible to predict antimicrobial resistance of 256 samples (APEC) using 38 different genes responsible for virulence factors, through a computer program of artificial neural networks (ANNs). A second target was to find the relationship between (PI) pathogenicity index and resistance to 14 antibiotics by statistical analysis. The results showed that the RNAs were able to make the correct classification of the behavior of APEC samples with a range from 74.22 to 98.44%, and make it possible to predict antimicrobial resistance. The statistical analysis to assess the relationship between the pathogenic index (PI) and resistance against 14 antibiotics showed that these variables are independent, i.e. peaks in PI can happen without changing the antimicrobial resistance, or the opposite, changing the antimicrobial resistance without a change in PI.

Follicle and corpus luteum size and vascularity as predictors of fertility at the time of artificial insemination and embryo transfer in beef cattle

Abstract:Two ultrasound based fertility prediction methods were tested prior to embryo transfer (ET) and artificial insemination (AI) in cattle. Female bovines were submitted to estrous synchronization prior to ET and AI. Animals were scanned immediately before ET and AI procedure to target follicle and corpus luteum (CL) size and vascularity. In addition, inseminated animals were also scanned eleven days after insemination to target CL size and vascularity. All data was compared with fertility by using gestational diagnosis 35 days after ovulation. Prior to ET, CL vascularity showed a positive correlation with fertility, and no pregnancy occurred in animals with less than 40% of CL vascularity. Prior to AI and also eleven days after AI, no relationship with fertility was seen in all parameters analyzed (follicle and CL size and vascularity), and contrary, cows with CL vascularity greater than 70% exhibit lower fertility. In inseminated animals, follicle size and vascularity was positive related with CL size and vascularity, as shown by the presence of greater CL size and vascularity originated from follicle with also greater size and vascularity. This is the first time that ultrasound based fertility prediction methods were tested prior to ET and AI and showed an application in ET, but not in AI programs. Further studies are needed including hormone profile evaluation to improve conclusion.

Membrane properties of structurally modified ceramides : effects on lipid lateral distribution and sphingomyelin-interactions in artificial bilayer membranes

Ceramides comprise a class of sphingolipids that exist only in small amounts in cellular membranes, but which have been associated with important roles in cellular signaling processes. The influences that ceramides have on the physical properties of bilayer membranes reach from altered thermodynamical behavior to significant impacts on the molecular order and lateral distribution of membrane lipids. Along with the idea that the membrane physical state could influence the physiological state of a cell, the membrane properties of ceramides have gained increasing interest. Therefore, membrane phenomena related to ceramides have become a subject of intense study both in cellular as well as in artificial membranes. Artificial bilayers, the so called model membranes, are substantially simpler in terms of contents and spatio-temporal variation than actual cellular membranes, and can be used to give detailed information about the properties of individual lipid species in different environments. This thesis focuses on investigating how the different parts of the ceramide molecule, i.e., the N-linked acyl chain, the long-chain sphingoid base and the membrane-water interface region, govern the interactions and lateral distribution of these lipids in bilayer membranes. With the emphasis on ceramide/sphingomyelin(SM)-interactions, the relevance of the size of the SMhead group for the interaction was also studied. Ceramides with methylbranched N-linked acyl chains, varying length sphingoid bases, or methylated 2N (amide-nitrogen) and 3O (C3-hydroxyl) at the interface region, as well as SMs with decreased head group size, were synthesized and their bilayer properties studied by calorimetric and fluorescence spectroscopic techniques. In brief, the results showed that the packing of the ceramide acyl chains was more sensitive to methyl-branching in the mid part than in the distal end of the N-linked chain, and that disrupting the interfacial structure at the amide-nitrogen, as opposed to the C3-hydroxyl, had greater effect on the interlipid interactions of ceramides. Interestingly, it appeared that the bilayer properties of ceramides could be more sensitive to small alterations in the length of the long-chain base than what was previously reported for the N-linked acyl chain. Furthermore, the data indicated that the SM-head group does not strongly influence the interactions between SMs and ceramides. The results in this thesis illustrate the pivotal role of some essential parts of the ceramide molecules in determining their bilayer properties. The thesis provides increased understanding of the molecular aspects of ceramides that possibly affect their functions in biological membranes, and could relate to distinct effects on cell physiology.

Forecasting of wind speeds and directions with artificial neural networks

In this master’s thesis, wind speeds and directions were modeled with the aim of developing suitable models for hourly, daily, weekly and monthly forecasting. Artificial Neural Networks implemented in MATLAB software were used to perform the forecasts. Three main types of artificial neural network were built, namely: Feed forward neural networks, Jordan Elman neural networks and Cascade forward neural networks. Four sub models of each of these neural networks were also built, corresponding to the four forecast horizons, for both wind speeds and directions. A single neural network topology was used for each of the forecast horizons, regardless of the model type. All the models were then trained with real data of wind speeds and directions collected over a period of two years in the municipal region of Puumala in Finland. Only 70% of the data was used for training, validation and testing of the models, while the second last 15% of the data was presented to the trained models for verification. The model outputs were then compared to the last 15% of the original data, by measuring the mean square errors and sum square errors between them. Based on the results, the feed forward networks returned the lowest generalization errors for hourly, weekly and monthly forecasts of wind speeds; Jordan Elman networks returned the lowest errors when used for forecasting of daily wind speeds. Cascade forward networks gave the lowest errors when used for forecasting daily, weekly and monthly wind directions; Jordan Elman networks returned the lowest errors when used for hourly forecasting. The errors were relatively low during training of the models, but shot up upon simulation with new inputs. In addition, a combination of hyperbolic tangent transfer functions for both hidden and output layers returned better results compared to other combinations of transfer functions. In general, wind speeds were more predictable as compared to wind directions, opening up opportunities for further research into building better models for wind direction forecasting.

Hortia brasiliana Vand. (Rutaceae): polinização por aves Passeriformes no cerrado do sudeste brasileiro

Hortia brasiliana Vand. (Rutaceae) é um arbusto comum em áreas de cerrado na região de Uberlândia, MG. Os indivíduos atingem de 0,5 a 2,0 m de altura e possuem flores de cor rósea e consistência coriácea, reunidas em densas inflorescências umbeliformes, terminais, com eixos resistentes. A antese ocorre ao longo do dia ou da noite e pode durar de 25 minutos a 3 horas, dependendo da temperatura. A flor é protândrica e produz ca. de 60 µl de néctar, cuja concentração de açúcares varia de 24 a 32%. A espécie é autocompatível. As flores são visitadas por seis espécies de aves Passeriformes das famílias Fringillidae, Thraupidae e Mimidae, que foram consideradas polinizadores efetivos. Este tipo de polinização por pássaros pousadores é inédita para o cerrado. Os pássaros visitavam as flores receptivas de 04:30h até 08:30 h, em busca de néctar, e após este horário eram expulsos pelas abelhas Trigona spinipes (Apidae). Os pássaros utilizavam a inflorescência como plataforma de pouso, visitando de 15 a 25 flores sem incursionar vôo, sendo que o tempo de permanência em dada planta dependia da chegada de outros indivíduos. Todas as espécies de aves apresentaram comportamento agonístico quando outros pássaros pousavam na mesma planta. Efetuavam a polinização ao contactarem o estigma com as partes do corpo em que estava aderido o pólen pegajoso. Entre as abelhas, Trigona spinipes, a mais freqüente, iniciava suas visitas às 08:30 h, permanecendo até 17:00 h. Estas abelhas permaneciam muito tempo numa inflorescência possibilitando, principalmente geitonogamia. Xylocopa aff. hirsutissima foi menos freqüente que Trigona spinipes, mas em razão do seu comportamento ao visitar a flor, contactando o estigma e a antera, e ao seu maior tamanho em relação a Trigona, foi considerada como polinizador adicional. Os demais grupos de visitantes (vespas, borboletas, moscas e formigas) foram considerados como pilhadores de néctar ou pólen, podendo ocasionalmente efetuar polinizações.

Biologia da polinização e da reprodução de três espécies de Combretum Loefl. (Combretaceae)

Foram estudadas a biologia floral, a polinização, a reprodução e a fenologia de três espécies de Combretum em populações naturais, ocorrentes em áreas diferentes de Caatinga (C. leprosum Mart. e C. pisonioides Taub.) e de Mata Atlântica (C. fruticosum (Loefl.) Stuntz) em Pernambuco e na Paraíba, Nordeste do Brasil. As três espécies apresentam floração contínua, que se inicia após o período de chuvas. As flores mudam de cor, durante o período de antese. A concentração média de açúcares no néctar é de 20,9% (sd = 2,08) em Combretum pisonioides, 21,3% (sd = 2,97) em C. leprosum e 9,6% (sd = 0,86) em C. fruticosum. As três espécies são auto-incompatíveis, com viabilidade polínica superior a 95%. Combretum pisonioides e C. leprosum apresentam características melitófilas, sendo a primeira polinizada por vespas do gênero Polybia. Foram observadas cerca de 20 espécies diferentes de visitantes em flores de Combretum leprosum, entre Himenópteros e Lepidópteros, sendo Apis mellifera (Apidae) a mais freqüente. Combretum fruticosum é ornitófila, sendo polinizada por pássaros nectarívoros (Coerebidae) e beija-flores (Chlorostilbon aureoventris).

Ruellia brevifolia (Pohl) Ezcurra (Acanthaceae): fenologia da floração, biologia da polinização e reprodução

A biologia reprodutiva de Ruellia brevifolia foi estudada em populações naturais do sudeste brasileiro. R. brevifolia é um subarbusto que forma agrupamentos densos em áreas abertas mas sombreadas e floresce o ano todo, produzindo flores casmógamas (CH) e cleistógamas (CL) nas estações úmida e seca, respectivamente. A cleistogamia é do tipo climática, originando sementes no período de maior estresse ambiental. Flores CH são inodoras e possuem corola tubulosa e vermelha, sendo hercogâmicas ou não; apresentam protoginia, antese diurna e duram dois dias. Néctar é o principal recurso floral, sendo produzido em baixa quantidade (5,2 mil ± 2,36) e com concentração de açúcares em torno de 30%. Flores CL assemelham-se a botões jovens de flores CH e apresentam redução de tamanho principalmente no androceu e na corola. A razão pólen/óvulo das flores CL é ca. de 60% menor que a das flores CH devido a menor quantidade de grãos de pólen. R. brevifolia é autocompatível embora alogamia seja favorecida pela protoginia e pelas flores hercogâmicas. Autopolinização espontânea parece estar relacionada às flores CH não hercogâmicas. Beija-flores, principalmente Amazilia lactea, e borboletas, em especial Heliconius etilla narcaea e Phoebis argante, são os polinizadores de R. brevifolia. Os beija-flores visitam R. brevifolia apenas durante os picos de floração, quando há elevado número de flores. A baixa quantidade de néctar por flor, bem como as visitas de A. lactea em "linha-de-captura", provavelmente, promovem a polinização cruzada. Embora as borboletas visitem especialmente dentro e entre agrupamentos próximos, também visitam as flores nos períodos de baixa densidade floral, quando se deslocam a maiores distâncias, favorecendo a polinização cruzada.

Polinização e biologia floral de Clusia arrudae Planchon & Triana (Clusiaceae) na Serra da Calçada, município de Brumadinho, MG

A biologia floral e a polinização de Clusia arrudae foi estudada na Serra da Calçada. C. arrudae não apresenta apomixia mesmo com a deposição de resina nos estigmas. Frutos desenvolvidos a partir de flores polinizadas manualmente produziram mais sementes (6,3 sementes por lóculo) do que frutos desenvolvidos a partir de flores polinizadas naturalmente (4,3 sementes por lóculo). O pico de floração ocorre de dezembro a meados de fevereiro. Plantas masculinas e femininas produzem flores diariamente; todavia, a cada três dias ocorre um pico de anteses que é sincronizado na população. A razão sexual da população é de 1:1, com plantas masculinas produzindo uma maior quantidade de flores que plantas femininas. Flores masculinas produzem cerca de 11 × 10(6) grãos de pólen no decorrer de três dias. A maioria dos grãos (66%) é apresentada no primeiro dia. Os estigmas das flores femininas permanecem receptivos por três dias ou quatro dias quando não ocorre polinização entre o primeiro e o terceiro dias. Flores de C. arrudae foram visitadas por seis espécies de abelhas para coleta de pólen e/ou resina. Operárias de Apis mellifera e Trigona spinipes, fêmeas de Xylocopa frontalis e Neocorynura sp. visitaram flores masculinas para coleta de pólen; operárias de T. spinipes foram também observadas coletando resina em flores femininas. Operárias de Melipona quadrifasciata e fêmeas de Eufriesea nigrohirta foram observadas coletando resina em flores femininas e masculinas. Devido à sua freqüência e comportamento nas flores femininas e masculinas, E. nigrohirta é o polinizador principal de C. arruda na Serra da Calçada.

Biologia reprodutiva e polinização em Epidendrum paniculatum Ruiz & Pavón (Orchidaceae)

Epidendrum paniculatum Ruiz & Pavón ocorre na América Central e do Sul. As populações estudadas desenvolvem-se como rupícola em matas semidecíduas de altitude, na Serra do Japi (Judiaí-SP). Suas flores são verdes e brancas, e fragrantes durante o dia e à noite. Na Serra do Japi, os polinizadores são borboletas da subfamília Ithomiinae e mariposas diurnas da família Arctiidae, ambas conhecidas por coletar alcalóides em flores. Os testes realizados, no entanto, demonstraram que alcalóides estão ausentes em flores de E. paniculatum, que atrai seus polinizadores provavelmente pela produção de néctar e fragrância. Os tratamentos realizados revelaram um alto grau de auto-incompatibilidade para a espécie. No entanto, devido à tendência de muitos lepidópteros permanecerem em seus micro-hábitats, muitas autopolinizações ocorrem. O alto grau de auto-incompatibilidade, somado à ineficiência por parte dos agentes polinizadores, provoca grande perda de pólen e, conseqüentemente, uma baixa produção de frutos. Mesmo com a baixa frutificação, os frutos produzidos são derivados de polinizações cruzadas. Este fato, adicionado à produção de milhares de sementes dispersas pelo vento em cada fruto, pode ser suficiente para a manutenção do número de indivíduos da espécie na região, bem como para a promoção de maior variabilidade genética e da ampla distribuição de E. paniculatum.

Biologia reprodutiva e polinização de Senna sylvestris (Vell.) H.S. Irwin & Barneby (Leguminosae, Caesalpinioideae)

A biologia reprodutiva de Senna sylvestris foi estudada na Estação Ecológica do Panga (EEP), Uberlândia-MG e no distrito de Macaúbas, Patrocínio-MG. S. sylvestris é um arbusto com altura máxima de 5m e período de floração entre Janeiro e Abril. As flores são hermafroditas, zigomorfas, com corola de cor amarelo intenso, dispostas em inflorescências do tipo panícula. O estigma é do tipo úmido não papiloso e crateriforme, possuindo pêlos ao seu redor. As anteras são poricidas e o androceu é heterântero, com três estaminódios, quatro estames menores na porção superior da flor, dois estames maiores na porção inferior e entre eles um estame central com antera mais delgada. S. sylvestris é auto-estéril e não agamospérmica, com auto-esterilidade envolvendo fenômenos de ação tardia. Tubos polínicos de autopolinizações e polinizações cruzadas crescem e penetram os óvulos, mas frutos e sementes só se desenvolvem após polinizações cruzadas com anteras grandes. Os estames menores e o central de antera mais delgada, produzem pólen inviável. Estes estames servem apenas como pontos de fixação durante as visitas das abelhas. O pólen das anteras pequenas pode formar tubos polínicos, mas nenhum fruto resultou das polinizações com este tipo de pólen. Os principais visitantes e polinizadores são abelhas grandes Xylocopa brasilianorum, Oxaea flavescens, Bombus morio e espécies do gênero Centris que coletam pólen por vibração das anteras. Foram observadas diferenças na riqueza de espécies de abelhas entre as áreas e entre os anos de estudo. Menor número de polinizadores em Macaúbas pode ser explicado pelo maior grau de perturbação da vegetação. Entretanto diferenças na riqueza e no número de polinizadores não parecem explicar a produção natural de frutos, que foi baixa nas espécies estudadas.

Sabicea cinerea Aubl. (Rubiaceae): distilia e polinização em um fragmento de floresta Atlântica em Pernambuco, Nordeste do Brasil

O estudo foi desenvolvido no Parque Estadual de Dois Irmãos, um fragmento de Floresta Atlântica, em Recife - PE, no período de maio/1998 a dezembro/2000. Sabicea cinerea é uma espécie lianescente encontrada na borda da mata, que produz flores por todo ano, com pico de floração na estação seca (setembro a fevereiro). Apresenta flores distílicas, actinomorfas, tubulosas, com pétalas brancas e antese iniciando por volta das 5:00 h, quando o néctar já está disponível; a produção de néctar estende-se até às 16:00 h. O volume médio diário de néctar foi de 8,0 µL e a concentração média de açúcares, de 24%, em ambos os morfos florais. As flores brevistilas possuem a corola e os grãos de pólen maiores em relação às flores longistilas, não havendo, entretanto, diferenças na quantidade dos grãos produzidos entre os dois morfos. Como visitantes florais, foram observados Phaethornis ruber, um dos principais polinizadores, e Amazilia sp., um pilhador. Além desses beija-flores, várias espécies de abelhas Apidae, Anthophoridae e Halictidae, borboletas Hesperiidae e Nymphalidae e moscas Syrphidae, visitavam as flores. A auto-incompatibilidade foi constatada através dos testes de polinização controlada, que resultaram na formação de frutos apenas nos cruzamentos intermorfo. A análise do crescimento dos tubos polínicos confirmou a ocorrência da auto-incompatibilidade esporofítica. A eficiência no transporte de pólen entre os morfos florais é a principal e mais importante função desempenhada pelos polinizadores para que ocorra a manutenção dos agrupamentos de indivíduos de S. cinerea, principalmente por esta espécie apresentar um sistema reprodutivo do tipo xenógamo obrigatório.

Saranthe klotzschiana (Koer.) Eichl. (Marantaceae) e seu mecanismo explosivo de polinização

A biologia da polinização de Saranthe klotzschiana (Koer.) Eichl. foi estudada em uma Mata Serrana (brejo de altitude) no Parque Ecológico João Vasconcelos Sobrinho, Caruaru-PE (8º18'36"S e 36º00'00"W). Saranthe klotzschiana apresenta inflorescências com 2,5-5,5 cm de comprimento, com ca. 10-30 flores, as quais medem 6-10 mm de comprimento. A antese é diurna, as flores abrem à partir das 4:00 h e fecham por volta das 14:30 h, abrindo cerca de 4-12 flores por inflorescência/dia. É produzido 1-3 µL de néctar por flor, com concentração de açúcares entre 27% e 32%. Ao amanhecer, foram observadas visitas freqüentes de mariposas e de abelhas, das famílias Anthophoridae (Centris aenea, Epicharis (Epicharoides) sp., Mesoplia similis, Rhathymus acutiventris e R. bicolor nigripes), Apidae (Euglossa truncata, E. carinilabris, Eulaema bombiformis, E. cingulata, E. nigrita e Melipona scutellaris) e Colletidae (Ptiloglossa sp.). As abelhas visitaram as flores ao longo de todo o período de antese, sendo o pico de visitas das 6:00 h às 11:00 h. A partir das 8:00 h iniciavam as visitas dos beija-flores Amazilia fimbriata, Chlorostilbon aureoventris e Phaethornis ruber. Antes das visitas o estilete encontra-se em posição vertical em relação ao ovário, preso por tensão pelo estaminódio. Ao toque do visitante floral, o estilete se enrola, havendo deposição de pólen na probóscide (mariposa), língua (abelhas) ou no bico (beija-flores). As abelhas grandes e os beija-flores foram considerados os principais polinizadores devido à eficiência no desencadeamento do mecanismo de polinização.

Polinização de Cambessedesia hilariana (Kunth) DC. (Melastomataceae): sucesso reprodutivo versus diversidade, comportamento e freqüência de visitas de abelhas

A fenologia reprodutiva, a biologia da polinização e o sistema de reprodução de Cambessedesia hilariana foram estudados em uma população rupícola em Vinhedo, São Paulo, sudeste do Brasil. Essa espécie apresenta pico de floração entre outubro e dezembro, com alta produção de flores por dia. A antese se inicia por volta das 7:00 h com o afastamento das pétalas, seguida pela disposição em grupo dos elementos reprodutivos na parte inferior da flor. O recurso disponível é o pólen, liberado por vibrações realizadas pelas abelhas. O estigma é receptivo e o pólen é viável, ambos durante cerca de 60 horas. A frutificação em condições naturais (70%) assemelha-se à obtida por meio de polinizações cruzadas manuais (74%) sendo maiores que as porcentagens obtidas em flores autopolinizadas manualmente (12,5%), porém não há indícios de reações de autoincompatibilidade nos tubos polínicos. Os principais polinizadores são Bombus morio, Centris sp., Centris cf. nitens, Euglossa cordata e Xylocopa sp. O visitante mais freqüente é Centris sp. (50,71%), contudo suas visitas resultam nas menores taxas de formação de frutos e sementes quando comparadas às taxas resultantes de visitas das outras espécies de abelhas. Altas taxas de frutificação e formação de sementes em C. hilariana parecem estar relacionadas à diversidade de abelhas, ao comportamento de forrageio, à capacidade de transporte de pólen e à freqüência de visitas ao longo do período de floração, bem como ao sistema reprodutivo que favorece a xenogamia.

Polinização em uma comunidade de bromélias em floresta atlântica alto-montana no estado do Paraná, Brasil

Este trabalho teve por objetivo caracterizar os agentes polinizadores de uma comunidade de bromélias em Floresta Ombrófila Densa e relacionar possíveis associações entre a morfologia de bromélias e seus polinizadores. O estudo foi conduzido no Parque Estadual do Pico do Marumbi em oito espécies de bromélias que ocorrem na área. A comunidade de bromélias apresentou floração agregada entre os meses de novembro e maio. Cinco espécies de bromélias dos gêneros Nidularium Lem., Vriesea Lindl. e Wittrockia Lindm. foram polinizadas por beija-flores, duas espécies de Vriesea foram polinizadas por morcegos e uma espécie de Aechmea Ruiz & Pav., por abelhas. Foram identificadas 12 espécies de polinizadores, das quais oito beija-flores, três morcegos e uma abelha. A alta representatividade do beija-flor Phaethornis eurynome na polinização de bromélias sugere que ele atua como "espécie chave". Tornou-se evidente a influência do tamanho da corola e horário da antese, além da presença de odor e néctar, como determinadores de qual grupo animal atuará como polinizador, com formação de guildas distintas entre o conjunto de espécies de bromélias.