Comparative mitochondrial genomics toward understanding genetics and evolution of arbuscular mycorrhizal fungi

Les champignons mycorhiziens arbusculaires (CMA) sont très répandus dans le sol où ils forment des associations symbiotiques avec la majorité des plantes appelées mycorhizes arbusculaires. Le développement des CMA dépend fortement de la plante hôte, de telle sorte qu'ils ne peuvent vivre à l'état saprotrophique, par conséquent ils sont considérés comme des biotrophes obligatoires. Les CMA forment une lignée évolutive basale des champignons et ils appartiennent au phylum Glomeromycota. Leurs mycélia sont formés d’un réseau d’hyphes cénocytiques dans lesquelles les noyaux et les organites cellulaires peuvent se déplacer librement d’un compartiment à l’autre. Les CMA permettent à la plante hôte de bénéficier d'une meilleure nutrition minérale, grâce au réseau d'hyphes extraradiculaires, qui s'étend au-delà de la zone du sol explorée par les racines. Ces hyphes possèdent une grande capacité d'absorption d’éléments nutritifs qui vont être transportés par ceux-ci jusqu’aux racines. De ce fait, les CMA améliorent la croissance des plantes tout en les protégeant des stresses biotiques et abiotiques. Malgré l’importance des CMA, leurs génétique et évolution demeurent peu connues. Leurs études sont ardues à cause de leur mode de vie qui empêche leur culture en absence des plantes hôtes. En plus leur diversité génétique intra-isolat des génomes nucléaires, complique d’avantage ces études, en particulier le développement des marqueurs moléculaires pour des études biologiques, écologiques ainsi que les fonctions des CMA. C’est pour ces raisons que les génomes mitochondriaux offrent des opportunités et alternatives intéressantes pour étudier les CMA. En effet, les génomes mitochondriaux (mt) publiés à date, ne montrent pas de polymorphismes génétique intra-isolats. Cependant, des exceptions peuvent exister. Pour aller de l’avant avec la génomique mitochondriale, nous avons besoin de générer beaucoup de données de séquençages de l’ADN mitochondrial (ADNmt) afin d’étudier les méchanismes évolutifs, la génétique des population, l’écologie des communautés et la fonction des CMA. Dans ce contexte, l’objectif de mon projet de doctorat consiste à: 1) étudier l’évolution des génomes mt en utilisant l’approche de la génomique comparative au niveau des espèces proches, des isolats ainsi que des espèces phylogénétiquement éloignées chez les CMA; 2) étudier l’hérédité génétique des génomes mt au sein des isolats de l’espèce modèle Rhizophagus irregularis par le biais des anastomoses ; 3) étudier l’organisation des ADNmt et les gènes mt pour le développement des marqueurs moléculaires pour des études phylogénétiques. Nous avons utilisé l’approche dite ‘whole genome shotgun’ en pyroséquençage 454 et Illumina HiSeq pour séquencer plusieurs taxons de CMA sélectionnés selon leur importance et leur disponibilité. Les assemblages de novo, le séquençage conventionnel Sanger, l’annotation et la génomique comparative ont été réalisés pour caractériser des ADNmt complets. Nous avons découvert plusieurs mécanismes évolutifs intéressant chez l’espèce Gigaspora rosea dans laquelle le génome mt est complètement remanié en comparaison avec Rhizophagus irregularis isolat DAOM 197198. En plus nous avons mis en évidence que deux gènes cox1 et rns sont fragmentés en deux morceaux. Nous avons démontré que les ARN transcrits les deux fragments de cox1 se relient entre eux par épissage en trans ‘Trans-splicing’ à l’aide de l’ARN du gene nad5 I3 qui met ensemble les deux ARN cox1.1 et cox1.2 en formant un ARN complet et fonctionnel. Nous avons aussi trouvé une organisation de l’ADNmt très particulière chez l’espèce Rhizophagus sp. Isolat DAOM 213198 dont le génome mt est constitué par deux chromosomes circulaires. En plus nous avons trouvé une quantité considérable des séquences apparentées aux plasmides ‘plasmid-related sequences’ chez les Glomeraceae par rapport aux Gigasporaceae, contribuant ainsi à une évolution rapide des ADNmt chez les Glomeromycota. Nous avons aussi séquencé plusieurs isolats de l’espèces R. irregularis et Rhizophagus sp. pour décortiquer leur position phylogénéque et inférer des relations évolutives entre celles-ci. La comparaison génomique mt nous montré l’existence de plusieurs éléments mobiles comme : des cadres de lecture ‘open reading frames (mORFs)’, des séquences courtes inversées ‘short inverted repeats (SIRs)’, et des séquences apparentées aux plasimdes ‘plasmid-related sequences (dpo)’ qui impactent l’ordre des gènes mt et permettent le remaniement chromosomiques des ADNmt. Tous ces divers mécanismes évolutifs observés au niveau des isolats, nous permettent de développer des marqueurs moléculaires spécifiques à chaque isolat ou espèce de CMA. Les données générées dans mon projet de doctorat ont permis d’avancer les connaissances fondamentales des génomes mitochondriaux non seulement chez les Glomeromycètes, mais aussi de chez le règne des Fungi et les eucaryotes en général. Les trousses moléculaires développées dans ce projet peuvent servir à des études de la génétique des populations, des échanges génétiques et l’écologie des CMA ce qui va contribuer à la compréhension du rôle primorial des CMA en agriculture et environnement.

Addition of exogenous polypeptides on the mammalian reovirus outer capsid using reverse genetics

Addition of exogenous peptide sequences on viral capsids is a powerful approach to study the process of viral infection or to retarget viruses toward defined cell types. Until recently, it was not possible to manipulate the genome of mammalian reovirus and this was an obstacle to the addition of exogenous sequence tags onto the capsid of a replicating virus. This obstacle has now been overcome by the advent of the plasmid-based reverse genetics system. In the present study, reverse genetics was used to introduce different exogenous peptides, up to 40 amino acids long, at the carboxyl-terminal end of the σ1 outer capsid protein. The tagged viruses obtained were infectious, produce plaques of similar size, and could be easily propagated at hight titers. However, attempts to introduce a 750 nucleotides-long sequence failed, even when it was added after the stop codon, suggesting a possible size limitation at the nucleic acid level.

Étude exploratoire sur les origines du peuplement de l’île de Madagascar : une approche de craniométrie comparative appliquée sur des populations modernes

Les origines du peuplement de l’île de Madagascar ne sont encore que partiellement explorées à l’heure actuelle. Différentes populations ont contribué au peuplement de l’île, de nombreuses théories sur les origines de ce peuplement ont émergé et varient grandement selon les sources consultées. Selon l’archéologie et l’anthropologie culturelle, l’arrivée des premiers peuples remonterait à deux millénaires avant notre ère et plusieurs strates de vagues migratoires venues d’Afrique et d’Asie se sont succédées. Pour une vision complète du peuplement de toute l’île, ce sont les études en linguistique et en génétique qui ont donné les meilleures pistes en s’orientant vers une origine à prédominance indonésienne plutôt qu’africaine. Il reste cependant à confronter ces données diverses à celles issues de l’approche phénotypique, qui est peu utilisée. Mon objectif est donc d’explorer cette hypothèse à partir des données craniométriques, et ainsi de tester les modèles de peuplement proposés grâce à d’autres approches. Cet échantillon malgache (N=207) a été subdivisé sur la base de diverses données (géographie, ethnies et affiliations linguistiques). Après des analyses intra-groupe et intergroupes, ce dernier a été comparé à d’autres données craniométriques personnelles et publiées (N=1184). Deux types d’approches statistiques (multivariées classiques et issues de l’approche de la génétique des populations ou RMET) ont été utilisées afin d’obtenir des paramètres diversifiés et complémentaires. Les résultats issus des deux approches tendent vers une origine mixte (Afrique et Asie), dont la prépondérance varie en fonction de la région et du sexe. En effet, les hommes malgaches ont une origine triple (sud de l’Asie du Sud-est, sud de l’Afrique et côtes sud-est africaines), alors que les femmes ont plutôt une origine double (Afrique et Asie) selon l’approche multivariée classique. D’après les analyses RMET, on note que les individus des régions du nord et de l’est de l’île se rapprochent des populations de Tanzanie et les Malgaches présentent des similarités avec les populations indiennes. De plus, on remarque que les Malgaches du groupe nord présentent par rapport aux autres groupes un degré d’hétérogénéité plus élevé (Fst). Ce phénomène est dû probablement à des apports de populations plus diverses dès le début du peuplement de l’île dans cette région. Cette étude, basée sur un petit échantillon, confirme néanmoins les thèses antérieures sur la diversité du peuplement malgache et de plus elle démontre que les composantes prédominantes (Afrique ou Asie) varient selon les régions et le sexe.

Studies on biochemical genetics of the grey mullet Mugil cephalus linnaeus

The thesis deals with the results of an investigation on the "BIOCHEMICAL GENETICS OF MUGIL CEPHALUS" from Cochin, Madras and Orissa. It is presented under the following major headings: Introduction, Review of Literature, Materials and Methods, Results, Discussions, Conclusions, Recommendations, Summary and References.The introduction gives a brief account of historical and modern back ground on the stock concept in fisheries research and management, followed by the importance and potential role of biochemical genetics in the identification of natural units of fisheries management. In the review of literature published reports relevant to biochemical genetics with special reference to that of general proteins and enzyme systems of fish populations were considered. A detailed account of the source of experimental specimens, mode of collection, transportation, sample extraction, gel preparation/gel electrophoresis, buffer systems, staining procedures of proteins/enzymes, standardization of experiments, interpretation of electrophoretic data using basic formulae etc. are given in the materials and methods section. Four important conclusions were drawn on the basis of the results of the present investigation. Three recommendations were also made on the basis of evaluation of the results.

Biochemical Genetics Of Selected Commercially Important Penaeid Prawns

‘Biochemical genetics of selected commercially important penaeid prawns‘ dloted was carried out by collecting samples from different important fishing ceatres of India and the practical work was carried out in the Research Centre of CMFRI laboratories attached with those places. On the whole, in crustacea little importance has been given so far in finding out tin genetic characteristics of different species, genetic variation within and between species and ontogenetic variations in lobsters, prawns and other crustaceans. Prawn is caunercially important group where very little attention had been given so far to find out the racial divergence which may exist in cufferent species. with the increased foreign exchange earning and consequent indiscriminate over exploitation of existing resources of prawns resulting in depletion of the marine rescurces, alternative ways and augmenting production has become essential. In this connection genetic manipulation of the broodstock will surely bring about the heterogenous characters to multiply production. In order to understand racial fragmentation of sane of the coumercially important prawns such as Pengeus ggdicus and Parggenagsis sgliferg the isozyme studies were carried out. Qatogenetic variation of g. indicus showed stage specific electrophoretic variation. Inter species variation studies was carried out for the closely aligned Penaeus species

On the use of principal components in contemporany population genetics: a case study

In human Population Genetics, routine applications of principal component techniques are often required. Population biologists make widespread use of certain discrete classifications of human samples into haplotypes, the monophyletic units of phylogenetic trees constructed from several single nucleotide bimorphisms hierarchically ordered. Compositional frequencies of the haplotypes are recorded within the different samples. Principal component techniques are then required as a dimension-reducing strategy to bring the dimension of the problem to a manageable level, say two, to allow for graphical analysis. Population biologists at large are not aware of the special features of compositional data and normally make use of the crude covariance of compositional relative frequencies to construct principal components. In this short note we present our experience with using traditional linear principal components or compositional principal components based on logratios, with reference to a specific dataset

Elemental analysis of New Zealand Nephrite Jade (pounamu) for forensic purposes

Pounamu (NZ jade), or nephrite, is a protected mineral in its natural form following the transfer of ownership back to Ngai Tahu under the Ngai Tahu (Pounamu Vesting) Act 1997. Any theft of nephrite is prosecutable under the Crimes Act 1961. Scientific evidence is essential in cases where origin is disputed. A robust method for discrimination of this material through the use of elemental analysis and compositional data analysis is required. Initial studies have characterised the variability within a given nephrite source. This has included investigation of both in situ outcrops and alluvial material. Methods for the discrimination of two geographically close nephrite sources are being developed. Key Words: forensic, jade, nephrite, laser ablation, inductively coupled plasma mass spectrometry, multivariate analysis, elemental analysis, compositional data analysis

Polimorfismos del gen Butirilcolinesterasa responsables de reacciones adversas en pacientes consumidores de “cocaína”

La butirilcolinesterasa humana (BChE; EC 3.1.1.8) es una enzima polimórfica sintetizada en el hígado y en el tejido adiposo, ampliamente distribuida en el organismo y encargada de hidrolizar algunos ésteres de colina como la procaína, ésteres alifáticos como el ácido acetilsalicílico, fármacos como la metilprednisolona, el mivacurium y la succinilcolina y drogas de uso y/o abuso como la heroína y la cocaína. Es codificada por el gen BCHE (OMIM 177400), habiéndose identificado más de 100 variantes, algunas no estudiadas plenamente, además de la forma más frecuente, llamada usual o silvestre. Diferentes polimorfismos del gen BCHE se han relacionado con la síntesis de enzimas con niveles variados de actividad catalítica. Las bases moleculares de algunas de esas variantes genéticas han sido reportadas, entre las que se encuentra las variantes Atípica (A), fluoruro-resistente del tipo 1 y 2 (F-1 y F-2), silente (S), Kalow (K), James (J) y Hammersmith (H). En este estudio, en un grupo de pacientes se aplicó el instrumento validado Lifetime Severity Index for Cocaine Use Disorder (LSI-C) para evaluar la gravedad del consumo de “cocaína” a lo largo de la vida. Además, se determinaron Polimorfismos de Nucleótido Simple (SNPs) en el gen BCHE conocidos como responsables de reacciones adversas en pacientes consumidores de “cocaína” mediante secuenciación del gen y se predijo el efecto delos SNPs sobre la función y la estructura de la proteína, mediante el uso de herramientas bio-informáticas. El instrumento LSI-C ofreció resultados en cuatro dimensiones: consumo a lo largo de la vida, consumo reciente, dependencia psicológica e intento de abandono del consumo. Los estudios de análisis molecular permitieron observar dos SNPs codificantes (cSNPs) no sinónimos en el 27.3% de la muestra, c.293A>G (p.Asp98Gly) y c.1699G>A (p.Ala567Thr), localizados en los exones 2 y 4, que corresponden, desde el punto de vista funcional, a la variante Atípica (A) [dbSNP: rs1799807] y a la variante Kalow (K) [dbSNP: rs1803274] de la enzima BChE, respectivamente. Los estudios de predicción In silico establecieron para el SNP p.Asp98Gly un carácter patogénico, mientras que para el SNP p.Ala567Thr, mostraron un comportamiento neutro. El análisis de los resultados permite proponer la existencia de una relación entre polimorfismos o variantes genéticas responsables de una baja actividad catalítica y/o baja concentración plasmática de la enzima BChE y algunas de las reacciones adversas ocurridas en pacientes consumidores de cocaína.

Cell division and genetics.

Este título pertenece a una serie que ofrece en profundidad una visión de las células en todo el mundo vivo, su estructura y los procesos en que se basa la vida en la Tierra. Explica lo que ocurre cuando las células se dividen. La división celular es la manera en que los organismos crecen. Aun cuando es un organismo totalmente desarrollado, algunas células continúan dividiendse para sustituir a aquellas que han envejecido o se han dañado. Explora la relación entre los cromosomas, los genes y el ADN. A continuación, examina la forma especial de la división celular que participa en la reproducción, sus características y cómo se transmiten de una generación a otra. Se analizan cuestiones éticas relacionadas con la investigación con células. Tiene índice, glosario, referencias bibliográficas y un cuadro con código genético.

CCEA A2 unit 2 Biology : biochemistry, genetics and evolutionary trends.

Guía de revisión para alumnos de educación secundaria de segundo ciclo que estén preparando el examen CCEA (Council for the Curriculum Examinations and Assessment) en el nivel A2 del área de biología. Está dividido en tres secciones: una introducción con orientación y consejos sobre el examen; una guía de contenidos con un resumen de las materias y conceptos básicos necesarios para superar la prueba organizados en ocho temas (respiración, fotosíntesis, ADN, tecnología genética, genes y patrones de herencia, genética de poblaciones, evolución y especiación, reino plantae y reino animal); y un apartado con dos ejemplos de exámenes y dos juegos de respuestas reales de alumnos comentadas por un examinador.

Functional Genetics of Suberin: The Role of CYP86A33 and StKCS6 in potato tuber periderm

La caracterització funcional de dos gens en la peridermis, la ω hidroxilasa d'àcids grassos CYP86A33 -candidata per la funcionalització del carboni ω-terminal dels monòmers alifàtics de la suberina- i la ketoacyl-CoA sintasa StKCS6 -candidata per elongar àcids grassos o derivats llargs de suberina i ceres- es realitza per silenciament per RNA d'interferència en patata. La deficiència de CYP86A33 comporta una gran reducció dels monòmers principals de la suberina, l'àcid gras ω-hidroxilat i l'α,ω-diàcid C18:1, juntament amb una reducció total de la quantitat de suberina del 60%. Aquesta deficiència altera l'estructura lamel·lar típica de la suberina, així com també la funció barrera de la peridermis. La deficiència en StKCS6 comporta que els monòmers de la suberina de 28 carbonis o més llargs es redueixin i que els de 26 carbonis o més curts s'incrementin. Aquesta deficiència suggereix que la llargada dels compostos alifàtics pot contribuir a les propietats impermeabilitzants de la peridermis.

Molecular genetics of cork formation

La peridermis és una estructura complexa que protegeix els òrgans vegetals madurs (secundaris) i les zones que han sofert ferides de la pèrdua d'aigua i dels patògens. Aquesta funció barrera és deguda al fel·lema o súber, un teixit format per cèl·lules suberificades. Tant el fel·lema com la suberina són crucials per la vida de les plantes terrestres, però pràcticament no es coneix res dels processos moleculars que regulen la seva formació, probablement degut a la manca de models adequats. En aquesta tesi s'han identificat i caracteritzat gens induïts al fel·lema mitjançant la combinació de dues plantes models. L'escorça d'alzina surera (Quercus suber) s'ha utilitzat per aïllar gens candidats de la formació del fel·lema i per investigar el comportament d'alguns d'aquests gens durant l'estació de creixement, mentre que la pela de la patata (Solanum tuberosum) s'ha utilitzat en estudis de genètica reversa per demostrar la funció d'alguns gens reguladors al fel·lema.

A orientação homossexual e as investigações acerca da existência de componentes biológicos e genéticos determinantes; The homosexual orientation and investigations about the existence of components biological and genetics determinants

The male and female homosexual orientation has substantial prevalence in humans and can be explained by determinants of various levels: biological, genetic, psychological, social and cultural. However, the biological and genetic evidence have been the main hypotheses tested in scientific research in the world. This article aims to review research studies about the existence of genetic and biological evidence that determine homosexual orientation. Was conducted a review of the literature, using the database MedLine/PubMed and Google scholar. The papers and books were searched in Portuguese and English, using the following keywords: sexual orientation, sexual behavior, homosexuality, developmental Biology and genetics. Was selected papers of the last 22 years. Were found five main theories about the biological components: (1) fraternal birth order, (2) brain androgenization and 2D:4D ratio; (3) brain activation by pheromones; and (4) epigenetic inheritance; and four theories about the genetic components: (1) genetic polymorphism; (2) pattern of X-linked inheritance; (3) monozygotic twins; and (4) sexual antagonistic selection. Concluded that there were many scientific evidence found over time to explain some of biological and genetic components of homosexuality, especially in males. However, today, there is no definitive explanation about what are the determinants of homosexual orientation components.