Canadian federalism and treaty powers: existential communities, functional regimes and the Canadian constitution

La Loi constitutionnelle de 1867 ne contient aucune disposition expresse concernant un quelconque pouvoir pour les gouvernements fédéral et provinciaux de conclure des traités internationaux - ce pouvoir étant réservé, à l'époque de l'adoption de la Loi constitutionnelle de 1867, au pouvoir impérial britannique. Aussi, une seule disposition prévoyait les modalités de mise en oeuvre des traités impériaux au sein de la fédération canadienne et cette disposition est aujourd'hui caduque. Puisque l'autonomie du Canada face à l'Empire britannique ne s'est pas accompagnée d'une refonte en profondeur du texte de la constitution canadienne, rien n'a été expressément prévu concernant le droit des traités au sein de la fédération canadienne. Le droit constitutionnel touchant les traités internationaux est donc Ie fruit de la tradition du «constitutionnalisme organique» canadien. Cette thèse examine donc ce type de constitutionnalisme à travers le cas particulier du droit constitutionnel canadien relatif aux traités internationaux. Elle examine ce sujet tout en approfondissant les conséquences juridiques du principe constitutionnel du fédéralisme reconnu par la Cour suprême du Canada dans le Renvoi relatif à la sécession du Québec, [1998] 2 R.C.S. 217. De manière plus spécifique, cette thèse analyse en détail l’affaire Canada (P.G.) c. Ontario (P. G.), [1937] A.C. 326 (arrêt des conventions de travail) ou le Conseil prive a conclu que si l'exécutif fédéral peut signer et ratifier des traités au nom de l'État canadien, la mise en oeuvre de ces traités devra se faire - lorsqu'une modification législative est nécessaire à cet effet - par le palier législatif compétent sur la matière visée par l'obligation internationale. Le Conseil Prive ne spécifia toutefois pas dans cet arrêt qui a compétence pour conclure des traités relatifs aux matières de compétence provinciale. Cette thèse s'attaque donc à cette question. Elle défend la position selon laquelle aucun principe ou règle de droit constitutionnel canadien ou de droit international n'exige que l'exécutif fédéral ait un pouvoir plénier et exclusif sur la conclusion des traités. Elle souligne de plus que de très importants motifs de politique publique fondes notamment sur les impératifs d'expertise, de fonctionnalité institutionnelle et de démocratie militent à l’encontre d'un tel pouvoir fédéral plénier et exclusif. L'agencement institutionnel des différentes communautés existentielles présentes au Canada exige une telle décentralisation. Cette thèse démontre de plus que les provinces canadiennes sont les seules à posséder un pouvoir constitutionnel de conclure des traités portant sur des domaines relevant de leurs champs de compétence - pouvoir dont elles peuvent cependant déléguer l'exercice au gouvernement fédéral. Enfin, cette thèse analyse de manière systématique et approfondie les arguments invoques au soutien d'un renversement des principes établis par l'arrêt des conventions de travail en ce qui concerne la mise en oeuvre législative des traités relatifs à des matières provinciales et elle démontre leur absence de fondement juridique. Elle démontre par ailleurs que, compte tenu de l'ensemble des règles et principes constitutionnels qui sous-tendent et complètent le sens de cette décision, renverser l’arrêt des conventions de travail aurait pour effet concret de transformer l'ensemble de la fédération canadienne en état quasi unitaire car le Parlement pourrait alors envahir de manière permanente et exclusive l'ensemble des champs de compétence provinciaux. Cette conséquence est assurément interdite par le principe du fédéralisme constitutionnellement enchâssé.

Modulation of Oxytocin Receptors in Right Ventricular Hypertrophy

L’hypertension pulmonaire (HP) est une maladie dont l’étiologie est inconnue et qui entraîne ultimement une défaillance du ventricule droit (VD) et le décès. L’HP peut être induite chez le rat par la la monocrotaline (MCT), un alcaloïde pyrrolizidique extrait de la plante Crotalaria Spectabilis, causant des lésions à l’endothélium des artères pulmonaires, menant à un épaississement de ces dernières et à une augmentation de la résistance vasculaire. Ceci à pour conséquence de causer une hypertrophie du VD, de l’inflammation, une dysfonction endothéliale NO-dépendante des artères coronariennes et une augmentation des peptides natriurétiques circulants. Objectif: Nous avons testé l’hypothèse selon laquelle l’étiopathologie de l’HP impliquerait le récepteur à ocytocine (OTR) dû à son implication fonctionnelle avec les cytokines inflammatoires et la libération du peptide natriurétique atrial (ANP) et du NO. Méthodes: Des rats mâles Sprague-Dawley pesant 220-250g reçurent une seule injection sous-cutanée de MCT (60 mg/kg). 6 à 7 semaines (46±1 jours) suivant l’injection, les rats furent sacrifiés et l’expression génique et protéique fut déterminée par PCR en temps réel et par western blot, respectivement, dans le VD et le ventricule gauche (VG) Résultats: Les rats traités au MCT démontrèrent une augmentation significative du VD. Une hypertrophie du VD était évidente puisque le ratio du VD sur le VG ainsi que le poids du septum étaient près de 77% plus élevés chez les rats traités au MCT que chez les rats contrôles. Le traitement au MCT augmenta l’expression génique d’ANP (3.7-fois dans le VG et 8-fois dans le VD) ainisi que le NP du cerveau (2.7-fois dans le VG et 10-fois dans le VD). Les transcrits de trois récepteurs de NP augmentèrent significativement (0.3-2 fois) seulement dans le VD. L’expression protéique de la NO synthase (iNOS) fut également augmentée de façon sélective dans le VD. Par contre, les transcripts de NOS endothéliale et de NOS neuronale étaient plus élevés (0.5-2 fold) dans le VG. L’ARNm et l’expression protéique d’OTR furent diminués de 50% dans le VD, tandis qu’une augmentation de l’expression des cytokines IL-1β and IL-6 fut observée. L’ARNm de Nab1, un marqueur d’hypertrophie pathologique, fut augmentée de deux-fois dans le VD. Conclusion: L’augmentation d’expression génique de NP dans le VD des rats traités au MCT est associée à une augmentation des transcripts du récepteur NP, suggérant une action locale de NP dans le VD durant l’HP. L’expression d’OTR est atténuée dans le VD, possiblement par des cytokines inflammatoires puisque le promoteur du gène de l’OTR contient de multiples éléments de réponse aux interleukines. Diminuer l’expression d’OTR dans le VD durant l’hypertension pulmonaire pourrait influencer de manière positive la fonction cardiaque car l’OTR régule la contractilité et le rythme cardiaque. Mots clés: hypertension pulmonaire, hypertrophie du ventricule droit monocrotaline, récepteur à ocytocine, inflammation, peptides natriurétiques.

Genome wide search for genetic determinants of habitual alcohol, tobacco and coffee use, obesity-related traits, response to mental and physical stress and hemodynamic traits

Les habitudes de consommation de substances psychoactives, le stress, l’obésité et les traits cardiovasculaires associés seraient en partie reliés aux mêmes facteurs génétiques. Afin d’explorer cette hypothèse, nous avons effectué, chez 119 familles multi-générationnelles québécoises de la région du Saguenay-Lac-St-Jean, des études d’association et de liaison pangénomiques pour les composantes génétiques : de la consommation usuelle d’alcool, de tabac et de café, de la réponse au stress physique et psychologique, des traits anthropométriques reliés à l’obésité, ainsi que des mesures du rythme cardiaque (RC) et de la pression artérielle (PA). 58000 SNPs et 437 marqueurs microsatellites ont été utilisés et l’annotation fonctionnelle des gènes candidats identifiés a ensuite été réalisée. Nous avons détecté des corrélations phénotypiques significatives entre les substances psychoactives, le stress, l’obésité et les traits hémodynamiques. Par exemple, les consommateurs d’alcool et de tabac ont montré un RC significativement diminué en réponse au stress psychologique. De plus, les consommateurs de tabac avaient des PA plus basses que les non-consommateurs. Aussi, les hypertendus présentaient des RC et PA systoliques accrus en réponse au stress psychologique et un indice de masse corporelle (IMC) élevé, comparativement aux normotendus. D’autre part, l’utilisation de tabac augmenterait les taux corporels d’épinéphrine, et des niveaux élevés d’épinéphrine ont été associés à des IMC diminués. Ainsi, en accord avec les corrélations inter-phénotypiques, nous avons identifié plusieurs gènes associés/liés à la consommation de substances psychoactives, à la réponse au stress physique et psychologique, aux traits reliés à l’obésité et aux traits hémodynamiques incluant CAMK4, CNTN4, DLG2, DAG1, FHIT, GRID2, ITPR2, NOVA1, NRG3 et PRKCE. Ces gènes codent pour des protéines constituant un réseau d’interactions, impliquées dans la plasticité synaptique, et hautement exprimées dans le cerveau et ses tissus associés. De plus, l’analyse des sentiers de signalisation pour les gènes identifiés (P = 0,03) a révélé une induction de mécanismes de Potentialisation à Long Terme. Les variations des traits étudiés seraient en grande partie liées au sexe et au statut d’hypertension. Pour la consommation de tabac, nous avons noté que le degré et le sens des corrélations avec l’obésité, les traits hémodynamiques et le stress sont spécifiques au sexe et à la pression artérielle. Par exemple, si des variations ont été détectées entre les hommes fumeurs et non-fumeurs (anciens et jamais), aucune différence n’a été observée chez les femmes. Nous avons aussi identifié de nombreux traits reliés à l’obésité dont la corrélation avec la consommation de tabac apparaît essentiellement plus liée à des facteurs génétiques qu’au fait de fumer en lui-même. Pour le sexe et l’hypertension, des différences dans l’héritabilité de nombreux traits ont également été observées. En effet, des analyses génétiques sur des sous-groupes spécifiques ont révélé des gènes additionnels partageant des fonctions synaptiques : CAMK4, CNTN5, DNM3, KCNAB1 (spécifique à l’hypertension), CNTN4, DNM3, FHIT, ITPR1 and NRXN3 (spécifique au sexe). Ces gènes codent pour des protéines interagissant avec les protéines de gènes détectés dans l’analyse générale. De plus, pour les gènes des sous-groupes, les résultats des analyses des sentiers de signalisation et des profils d’expression des gènes ont montré des caractéristiques similaires à celles de l’analyse générale. La convergence substantielle entre les déterminants génétiques des substances psychoactives, du stress, de l’obésité et des traits hémodynamiques soutiennent la notion selon laquelle les variations génétiques des voies de plasticité synaptique constitueraient une interface commune avec les différences génétiques liées au sexe et à l’hypertension. Nous pensons, également, que la plasticité synaptique interviendrait dans de nombreux phénotypes complexes influencés par le mode de vie. En définitive, ces résultats indiquent que des approches basées sur des sous-groupes et des réseaux amélioreraient la compréhension de la nature polygénique des phénotypes complexes, et des processus moléculaires communs qui les définissent.

Le rôle de la sérotonine sur le développement de traits anxieux : une étude de trajectoire longitudinale

Certains gènes, modulant la sérotonine (5-hydroxytryptamine, 5-HT), ont été associés aux tempéraments liés à l'anxiété. Une limitation dans la plupart de ces études est que les études sont de nature transversale et l'anxiété a été évaluée à un seul point dans le temps. De plus, seules quelques études ont été réalisées chez les enfants. Le but de la présente étude était d'étudier le rôle des gènes HTR2A et TPH2 dans le développement des trajectoires d’anxiété durant l’enfance. Les associations entre ces gènes, ces trajectoires, le diagnostic d’anxiété à l'âge adulte et les différences entre les sexes ont été examinées dans l'Étude Longitudinale des Enfants de Maternelle au Québec, composée de 3185 enfants recrutés en 1986-1987. Leur anxiété a été cotée par leur professeur annuellement entre 6 et 12 ans. Ces cotes ont été modélisées en trajectoires comportementales. Les données genotypées de 5-HT, disponibles pour 1068 personnes, ont été analysées en utilisant les statistiques du Chi-carré, des régressions logistiques et des analyses de variance. Sur les 37 polymorphismes étudiés, plusieurs ont été associés à la trajectoire de forte anxiété, tels le 5-HTR2A (rs1328684, rs95534511, rs1745837, rs7984966, 7330636) et TPH2 (rs11179050, rs11179052, rs1386498). Bien que les trajectoires d’anxiété en enfance n’aient pas prédit le diagnostic d'anxiété à 21 ans, les relations ont été trouvées entre ce diagnostic, HTR2A et les polymorphismes du nucléotide simple (PNS) de TPH2. On remarque que les PNS associés à l’anxiété durant l’enfance et l’âge adulte ne sont pas les mêmes. La force d'association entre les gènes étudiés et l'anxiété diffère entre les garçons et les filles. Cette étude est la première à identifier une association entre les variantes TPH2, 5-HTR2A et les trajectoires d’anxiété en enfance. Les études futures devraient reproduire les résultats dans d'autres échantillons, enquêter sur l'interaction avec les facteurs de stress, et étudier la pertinence fonctionnelle de la PNS.

The plant ovule omics : an integrative approach for pollen−pistil interactions and pollen tube guidance studies in solanaceous species

Chez les plantes à fleurs, l’ovaire est l’organe reproducteur femelle et il interagit de façon importante avec les gamètes mâles durant la croissance, le guidage, la réception et la rupture du tube pollinique ainsi que la fusion des gamètes. Le processus débute lorsque de nombreux gènes de l’ovule sont activés à longue distance lors de la réception du pollen sur le stigmate. Afin d’explorer les signaux provenant de l’ovule ayant un impact important sur les interactions pollen–pistil, particulièrement les molécules sécrétées impliquées dans la signalisation espècespécifique, l’expression génique des ovules sous forme d’ARNm ainsi et la sécrétion protéique ont été étudiées chez Solanum chacoense, une espèce diploïde de pomme de terre sauvage. S. chacoense a subi beaucoup d’hybridation interspécifique avec d’autres espèces sympathiques de solanacées, facilitant ainsi grandement l’étude des interactions pollen–ovule de façon espècespécifique ainsi que leur évolution. Dans ce projet, des ovules provenant de trois conditions différentes ont été comparés: des ovules matures de type sauvage, des ovules légèrement immatures, récoltés deux jours avant l’anthèse et des ovules provenant du mutant frk1 pour lesquels le sac embryonnaire est absent. Un séquençage d’ARN à haut débit a d’abord été effectué sur les ovules de type sauvage de S. chacoense afin de générer un assemblage de référence comprenant 33852 séquences codantes. D’autres séquençages ont été effectués sur les trois conditions d’ovules et sur les feuilles afin de faire une analyse d’expression différentielle des gènes. En comparaison avec les ovules de type sauvage, 818 gènes sont réprimés dans les ovules du mutant frk1. Un sous-groupe de 284 gènes, étaient également sous-exprimés dans les ovules légèrement immatures, suggérant un rôle spécifique dans les stades tardifs de la maturation du sac embryonnaire (stade de développent FG6 à FG7) ainsi que du guidage du tube pollinique, puisque ni les ovules du mutant frk1 ni ceux légèrement immatures ne sont capables d’attirer les tubes polliniques lors d’essais de croissance semi in vivo. De plus, 21% de ces gènes sont des peptides riches en cystéines (CRPs). En utilisant un transcriptome assemblé de novo provenant de deux proches parents de S. chacoense, S. gandarillasii et S. tarijense, une analyse d’orthologie a été effectuée sur ces CRPs, révélant une grande variabilité et une évolution rapide chez les solanacées. De nouveaux motifs de cystéine uniques à cette famille ont également été découverts. En comparant avec des études similaires chez Arabidopsis, le sac embryonnaire de S. chacoense montre un transcriptome fortement divergent, particulièrement en en ce qui a trait à la catégorisation fonctionnelle des gènes et de la similarité entre les gènes orthologues. De plus,même si la glycosylation n’est pas requise lors du guidage mycropylaire du tube pollinique chez Arabidopsis, Torenia ou le maïs, des extraits d’ovules glycosylés de S. chacoense sont capables d’augmenter la capacité de guidage de 18%. Cette étude est donc la première à montrer une corrélation entre glycosylation et le guidage du tube pollinique par l’ovule. En complément à l’approche transcriptomique, une approche protéomique portant sur les protéine sécrétées par l’ovule (le secrétome) a été utilisée afin d’identifier des protéines impliquées dans l’interaction entre ovule et tube pollinique. Des exsudats d’ovules matures (capables d’attirer le tube pollinique) et d’ovules immatures (incapables d’attirer le tube pollinique) ont été récoltés en utilisant une nouvelle méthode d’extraction par gravité permettant de réduire efficacement les contaminants cytosoliques à moins de 1% de l’échantillon. Un total de 305 protéines sécrétées par les ovules (OSPs) ont été identifiées par spectrométrie de masse, parmi lesquelles 58% étaient spécifiques aux ovules lorsque comparées avec des données de protéines sécrétées par des tissus végétatifs. De plus, la sécrétion de 128 OSPs est augmentée dans les ovules matures par rapport aux ovules immatures. Ces 128 protéines sont donc considérées en tant que candidates potentiellement impliquées dans la maturation tardive de l’ovule et dans le guidage du tube pollinique. Cette étude a également montré que la maturation du sac embryonnaire du stade FG6 au stade FG7 influence le niveau de sécrétion de 44% du sécrétome total de l’ovule. De façon surprenante, la grande majorité (83%) de ces protéines n’est pas régulée au niveau de l’ARN, soulignant ainsi l’importance de cette approche dans l’étude du guidage du tube pollinique comme complément essentiel aux études transcriptomiques. Parmi tous les signaux sécrétés par l’ovule et reliés au guidage, obtenus à partir des approches transcriptomiques et protéomiques décrites ci-haut, nous avons spécifiquement évalué l’implication des CRPs dans le guidage du tube pollinique par l’ovule chez S. chacoense, vu l’implication de ce type de protéine dans les interactions pollen-pistil et le guidage du tube pollinique chez d’autres espèces. Au total, 28 CRPs étaient présentes dans les ovules capables d’attirer le tube pollinique tout en étant absentes dans les ovules incapables de l’attirer, et ce, soit au niveau de l’ARNm et/ou au niveau du sécrétome. De celles-ci, 17 CRPs ont été exprimées dans un système bactérien et purifiées en quantité suffisante pour tester le guidage. Alors que des exsudats d’ovules ont été utilisés avec succès pour attirer par chimiotactisme le tube pollinique, les candidats exprimés dans les bactéries n’ont quant à eux pas été capables d’attirer les tubes polliniques. Comme l’utilisation de systèmes d’expression hétérologue eucaryote peut permettre un meilleur repliement et une plus grande activité des protéines, les candidats restants seront de nouveau exprimés, cette fois dans un système de levure ainsi que dans un système végétal pour produire les peptides sécrétés. Ceux-ci seront ensuite utilisés lors d’essais fonctionnels pour évaluer leur capacité à guider les tubes polliniques et ainsi isoler les attractants chimiques responsable du guidage du tube pollinique chez les solanacées comme S. chacoense.

Effects of plant diversity on bioenergy parameters in grassland biomass

Extensive grassland biomass for bioenergy production has long been subject of scientific research. The possibility of combining nature conservation goals with a profitable management while reducing competition with food production has created a strong interest in this topic. However, the botanical composition will play a key role for solid fuel quality of grassland biomass and will have effects on the combustion process by potentially causing corrosion, emission and slagging. On the other hand, botanical composition will affect anaerobic digestibility and thereby the biogas potential. In this thesis aboveground biomass from the Jena-Experiment plots was harvested in 2008 and 2009 and analysed for the most relevant chemical constituents effecting fuel quality and anaerobic digestibility. Regarding combustion, the following parameters were of main focus: higher heating value (HHV), gross energy yield (GE), ash content, ash softening temperature (AST), K, Ca, Mg, N, Cl and S content. For biogas production the following parameters were investigated: substrate specific methane yield (CH4 sub), area specific methane yield (CH4 area), crude fibre (CF), crude protein (CP), crude lipid (CL) and nitrogen-free extract (NfE). Furthermore, an improvement of the fuel quality was investigated through applying the Integrated generation of solid Fuel and Biogas from Biomass (IFBB) procedure. Through the specific setup of the Jena-Experiment it was possible to outline the changes of these parameters along two diversity gradients: (i) species richness (SR; 1 to 60 species) and (ii) functional group (grasses, legumes, small herbs and tall herbs) presence. This was a novel approach on investigating the bioenergy characteristic of extensive grassland biomass and gave detailed insight in the sward-composition¬ - bioenergy relations such as: (i) the most relevant SR effect was the increase of energy yield for both combustion (annual GE increased by 26% from SR8→16 and by 65% from SR8→60) and anaerobic digestion (annual CH4 area increased by 22% from SR8→16 and by 49% from SR8→60) through a strong interaction of SR with biomass yield; (ii) legumes play a key role for the utilization of grassland biomass for energy production as they increase the energy content of the substrate (HHV and CH4 sub) and the energy yield (GE and CH4 area); (iii) combustion is the conversion technique that will yield the highest energy output but requires an improvement of the solid fuel quality in order to reduce the risk of corrosion, emission and slagging related problems. This was achieved through applying the IFBB-procedure, with reductions in ash (by 23%), N (28%), K (85%), Cl (56%) and S (59%) and equal levels of concentrations along the SR gradient.

Measuring root traits in barley (Hordeum vulgare ssp vulgare and ssp spontaneum) seedlings using gel chambers, soil sacs and X-ray microtomography

Root characteristics of seedlings of five different barley genotypes were analysed in 2D using gel chambers, and in 3D using soil sacs that were destructively harvested and pots of soil that were assessed non-invasively using X-ray microtomography. After 5 days, Chime produced the greatest number of root axes (similar to 6) and Mehola significantly less (similar to 4) in all growing methods. Total root length was longest in GSH01915 and shortest in Mehola for all methods, but both total length and average root diameter were significantly larger for plants grown in gel chambers than those grown in soil. The ranking of particular growth traits (root number, root angular spread) of plants grown in gel plates, soil sacs and X-ray pots was similar, but plants grown in the gel chambers had a different order of ranking for root length to the soil-grown plants. Analysis of angles in soil-grown plants showed that Tadmore had the most even spread of individual roots and Chime had a propensity for non-uniform distribution and root clumping. The roots of Mehola were less well spread than the barley cultivars supporting the suggestion that wild and landrace barleys tend to have a narrower angular spread than modern cultivars. The three dimensional analysis of root systems carried out in this study provides insights into the limitations of screening methods for root traits and useful data for modelling root architecture.

Genes related to sex steroids, neural growth, and social-emotional behavior are associated with autistic traits, empathy, and Asperger syndrome

Genetic studies of autism spectrum conditions (ASC) have mostly focused on the "low functioning" severe clinical subgroup, treating it as a rare disorder. However, ASC is now thought to be relatively common ( approximately 1%), and representing one end of a quasi-normal distribution of autistic traits in the general population. Here we report a study of common genetic variation in candidate genes associated with autistic traits and Asperger syndrome (AS). We tested single nucleotide polymorphisms in 68 candidate genes in three functional groups (sex steroid synthesis/transport, neural connectivity, and social-emotional responsivity) in two experiments. These were (a) an association study of relevant behavioral traits (the Empathy Quotient (EQ), the Autism Spectrum Quotient (AQ)) in a population sample (n=349); and (b) a case-control association study on a sample of people with AS, a "high-functioning" subgroup of ASC (n=174). 27 genes showed a nominally significant association with autistic traits and/or ASC diagnosis. Of these, 19 genes showed nominally significant association with AQ/EQ. In the sex steroid group, this included ESR2 and CYP11B1. In the neural connectivity group, this included HOXA1, NTRK1, and NLGN4X. In the socio-responsivity behavior group, this included MAOB, AVPR1B, and WFS1. Fourteen genes showed nominally significant association with AS. In the sex steroid group, this included CYP17A1 and CYP19A1. In the socio-emotional behavior group, this included OXT. Six genes were nominally associated in both experiments, providing a partial replication. Eleven genes survived family wise error rate (FWER) correction using permutations across both experiments, which is greater than would be expected by chance. CYP11B1 and NTRK1 emerged as significantly associated genes in both experiments, after FWER correction (P<0.05). This is the first candidate-gene association study of AS and of autistic traits. The most promising candidate genes require independent replication and fine mapping.

Detecting local adaptation in widespread grassland species - the importance of scale and local plant community

1 Adaptation of plant populations to local environments has been shown in many species but local adaptation is not always apparent and spatial scales of differentiation are not well known. In a reciprocal transplant experiment we tested whether: (i) three widespread grassland species are locally adapted at a European scale; (ii) detection of local adaptation depends on competition with the local plant community; and (iii) local differentiation between neighbouring populations from contrasting habitats can be stronger than differentiation at a European scale. 2 Seeds of Holcus lanatus, Lotus corniculatus and Plantago lanceolata from a Swiss, Czech and UK population were sown in a reciprocal transplant experiment at fields that exhibit environmental conditions similar to the source sites. Seedling emergence, survival, growth and reproduction were recorded for two consecutive years. 3 The effect of competition was tested by comparing individuals in weeded monocultures with plants sown together with species from the local grassland community. To compare large-scale vs. small-scale differentiation, a neighbouring population from a contrasting habitat (wet-dry contrast) was compared with the 'home' and 'foreign' populations. 4 In P. lanceolata and H. lanatus, a significant home-site advantage was detected in fitness-related traits, thus indicating local adaptation. In L. corniculatus, an overall superiority of one provenance was found. 5 The detection of local adaptation depended on competition with the local plant community. In the absence of competition the home-site advantage was underestimated in P. lanceolata and overestimated in H. lanatus. 6 A significant population differentiation between contrasting local habitats was found. In some traits, this small-scale was greater than large-scale differentiation between countries. 7 Our results indicate that local adaptation in real plant communities cannot necessarily be predicted from plants grown in weeded monocultures and that tests on the relationship between fitness and geographical distance have to account for habitat-dependent small-scale differentiation. Considering the strong small-scale differentiation, a local provenance from a different habitat may not be the best choice in ecological restoration if distant populations from a more similar habitat are available.

Species divergence and trait convergence in experimental plant community assembly

Despite decades of research, it remains controversial whether ecological communities converge towards a common structure determined by environmental conditions irrespective of assembly history. Here, we show experimentally that the answer depends on the level of community organization considered. In a 9-year grassland experiment, we manipulated initial plant composition on abandoned arable land and subsequently allowed natural colonization. Initial compositional variation caused plant communities to remain divergent in species identities, even though these same communities converged strongly in species traits. This contrast between species divergence and trait convergence could not be explained by dispersal limitation or community neutrality alone. Our results show that the simultaneous operation of trait-based assembly rules and species-level priority effects drives community assembly, making it both deterministic and historically contingent, but at different levels of community organization.

Phyto-activity of biocides used to manipulate herbivory: tests of three pesticides on fourteen plant species

1. We tested three pesticides used for field manipulations of herbivory for direct phytoactive effects on the germination and growth of 14 herbaceous plant species selected to provide a range of life-history strategies and functional groups. 2. We report three companion experiments: (A) Two insecticides, chlorpyrifos (granular soil insecticide) and dimethoate (foliar spray), were applied in fully-factorial combination to pot-germinated individuals of 12 species. (B) The same fully-factorial design was used to test for direct effects on the germination of four herbaceous legumes. (C) The molluscicide, metaldehyde, was tested for direct effects on the germination and growth of six plant species. 3. The insecticides had few significant effects on growth and germination. Dimethoate acted only on growth stimulating Anisantha sterilis, Sonchus asper and Stellaria graminea. In contrast, chlorpyrifos acted on germination increasing the germination of Trifolium dubium and Trifolium pratense. There was also a significant interactive effect of chlorpyrifos and dimethoate on the germination of T pratense. However, all. effects were relatively small in magnitude and explanatory power. The molluscicide had no significant effect on plant germination or growth. 4. The small number and size of direct effects of the pesticides on plant performance is encouraging for the use of these pesticides in manipulative experiments on herbivory, especially for the molluscicide. However, a smatt number of direct (positive) effects of the insecticides on some plant species need to be taken into account when interpreting field manipulations of herbivory with these compounds, and emphasises the importance of conducting tests for direct phyto-active effects. (C) 2004 Elsevier GmbH. All rights reserved.

Climate vs. soil factors in local adaptation of two common plant species

Evolutionary theory suggests that divergent natural selection in heterogeneous environments can result in locally adapted plant genotypes. To understand local adaptation it is important to study the ecological factors responsible for divergent selection. At a continental scale, variation in climate can be important while at a local scale soil properties could also play a role. We designed an experiment aimed to disentangle the role of climate and ( abiotic and biotic) soil properties in local adaptation of two common plant species. A grass (Holcus lanatus) and a legume ( Lotus corniculatus), as well as their local soils, were reciprocally transplanted between three sites across an Atlantic-Continental gradient in Europe and grown in common gardens in either their home soil or foreign soils. Growth and reproductive traits were measured over two growing seasons. In both species, we found significant environmental and genetic effects on most of the growth and reproductive traits and a significant interaction between the two environmental effects of soil and climate. The grass species showed significant home site advantage in most of the fitness components, which indicated adaptation to climate. We found no indication that the grass was adapted to local soil conditions. The legume showed a significant home soil advantage for number of fruits only and thus a weak indication of adaptation to soil and no adaptation to climate. Our results show that the importance of climate and soil factors as drivers of local adaptation is species-dependent. This could be related to differences in interactions between plant species and soil biota.

Changing precipitation patterns alter plant community dynamics and succession in an ex-arable grassland

1. Changes in the frequency of extreme events, such as droughts, may be one of the most significant impacts of climate change for ecosystems. Models predict more frequent summer droughts in much of England: this paper investigates the impact on different types of plants in an ex-arable grassland community. 2. A long-term experiment simulated increased and decreased summer precipitation. Substantial interannual variation allowed the effects of summer drought to be tested in combination with wet and dry weather in other seasons. This is important, as climate models predict increased winter precipitation. 3. Total cover abundance in early summer increased with increasing water supply in the previous summer; there was no effect of winter precipitation. Productivity is therefore likely to decrease with more frequent summer droughts, with no mitigating effect of wetter winters. 4. The percentage cover of perennial grasses declined during a natural drought in 1995-97; this was exacerbated by the experimental drought treatment and reduced by supplemented rainfall. Simultaneously, short-lived ruderal species increased; this was greatest in drought treatments and least with supplemented rainfall. 4. These trends were subsequently reversed during several years of unusually wet weather, with perennial grasses increasing and short-lived forbs decreasing. This occurred even in experimentally droughted plots, and we propose that it resulted from rapid coverage of gaps during wet autumns and winters. 6. Deep-rooted species generally proved to be more drought resistant, but there were exceptions. 7. We conclude that increased frequency of summer droughts could have serious implications for the establishment and successional development of ex-arable grasslands. Increased winter precipitation would moderate the impact on species composition, but not on productivity.

Taxonomical vs. functional responses of bee communities to fire in two contrasting climatic regions

Valuable insights into mechanisms of community responses to environmental change can be gained by analysing in tandem the variation in functional and taxonomic composition along environmental gradients. We assess the changes in species and functional trait composition (i.e. dominant traits and functional diversity) of diverse bee communities in contrasting fire-driven systems in two climatic regions: Mediterranean (scrub habitats in Israel) and temperate (chestnut forests in southern Switzerland). In both climatic regions, there were shifts in species diversity and composition related to post-fire age. In the temperate region, functional composition responded markedly to fire; however, in the Mediterranean, the taxonomic response to fire was not matched by functional replacement. These results suggest that greater functional stability to fire in the Mediterranean is achieved by replacement of functionally similar species (i.e. functional redundancy) which dominate under different environmental conditions in the heterogeneous landscapes of the region. In contrast, the greater functional response in the temperate region was attributed to a more rapid post-fire vegetation recovery and shorter time-window when favourable habitat was available relative to the Mediterranean. Bee traits can be used to predict the functional responses of bee communities to environmental changes in habitats of conservation importance in different regions with distinct disturbance regimes. However, predictions cannot be generalized from one climatic region to another where distinct habitat configurations occur.

Phylogeny and the hierarchical organization of plant diversity

R. H. Whittaker's idea that plant diversity can be divided into a hierarchy of spatial components from alpha at the within-habitat scale through beta for the turnover of species between habitats to gamma along regional gradients implies the underlying existence of alpha, beta, and gamma niches. We explore the hypothesis that the evolution of a, (3, and gamma niches is also hierarchical, with traits that define the a niche being labile, while those defining a and 7 niches are conservative. At the a level we find support for the hypothesis in the lack of close significant phylogenetic relationship between meadow species that have similar a niches. In a second test, a niche overlap based on a variety of traits is compared between congeners and noncongeners in several communities; here, too, there is no evidence of a correlation between a niche and phylogeny. To test whether beta and gamma niches evolve conservatively, we reconstructed the evolution of relevant traits on evolutionary trees for 14 different clades. Tests against null models revealed a number of instances, including some in island radiations, in which habitat (beta niche) and elevational maximum (an aspect of the gamma niche) showed evolutionary conservatism.