Spatial and temporal flower presentation in Apiaceae-Apioideae

Alle Doldengewächse (Apiaceae), darunter die größte, weltweit verbreitete Unterfamilie der Apioideen, weisen in ihren Blütenständen sehr einheitliche Merkmale auf. Die ‚Doppeldolden´ werden aus kleinen, weißen oder gelben Blüten gebildet und von vielen unspezialisierten Insekten besucht. Der uniforme Eindruck, der damit erweckt wird, ist unter Umständen ein Grund, dass die zugrundeliegende Morphologie bislang wenig untersucht wurde. Gegenstand der vorliegenden Dissertation ist es daher, die ‚verborgene Diversität´ im Blütenstandsbereich der Apiaceae -Apioideen mit dem Ziel darzustellen, den Einfluss der Architektur der Pflanzen auf die Art der Blütenpräsentation in Raum und Zeit und damit auf das Reproduktionssystem der Art zu ermitteln. Im ersten Kapitel zeigt der Vergleich von neun ausgewählten Arten, dass in den selbstfertilen und unspezifisch bestäubten Pflanzen durch Synchronisation und Rhythmik in der Präsentation von Blüten Fremdbefruchtung gefördert wird. Entweder durchlaufen die Pflanzen dabei nur eine getrennte männliche und weibliche Blühphase (Xanthoselinum alsaticum) oder der moduläre Bau der Pflanzen führt zu einer Folge männlicher und weiblicher Blühphasen (multizyklische Dichogamie). Die Diözie in Trinia glauca kann in diesem Zusammenhang als eine Trennung der Blühphasen auf verschiedengeschlechtliche Individuen gesehen werden. Für die andromonözischen Arten wird gezeigt, dass der Anteil funktional männlicher Blüten mit steigender Doldenordnung nicht einheitlich zu- oder abnimmt. Dadurch fungieren die Pflanzen zu verschiedenen Zeiten und mit unterschiedlicher Stärke eher als Pollenrezeptoren oder Pollendonatoren. Es wird deutlich, dass das ‚uniforme Muster‘ der Apioideen mit Dolden verschiedener Ordnungen, dichogamen Blüten und deren diversen Geschlechtsausbildungen ein komplexes Raum-Zeit-Gefüge zur Optimierung des Reproduktionssystems darstellt. Das zweite Kapitel stellt die Ergebnisse von Manipulationsexperimenten (Handbestäubung, Bestäuberabschirmung, Entfernen von Dolden niedriger Ordnung) an Chaerophyllum bulbosum dar, die zeigen, dass das Raum-Zeit-Gefüge in der Präsentation der Blüten der Art erlaubt, flexibel auf Umwelteinflüsse zu reagieren. Es stellt sich heraus, dass mechanische Beschädigungen kaum Einfluss auf den Andromonöziegrad und prozentualen Fruchtansatz der Individuen nehmen. Grundvoraussetzung der Reaktionsfähigkeit ist wiederum deren modulärer Bau. Dieser erlaubt es den Pflanzen, zusammen mit dem andromonöziebedingten Reservoir an - geschlechtlich flexiblen - männlichen Blüten, in den später angelegten Dolden fehlenden Fruchtansatz der Blüten früh blühender Dolden zu kompensieren. Im dritten Kapitel wird eine vergleichende Merkmalsanalyse an 255 Apioideen-Arten vorgelegt, die alle Verwandtschaftskreise, Wuchsformen und Verbreitungsgebiete der Gruppe repräsentieren. Ziel der Analyse war die Identifizierung von Merkmalssyndromen, die den Zusammenhang zwischen Architektur und Reproduktionssystem verdeutlichen sollten. Interessanterweise sind die einzigen Merkmale, die miteinander einhergehen, Protogynie und die graduelle Abnahme männlicher Blüten mit steigender Doldenordnung. Alle anderen Merkmale variieren unabhängig voneinander und erzeugen auf vielen verschiedenen Wegen immer wieder das gleiche Funktionsmuster, das als ‚breeding syndrome‘ der Apioideae gedeutet werden kann. Die Arbeit leistet einen wichtigen Beitrag zum Verständnis der Blütenstände der Apiaceen und darüber hinaus zu morphologischer Variation in ‚unspezialisierten‘ Reproduktionssystemen. Offensichtlich liegt in den Apioideen der Selektionsdruck auf der Aufrechterhaltung der generalisistischen Bestäubung und überprägt alle morphologisch-phylogenetischen Merkmalsvarianten.

Subordinate removal affects parental investment, but not offspring survival in a cooperative cichlid

Summary Subordinates in cooperative breeding systems may provide help to dominant pairs, who can benefit by either an increased total investment in their current brood or a reduced personal contribution to this investment. In the social cichlid Julidochromis ornatus, one large male subordinate generally spends 90% of his time in close proximity to the breeding shelter, whereas the dominants only spend 50% of their time close to the shelter. We experimentally removed the large subordinate for 30 days (approximating one breeding cycle) to study the investment strategies of dominants and the effects on offspring survival, while accounting for subordinate immigration. Experimental groups were compared with control groups, from which subordinates were also caught but not removed. On day one following removal, we tested whether dominants overcompensated, fully compensated or undercompensated for absence of the subordinate on several parental behaviours. Moreover, we tested whether the pairs' potential compensatory behaviour remained high seven days following large subordinate removal. One day following removal, dominants increased their time spent in the territory and their frequency of breeding shelter visits and defence, compared with the pre-removal phase and control groups. The dominant pair overcompensated for the loss of subordinate help in their breeding shelter visits, fully compensated in defence and undercompensated their time spent in the territory. Seven days after large subordinate removal, behavioural differences between treatments had disappeared. However, when distinguishing between groups with or without a new immigrant subordinate, dominant pairs only diminished investment in the presence of an immigrant, suggesting a compensatory role of the large subordinate. Finally, survival of juvenile group members was not affected by the treatment. Our experiments indicate that the presence of a large subordinate does not increase the dominant pairs' current reproductive success, but instead allows them to reduce their personal contribution to investment in the current brood. In addition, we illustrate that dominants may show strikingly different compensatory responses depending on the type of behaviour and emphasize the importance of immigrant subordinates to relieve dominants from costly compensatory responses in cooperative breeding systems.

Geographic variation in floral allometry suggests repeated transitions between selfing and outcrossing in a mixed mating plant

• Premise of the study: Isometric and allometric scaling of a conserved floral plan could provide a parsimonious mechanism for rapid and reversible transitions between breeding systems. This scaling may occur during transitions between predominant autogamy and xenogamy, contributing to the maintenance of a stable mixed mating system. • Methods: We compared nine disjunct populations of the polytypic, mixed mating species Oenothera flava (Onagraceae) to two parapatric relatives, the obligately xenogamous species O. acutissima and the mixed mating species O. triloba. We compared floral morphology of all taxa using principal component analysis (PCA) and developmental trajectories of floral organs using ANCOVA homogeneity of slopes. • Key results: The PCA revealed both isometric and allometric scaling of a conserved floral plan. Three principal components (PCs) explained 92.5% of the variation in the three species. PC1 predominantly loaded on measures of floral size and accounts for 36% of the variation. PC2 accounted for 35% of the variation, predominantly in traits that influence pollinator handling. PC3 accounted for 22% of the variation, primarily in anther–stigma distance (herkogamy). During O. flava subsp. taraxacoides development, style elongation was accelerated relative to anthers, resulting in positive herkogamy. During O. flava subsp. flava development, style elongation was decelerated, resulting in zero or negative herkogamy. Of the two populations with intermediate morphology, style elongation was accelerated in one population and decelerated in the other. • Conclusions: Isometric and allometric scaling of floral organs in North American Oenothera section Lavauxia drive variation in breeding system. Multiple developmental paths to intermediate phenotypes support the likelihood of multiple mating system transitions.

Relación entre la composición química corporal, la fertilidad y la prolificidad en conejas primíparas.

En este trabajo se ha estudiado el efecto de la composición química corporal, estimada mediante el método de impedancia bioeléctrica (BIA) en la primera y segunda inseminación artificial (IA), sobre la fertilidad y la prolificidad de conejas primíparas. Se utilizaron los datos de 137 conejas procedentes de dos granjas que utilizaban dos genéticas distintas (UPV e Hyplus) y tres ritmos reproductivos (R4: inseminación a los 4 días tras el parto y destete a los 28 días, R11: inseminación a los 11 días postparto y destete a 35 días y R14: inseminación a los 14 días tras el parto y destete a los 42 días). La fertilidad media observada en el segundo parto fue de un 56,2% y el porcentaje de nacidos vivos, sobre los nacidos totales, fue de un 87,5%, no encontrándose diferencias entre los ritmos utilizados. El aumento de la proporción de proteína corporal, grasa y energía en la primera IA tuvieron un efecto positivo (P=0,007; P=0,03 y P<0,001, respectivamente) sobre la fertilidad del segundo parto. Igualmente, un mayor contenido en grasa (P<0,001) y energía (P<0,001) en la segunda IA también incrementaron la fertilidad del segundo parto. El incremento del ratio proteína/energía corporal de las conejas, determinado en las dos IA, tuvo un efecto negativo sobre la fertilidad en el segundo parto (P<0,001), observándose mejores resultados en conejas con 12 g proteína/MJ respecto a otras con valores superiores. El porcentaje de nacidos vivos (P<0,001), sobre los nacidos totales, aumentó con la proporción de proteína de las conejas en el momento de la segunda IA, pero esta última no tuvo efecto sobre la fertilidad. This study evaluated the effect of chemical body composition at first and second artificial inseminations (AI), determined by bioelectric impedance technique (BIA), on fertility and prolificacy of primiparous rabbit does. Data of 137 does from two farms using two different genetics (UPV and Hyplus) and three breeding systems were analyzed. Fertility was 56.2 % and the percentage of kits born alive over total born was 87.5 %. Breeding system had no effect on fertility or the percentage of kits born alive. Higher body protein, fat and energy of the rabbit doe at first artificial insemination (AI) increased the fertility in the second parity (P=0.007, P=0.03 and P<0.001 respectively). Fat and energy content of the doe at the second AI affected positively fertility in the second parity (P<0.001 and P<0.001 respectively), while protein influenced positively only prolificacy (P<0.001). The increase of the ratio protein/energy in both AI moments had a negative influence on fertility in the second parity (P<0.001), rabbit does with 12 g protein/MJ showed a higher fertility than those with higher values

Integration of socioeconomic and genetic aspects involved in the conservation of animal genetic resources = Integración de aspectos socioeconómicos y genéticos involucrados en la conservación de recursos genéticos animales

El sector ganadero está siendo gradualmente dominado por sistemas intensivos y especializados en los que los factores de producción están controlados y en los que los caracteres productivos son los criterios principales para la selección de especies y razas. Entretanto, muchos de los bienes y servicios que tradicionalmente suministraba el ganado, tales como los fertilizantes, la tracción animal o materias primas para la elaboración vestimenta y calzado están siendo reemplazados por productos industriales. Como consecuencia de ambos cambios, las razas seleccionadas intensivamente, las cuales están estrechamente ligadas a sistemas agrícolas de alta producción y altos insumos, han desplazado a muchas razas autóctonas, en las que la selección prácticamente ha cesado o es muy poco intensa. Actualmente existe una mayor conciencia social sobre la situación de las razas autóctonas y muchas funciones del ganado que previamente habían sido ignoradas están siendo reconocidas. Desde hace algunas décadas, se ha aceptado internacionalmente que las razas de ganado cumplen funciones económicas, socio-culturales, medioambientales y de seguridad alimentaria. Por ello, diferentes organismos internacionales han reconocido que la disminución de los recursos genéticos de animales domésticos (RGADs) es un problema grave y han recomendado su conservación. Aun así, la conservación de RGADs es un tema controvertido por la dificultad de valorar las funciones del ganado. Esta valoración es compleja debido que los RGADs tiene una doble naturaleza privada - pública. Como algunos economistas han subrayado, el ganado es un bien privado, sin embargo debido a algunas de sus funciones, también es un bien público. De esta forma, el aumento del conocimiento sobre valor de cada una de sus funciones facilitaría la toma de decisiones en relación a su conservación y desarrollo. Sin embargo, esta valoración es controvertida puesto que la importancia relativa de las funciones del ganado varía en función del momento, del lugar, de las especies y de las razas. El sector ganadero, debido a sus múltiples funciones, está influenciado por factores técnicos, medioambientales, sociales, culturales y políticos que están interrelacionados y que engloban a una enorme variedad de actores y procesos. Al igual que las funciones del ganado, los factores que afectan a su conservación y desarrollo están fuertemente condicionados por localización geográfica. Asimismo, estos factores pueden ser muy heterogéneos incluso dentro de una misma raza. Por otro lado, es razonable pensar que el ganadero es el actor principal de la conservación de razas locales. Actualmente, las razas locales están siendo Integration of socioeconomic and genetic aspects involved in the conservation of animal genetic resources 5 explotadas por ganaderos muy diversos bajo sistemas de producción también muy diferentes. Por todo ello, es de vital importancia comprender y evaluar el impacto que tienen las motivaciones, y el proceso de toma de decisiones de los ganaderos en la estructura genética de las razas. En esta tesis doctoral exploramos diferentes aspectos sociales, económicos y genéticos involucrados en la conservación de razas locales de ganado vacuno en Europa, como ejemplo de RGADs, esperando contribuir al entendimiento científico de este complejo tema. Nuestro objetivo es conseguir una visión global de los procesos subyacentes en la conservación y desarrollo de estas razas. Pretendemos ilustrar como se pueden utilizar métodos cuantitativos en el diseño y establecimiento de estrategias de conservación y desarrollo de RGADs objetivas y adecuadas. En primer lugar, exploramos el valor económico total (VET) del ganado analizando sus componentes públicos fuera de mercado usando como caso de estudio la raza vacuna Alistana-Sanabresa (AS). El VET de cualquier bien está formado por componentes de uso y de no-uso. Estos últimos incluyen el valor de opción, el valor de herencia y el valor de existencia. En el caso del ganado local, el valor de uso directo proviene de sus productos. Los valores de uso indirecto están relacionados con el papel que cumple las razas en el mantenimiento de los paisajes y cultura rural. El valor de opción se refiere a su futuro uso potencial y el valor de herencia al uso potencial de las generaciones venideras. Finalmente, el valor de existencia está relacionado con el bienestar que produce a la gente saber que existe un recurso específico. Nuestro objetivo fue determinar la importancia relativa que tienen los componentes fuera de mercado sobre el VET de la raza AS. Para ello evaluamos la voluntad de la gente a pagar por la conservación de la AS mediante experimentos de elección (EEs) a través de encuestas. Estos experimentos permiten valorar individualmente los distintos componentes del VET de cualquier bien. Los resultados los analizamos mediante de uso de modelos aleatorios logit. Encontramos que las funciones públicas de la raza AS tienen un valor significativo. Sus valores más importantes son el valor de uso indirecto como elemento cultural Zamorano y el valor de existencia (ambos representaron el 80% de VET). Además observamos que el valor que gente da a las funciones públicas de la razas de ganado dependen de sus características socioeconómicas. Los factores que condicionaron la voluntad a pagar para la conservación de la raza AS fueron el lugar de residencia (ciudad o pueblo), el haber visto animales de la raza o haber consumido sus productos y la actitud de los encuestados ante los conflictos entre el desarrollo económico y el medioambiente. Por otro lado, encontramos que no todo el mundo tiene una visión completa e integrada de todas las funciones públicas de la raza AS. Por este motivo, los programas o actividades de concienciación sobre su estado deberían hacer hincapié en este aspecto. La existencia de valores públicos de la raza AS implica que los ganaderos deberían recibir compensaciones económicas como pago por las funciones públicas que cumple su raza local. Las compensaciones asegurarían un tamaño de población que permitiría que la raza AS siga realizando estas funciones. Un mecanismo para ello podría ser el desarrollo del turismo rural relacionado con la raza. Esto aumentaría el valor de uso privado mientras que supondría un elemento añadido a las estrategias de conservación y desarrollo. No obstante, los ganaderos deben analizar cómo aprovechar los nichos de mercado existentes, así como mejorar la calidad de los productos de la raza prestando especial atención al etiquetado de los mismos. Una vez evaluada la importancia de las funciones públicas de las razas locales de ganado, analizamos la diversidad de factores técnicos, económicos y sociales de la producción de razas locales de ganado vacuno existente en Europa. Con este fin analizamos el caso de quince razas locales de ocho países en el contexto de un proyecto de colaboración internacional. Investigamos las diferencias entre los países para determinar los factores comunes clave que afectan a la viabilidad de las razas locales. Para ello entrevistamos mediante cuestionarios a un total de 355 ganaderos en las quince razas. Como indicador de viabilidad usamos los planes de los ganaderos de variación del tamaño de las ganaderías. Los cuestionarios incluían diferentes aspectos económicos, técnicos y sociales con potencial influencia en las dinámicas demográficas de las razas locales. Los datos recogidos los analizamos mediante distintas técnicas estadísticas multivariantes como el análisis discriminante y la regresión logística. Encontramos que los factores que afectan a la viabilidad de las razas locales en Europa son muy heterogéneos. Un resultado reseñable fue que los ganaderos de algunos países no consideran que la explotación de su raza tenga un alto valor social. Este hecho vuelve a poner de manifiesto la importancia de desarrollar programas Europeos de concienciación sobre la importancia de las funciones que cumplen las razas locales. Además los países analizados presentaron una alta variabilidad en cuanto a la importancia de los mercados locales en la distribución de los productos y en cuanto al porcentaje en propiedad del total de los pastos usados en las explotaciones. Este estudio reflejó la variabilidad de los sistemas y medios de producción (en el sentido socioeconómico, técnico y ecológico) que existe en Europa. Por ello hay que ser cautos en la implementación de las políticas comunes en los diferentes países. También encontramos que la variabilidad dentro de los países puede ser elevada debido a las diferencias entre razas, lo que implica que las políticas nacionales deber ser suficientemente flexibles para adaptarse a las peculiaridades de cada una de las razas. Por otro lado, encontramos una serie de factores comunes a la viabilidad de las razas en los distintos países; la edad de los ganaderos, la colaboración entre ellos y la apreciación social de las funciones culturales, medioambientales y sociales del ganado local. El envejecimiento de los ganaderos de razas locales no es solo un problema de falta de transferencia generacional, sino que también puede suponer una actitud más negativa hacia la inversión en las actividades ganaderas y en una menor capacidad de adaptación a los cambios del sector. La capacidad de adaptación de los ganaderos es un factor crucial en la viabilidad de las razas locales. Las estrategias y políticas de conservación comunes deben incluir las variables comunes a la viabilidad de las razas manteniendo flexibilidad suficiente para adaptarse a las especificidades nacionales. Estas estrategias y políticas deberían ir más allá de compensación económica a los ganaderos de razas locales por la menor productividad de sus razas. Las herramientas para la toma de decisiones ayudan a generar una visión amplia de la conservación y desarrollo de las razas locales. Estas herramientas abordan el diseño de estrategias de conservación y desarrollo de forma sistemática y estructurada. En la tercera parte de la tesis usamos una de estas herramientas, el análisis DAFO (Debilidades, Amenazas, Fortalezas y Oportunidades), con este propósito, reconociendo que la conservación de RGADs depende de los ganaderos. Desarrollamos un análisis DAFO cuantitativo y lo aplicamos a trece razas locales de ganado vacuno de seis países europeos en el contexto del proyecto de colaboración mencionado anteriormente. El método tiene cuatro pasos: 1) la definición del sistema; 2) la identificación y agrupación de los factores influyentes; 3) la cuantificación de la importancia de dichos factores y 4) la identificación y priorización de estrategias. Identificamos los factores utilizando multitud de agentes (multi-stakeholder appproach). Una vez determinados los factores se agruparon en una estructura de tres niveles. La importancia relativa de los cada uno de los factores para cada raza fue determinada por grupos de expertos en RGADs de los países integrados en el citado proyecto. Finalmente, desarrollamos un proceso de cuantificación para identificar y priorizar estrategias. La estructura de agrupación de factores permitió analizar el problema de la conservación desde el nivel general hasta el concreto. La unión de análisis específicos de cada una de las razas en un análisis DAFO común permitió evaluar la adecuación de las estrategias a cada caso concreto. Identificamos un total de 99 factores. El análisis reveló que mientras los factores menos importantes son muy consistentes entre razas, los factores y estrategias más relevantes son muy heterogéneos. La idoneidad de las estrategias fue mayor a medida que estas se hacían más generales. A pesar de dicha heterogeneidad, los factores influyentes y estrategias más importantes estaban ligados a aspectos positivos (fortalezas y oportunidades) lo que implica que el futuro de estas razas es prometedor. Los resultados de nuestro análisis también confirmaron la gran relevancia del valor cultural de estas razas. Las factores internos (fortalezas y debilidades) más importantes estaban relacionadas con los sistemas de producción y los ganaderos. Las oportunidades más relevantes estaban relacionadas con el desarrollo y marketing de nuevos productos mientras que las amenazas más importantes se encontraron a la hora de vender los productos actuales. Este resultado implica que sería fructífero trabajar en la motivación y colaboración entre ganaderos así como, en la mejora de sus capacidades. Concluimos que las políticas comunes europeas deberían centrarse en aspectos generales y ser los suficientemente flexibles para adaptarse a las singularidades de los países y las razas. Como ya se ha mencionado, los ganaderos juegan un papel esencial en la conservación y desarrollo de las razas autóctonas. Por ello es relevante entender que implicación puede tener la heterogeneidad de los mismos en la viabilidad de una raza. En la cuarta parte de la tesis hemos identificado tipos de ganaderos con el fin de entender cómo la relación entre la variabilidad de sus características socioeconómicas, los perfiles de las ganaderías y las dinámicas de las mismas. El análisis se ha realizado en un contexto sociológico, aplicando los conceptos de capital cultural y económico. Las tipologías se han determinado en función de factores socioeconómicos y culturales indicadores del capital cultural y capital económico de un individuo. Nuestro objetivo era estudiar si la tipología socioeconómica de los ganaderos afecta al perfil de su ganadería y a las decisiones que toman. Entrevistamos a 85 ganaderos de la raza Avileña-Negra Ibérica (ANI) y utilizamos los resultados de dichas entrevistas para ilustrar y testar el proceso. Definimos los tipos de ganaderos utilizando un análisis de clúster jerarquizado con un grupo de variables canónicas que se obtuvieron en función de cinco factores socioeconómicos: el nivel de educación del ganadero, el año en que empezó a ser ganadero de ANI, el porcentaje de los ingresos familiares que aporta la ganadería, el porcentaje de propiedad de la tierra de la explotación y la edad del ganadero. La tipología de los ganaderos de ANI resultó ser más compleja que en el pasado. Los resultados indicaron que los tipos de ganaderos variaban en muchos aspectos socioeconómicos y en los perfiles de sus Integration of socioeconomic and genetic aspects involved in the conservation of animal genetic resources 9 ganaderías. Los tipos de ganaderos determinados toman diferentes decisiones en relación a la modificación del tamaño de su ganadería y a sus objetivos de selección. Por otro lado, reaccionaron de forma diferente ante un hipotético escenario de reducción de las compensaciones económicas que les planteamos. En este estudio hemos visto que el capital cultural y el económico interactúan y hemos explicado como lo hacen en los distintos tipos de ganaderos. Por ejemplo, los ganaderos que poseían un mayor capital económico, capital cultural formal y capital cultural adquirido sobre la raza, eran los ganaderos cuyos animales tenían una mayor demanda por parte de otros ganaderos, lo cual podría responder a su mayor prestigio social dentro de la raza. Uno de los elementos claves para el futuro de la raza es si este prestigio responde a una superioridad genética de las animales. Esto ocurriría si los ganaderos utilizaran las herramientas que tienen a su disposición a la hora de seleccionar animales. Los tipos de ganaderos identificados mostraron también claras diferencias en sus formas de colaboración y en su reacción a una hipotética variación de las compensaciones económicas. Aunque algunos tipos de ganaderos mostraron un bajo nivel de dependencia a estas compensaciones, la mayoría se manifestaron altamente dependientes. Por ello cualquier cambio drástico en la política de ayudas puede comprometer el desarrollo de las razas autóctonas. La adaptación las políticas de compensaciones económicas a la heterogeneidad de los ganaderos podría aumentar la eficacia de las mismas por lo que sería interesante explorar posibilidades a este respecto. Concluimos destacando la necesidad de desarrollar políticas que tengan en cuenta la heterogeneidad de los ganaderos. Finalmente abordamos el estudio de la estructura genética de poblaciones ganaderas. Las decisiones de los ganaderos en relación a la selección de sementales y su número de descendientes configuran la estructura demográfica y genética de las razas. En la actualidad existe un interés renovado por estudiar las estructuras poblacionales debido a la influencia potencial de su estratificación sobre la predicción de valores genómicos y/o los análisis de asociación a genoma completo. Utilizamos dos métodos distintos, un algoritmo de clústeres basados en teoría de grafos (GCA) y un algoritmo de clustering bayesiano (STRUCTURE) para estudiar la estructura genética de la raza ANI. Prestamos especial atención al efecto de la presencia de parientes cercanos en la población y de la diferenciación genética entre subpoblaciones sobre el análisis de la estructura de la población. En primer lugar evaluamos el comportamiento de los dos algoritmos en poblaciones simuladas para posteriormente analizar los genotipos para 17 microsatélites de 13343 animales de 57 ganaderías distintas de raza ANI. La ANI es un ejemplo de raza con relaciones complejas. Por otro lado, utilizamos el archivo de pedigrí de la raza para estudiar el flujo de genes, calculando, entre otras cosas, la contribución de cada ganadería a la constitución genética de la raza. En el caso de las poblaciones simuladas, cuando el FST entre subpoblaciones fue suficientemente alto, ambos algoritmos, GCA y STRUCTURE, identificaron la misma estructura genética independientemente de que existieran o no relaciones familiares. Por el contrario, cuando el grado de diferenciación entre poblaciones fue bajo, el STRUCTURE identificó la estructura familiar mientras que GCA no permitió obtener ningún resultado concluyente. El GCA resultó ser un algoritmo más rápido y eficiente para de inferir la estructura genética en poblaciones con relaciones complejas. Este algoritmo también puede ser usado para reducir el número de clústeres a testar con el STRUTURE. En cuanto al análisis de la población de ANI, ambos algoritmos describieron la misma estructura, lo cual sugiere que los resultados son robustos. Se identificaron tres subpoblaciones diferenciadas que pudieran corresponderse con tres linajes distintos. Estos linajes estarían directamente relacionados con las ganaderías que han tenido una mayor contribución a la constitución genética de la raza. Por otro lado, hay un conjunto muy numeroso de individuos con una mezcla de orígenes. La información molecular describe una estructura estratificada de la población que se corresponde con la evolución demográfica de la raza. Es esencial analizar en mayor profundidad la composición de este último grupo de animales para determinar cómo afecta a la variabilidad genética de la población de ANI. SUMMARY Summary Livestock sector is gradually dominated by intensive and specialized systems where the production environment is controlled and the production traits are the main criteria for the selection of species and breeds. In the meantime, the traditional use of domestic animals for draught work, clothes and manure has been replaced by industrial products. As a consequence of both these changes, the intensively selected breeds closely linked with high-input highoutput production systems have displaced many native breeds where the selection has practically ceased or been very mild. People are now more aware of the state of endangerment among the native breeds and the previously ignored values of livestock are gaining recognition. For some decades now, the economic, socio-cultural, environmental and food security function of livestock breeds have been accepted worldwide and their loss has been recognized as a major problem. Therefore, the conservation of farm animal genetic resources (FAnGR) has been recommended. The conservation of FAnGR is controversial due to the complexity of the evaluation of its functions. This evaluation is difficult due to the nature of FAnGR both as private and public good. As some economists have highlighted, livestock animals are private goods, however, they are also public goods by their functions. Therefore, there is a need to increase the knowledge about the value of all livestock functions since to support the decision-making for the sustainable conservation and breeding of livestock. This is not straightforward since the relative importance of livestock functions depends on time, place, species and breed. Since livestock play a variety of roles, their production is driven by interrelated and everchanging economic, technical, environmental, social, cultural and political elements involving an enormous range of stakeholders. Not only FAnGR functions but also the importance of factors affecting the development and conservation of FAnGR can be very different across geographical areas. Furthermore, heterogeneity can be found even within breeds. Local breeds are nowadays raised by highly diverse farmers in equally diverse farms. It is quite reasonable to think that farmer is the major actor in the in situ conservation of livestock breeds. Thus, there is a need to understand the farmers’ motivations, decision making processes and the impact of their decisions on the genetic structure of breeds. In this PhD thesis we explore different social, economic and genetic aspects involved in the conservation of local cattle breeds, i.e. FAnGR, in Europe seeking to contribute to the scientific understanding of this complex issue. We aim to achieve a comprehensive view of the processes involved in the conservation and development of local cattle breeds and have made special efforts in discussing the implications of the research results in this respect. The final outcome of the thesis is to illustrate how quantitative methods can be exploited in designing and establishing sound strategies and programmes for the conservation and development of local livestock breeds. Firstly we explored the public non-market attributes of the total economic value (TEV) of livestock, using the Spanish Alistana-Sanabresa (AS) cattle breed as a case study. Total economic value of any good comprises both use and non-use components, where the latter include option, bequest and existence values. For livestock, the direct use values are mainly stemming from production outputs. Indirect use values relate to the role of livestock as a maintainer of rural culture and landscape. The option value is related to the potential use of livestock, the bequest values relate to the value associated with the inheritance of the resources to future generation and the existence values relate to the utility perceived by people from knowing that specific resources exist. We aimed to determine the relative importance of the non-market components of the TEV of the AS breed, the socio-economic variables that influence how people value the different components of TEV and to assess the implications of the Spanish national conservation strategy for the AS breed. To do so, we used a choice experiment (CE) approach and applied the technique to assess people’s willingness to pay (WTP) for the conservation of AS breed. The use of CE allows the valuation of the individual components of TEV for a given good. We analysed the choice data using a random parameter logit (RPL) model. AS breed was found to have a significant public good value. Its most important values were related to the indirect use value due to the maintenance of Zamorian culture and the existence value (both represent over 80% of its TEV). There were several socioeconomic variables influencing people’s valuation of the public service of the breed. In the case of AS breed, the place of living (city or rural area), having seen animals of the breed, having eaten breed products and the respondents’ attitude towards economic development – environment conflicts do influence people’s WTP for AS conservation. We also found that people do not have a complete picture of all the functions and roles that AS breed as AnGR. Therefore, the actions for increasing awareness of AS should go to that direction. The farmers will need incentives to exploit some of the public goods values and maintain the breed population size at socially desirable levels. One such mechanism could be related to the development of agritourism, which would enhance the private good value and provide an important addition to the conservation and utilisation strategy. However, the farmers need a serious evaluation on how to invest in niche product development or how to improve product quality and brand recognition. Using the understanding on the importance of the public function of local cattle we tried to depict the current diversity regarding technical, economic and social factors found in local cattle farming across Europe. To do so we focused in an international collaborative project on the case of fifteen local cattle breeds in eight European countries. We investigated the variation among the countries to detect the common key elements, which affect the viability of local breeds. We surveyed with interviews a total of 355 farms across the fifteen breeds. We used the planned herd size changes by the farmer as an indicator of breed viability. The questionnaire included several economic, technical and social aspects with potential influence on breeds’ demographic trends. We analysed the data using multivariate statistical techniques, such as discriminat analysis and logistic regression. The factors affecting a local breed’s viability were highly heterogeneous across Europe. In some countries, farmers did not recognise any high social value attached to keeping a local cattle breed. Hence there is a need to develop communication programmes across EU countries making people aware about the diversity and importance of values associated to raising local breeds. The countries were also very variable regarding the importance of local markets and the percentage of farm land owned by the farmers. Despite the country specificities, there were also common factors affecting the breed viability across Europe. The factors were from different grounds, from social, such as the age of the farmer and the social appreciation of their work, to technicalorganizational, such as the farmers’ attitude to collaborating with each other. The heterogeneity found reflects the variation in breeding systems and production environment (in the socioeconomic, technical and ecological sense) present in Europe. Therefore, caution should be taken in implementing common policies at the country level. Variability could also be rather high within countries due to breed specificities. Therefore, the national policies should be flexible to adapt to the specificities. The variables significantly associated with breed viability should be positively incorporated in the conservation strategies, and considered in developing common and/or national policies. The strategy preparation and policy planning should go beyond the provision of a general economic support to compensate farmers for the lower profitability of local breeds. Of particular interest is the observation that the opportunity for farmer collaboration and the appreciation by the society of the cultural, environmental and social role of local cattle farming were positively associated with the breed survival. In addition, farmer's high age is not only a problem of poor generation transfer but it is also a problem because it might lead to a lower attitude to investing in farming activities and to a lower ability to adapt to environment changes. The farmers’ adaptation capability may be a key point for the viability of local breeds. Decision making tools can help to get a comprehensive view on the conservation and development of local breeds. It allows us to use a systematic and structured approach for identifying and prioritizing conservation and development strategies. We used SWOT (Strengths, Weaknesses Opportunities and Threats) analysis for this purpose and recognized that many conservation and development projects rely on farmers. We developed a quantified SWOT method and applied it in the aforementioned collaborative research to a set of thirteen cattle breeds in six European countries. The method has four steps: definition of the system, identification and grouping of the driving factors, quantification of the importance of driving factors and identification and prioritization of the strategies. The factors were determined following a multi-stakeholder approach and grouped with a three level structure. FAnGR expert groups ranked the factors and a quantification process was implemented to identify and prioritize strategies. The structure of the SWOT analysis allowed analyzing the conservation problem from general down to specific perspectives. Joining breed specific analyses into a common SWOT analysis permitted comparison of breed cases across countries. We identified 99 driving factors across breeds. The across breed analysis revealed that irrelevant factors were consistent. There was high heterogeneity among the most relevant factors and strategies. The strategies increased eligibility as they lost specificity. Although the situation was very heterogeneous, the most promising factors and strategies were linked to the positive aspects (Strengths and Opportunities). Therefore, the future of the studied local breed is promising. The results of our analysis also confirmed the high relevance of the cultural value of the breeds. The most important internal factors (strengths and weaknesses) were related farmers and production systems. The most important opportunities were found in developing and marketing new products, while the most relevant threats were found in selling the current conventional products. In this regard, it should be fruitful to work on farmers’ motivation, collaboration, and capacity building. We conclude that European policies should focus on general aspects and be flexible enough to be adapted to the country and breed specificities. As mentioned, farmers have a key role in the conservation and development of a local cattle breed. Therefore, it is very relevant to understand the implications of farmer heterogeneity within a breed for its viability. In the fourth part of the thesis, we developed a general farmer typology to help analyzing the relations between farmer features and farm profiles, herd dynamics and farmers’ decision making. In the analysis we applied and used the sociological framework of economic and cultural capital and studied how the determined farmer types were linked to farm profiles and breeding decisions, among others. The typology was based on measurable socioeconomic factors indicating the economic and cultural capital of farmers. A group of 85 farmers raising the Spanish Avileña-Negra Ibérica (ANI) local cattle breed was used to illustrate and test the procedure. The farmer types were defined by a hierarchical cluster analysis with a set of canonical variables derived from the following five the socioeconomic factors: the formal educational level of the farmer, the year the farmer started keeping the ANI breed, the percentage of the total family income covered by the farm, the percentage of the total farm land owned by the farmer and the farmer’s age. The present ANI farmer types were much more complex than what they were in the past. We found that the farmer types differed in many socioeconomic aspects and in the farms profile. Furthermore, the types also differentiate farmers with respect to decisions about changing the farm size, breeding aims and stated reactions towards hypothetical subsidy variation. We have verified that economic and cultural capitals are not independent and further showed how they are interacting in the different farmer types. The farmers related to the types with high economic, institutionalized and embodied cultural capitals had a higher demand of breeding animals from others farmers of the breed, which may be related to the higher social prestige within the breed. One of the key implications of this finding for the future of the breed is whether or not the prestige of farmers is related to genetic superiority of their animals, what is to say, that it is related with a sound use of tools that farmers have available to make selection decisions. The farmer types differed in the form of collaboration and in the reactions to the hypothetical variation in subsidies. There were farmers with low dependency on subsidies, while most of them are highly dependent on subsidies. Therefore, any drastic change in the subsidy programme might have influence on the development of local breeds. The adaptation of these programme to the farmers’ heterogeneity might increase its efficacy, thus it would be interesting to explore ways of doing it. We conclude highlighting the need to have a variety of policies, which take into account the heterogeneity among the farmers. To finish we dealt with the genetic structure of livestock populations. Farmers’ decisions on the breeding animals and their progeny numbers shape the demographic and genetic structure of the breeds. Nowadays there is a renovated interest in studying the population structure since it can bias the prediction of genomic breeding values and genome wide association studies. We determined the genetic structure of ANI breed using two different methods, a graphical clustering algorithm (GCA) and a Bayesian clustering algorithm (STRUCTURE) were used. We paid particular attention to the influence that the presence of closely related individuals and the genetic differentiation of subpopulations may have on the inferences about the population structure. We first evaluated the performance of the algorithms in simulated populations. Then we inferred the genetic structure of the Spanish cattle breed ANI analysing a data set of 13343 animals (genotyped for 17 microsatellites) from 57 herds. ANI breed is an example of a population with complex relationships. We used the herdbook to study the gene flow, estimation among other things, the contribution of different herds to the genetic composition of the ANI breed. For the simulated scenarios, when FST among subpopulations was sufficiently high, both algorithms consistently inferred the correct structure regardless of the presence of related individuals. However, when the genetic differentiation among subpopulations was low, STRUCTURE identified the family based structure while GCA did not provide any consistent picture. The GCA was a fast and efficient method to infer genetic structure to determine the hidden core structure of a population with complex history and relationships. GCA could also be used to narrow down the number of clusters to be tested by STRUCTURE. Both, STRUCTURE and GCA describe a similar structure for the ANI breed suggesting that the results are robust. ANI population was found to have three genetically differentiated clusters that could correspond to three genetic lineages. These are directly related to the herds with a major contribution to the breed. In addition, ANI breed has also a large pool made of individuals with an admixture of origins. The genetic structure of ANI, assessed by molecular information, shows a stratification that corresponds to the demographic evolution of the breed. It will be of great importance to learn more about the composition of the pool and study how it is related to the existing genetic variability of the breed.

Assessment of foot health and animal welfare: clinical findings in 229 dairy Mediterranean Buffaloes (Bubalus bubalis) affected by foot disorders.

BACKGROUND Lameness represents the third most important health-related cause of economic loss in the dairy industry after fertility and mastitis. Although, dairy Mediterranean Buffaloes (MB) and dairy cows share similar breeding systems predisposing to similar herd problems, published studies exploring its relevance and role in these ruminants are still rare and incomplete. The aims of this study were to describe the clinical findings of foot disorders (FDs) in dairy MB and their influence on animal welfare, determined by assessment of locomotion score (LS), body condition score (BCS) and cleanliness score (CS). RESULTS Of 1297 multiparous MB submitted to routine trimming procedures, 229 buffaloes showed at least one FD. The prevalence of buffaloes affected by FDs was 17.7 %, while motility and lameness indexes were 84.1 % (1091/1297) and 15.9 % (206/1297), respectively. Overgrowth was present in 17.0 % (220/1297), corkscrew claw in 15.8 % (205/1297), interdigital phlegmon in 0.9 % (12/1297), white line abscess in 0.8 % (11/1297), digital dermatitis in 0.1 % (1/1297) and interdigital hyperplasia in 0.1 % (1/1297). Simultaneous presence of FDs was recorded in 17.0 % of MB (221/1297): overgrowth and corkscrew claw occurred together in 15.8 % of cases (205/1297), overgrowth and interdigital phlegmon in 0.3 % (4/1297), overgrowth and white line abscess in 0.8 % (11/1297), digital dermatitis and interdigital hyperplasia in 0.1 % (1/1297). The presence of FDs was always associated with lameness (LS > 2), except from 23 MB with simultaneous overgrowth and interdigital phlegmon occurrence. The majority of MB within the under-conditioned group (95.5 %, 43/45) and all those with CS > 2 (122/122) had a locomotion score above the threshold of normality (LS > 2). Furthermore, foot diseases such as interdigital hyperplasia, white line abscess and digital dermatitis or interdigital hyperplasia seemed to occur more frequently associated with decreased BCS and increased CS scores. CONCLUSIONS This study describes for the first time the involvement of white line disease, interdigital phlegmona, digital dermatitis and interdigital hyperplasia in foot disorders of dairy Mediterranean buffalo and shows their association with an impairment of animal welfare.

To self, or not to self ... A review of outcrossing and pollen-mediated gene flow in neotropical trees

Despite the typically low population densities and animal-mediated pollination of tropical forest trees, outcrossing and long-distance pollen dispersal are the norm. We reviewed the genetic literature on mating systems and pollen dispersal for neotropical trees to identify the ecological and phylogenetic correlates. The 36 studies surveyed found >90% outcrossed mating for 45 hermaphroditic or monoecious species. Self-fertilization rates varied inversely with population density and showed phylogenetic and geographic trends. The few direct measures of pollen flow (N = 11 studies) suggest that pollen dispersal is widespread among low-density tropical trees, ranging from a mean of 200 m to over 19 km for species pollinated by small insects or bats. Future research needs to examine (1) the effect of inbreeding depression on observed outcrossing rates, (2) pollen dispersal in a wide range of pollination syndromes and ecological classes, (3) and the range of variation of mating system expression at different hierarchical levels, including individual, seasonal, population, ecological, landscape and range wide.

Comparative reproductive biology of two Florida pawpaws Asimina reticulata Chapman and Asimina tetramera Small

I investigated the phenology and breeding systems of two Florida endemic pawpaws, Asimina reticulata, widespread in peninsular Florida, and A. tetramera, a federally endangered species limited to two counties on the Atlantic Coastal Ridge. The purpose of this study was to determine if differences contribute to the rarity of Asimina tetramera compared with A. reticulata. The study was conducted in sand pine scrub sites with the largest populations of A. tetramera in the two counties. Flowering seasons differ for the two species. Both species are hermaphroditic and strongly protogynous. Pollination experiments show that neither species is autogamous and the primary breeding mechanism is outcrossing, although low levels of geitonogamous pollination occur in mature scrub habitats. High levels of inbreeding depression were noted in both species at both sites but inbreeding depression was relaxed the first year post-fire. Fruit set in mature habitats may be pollinator limited. ^ I studied insects associated with the flowers in sand pine scrub habitat in southeastern Florida from 1994–1996. The most commonly represented orders were Coleoptera (25 spp.), Lepidoptera. (3 spp.) and Hymenoptera. (3 spp.). All Coleoptera. were flower visitors; one species, Euphoria sepulchralis (Fabricius)(Scarabeaidae), visited flowers of the two Asimina species at both sites. Eurytides marcellus (Cramer) (Lepidoptera: Papilionidae) eggs and larvae were observed on both species of Asimina during each year of the study. ^ Resource management techniques were applied to a mature sand pine scrub community in Jonathan Dickinson State Park in southeastern Florida for the management of Asimina tetramera. Manipulations conducted in 1996 included combinations of fire and mechanical treatments. I measured effects of these treatments on flowering and fruit set on A. tetramera and found cutting and burning was most effective in increasing flowering, followed by burning. Mechanical cutting and mulching had no significant effect. ^

Eutrofização e qualidade da água na piscicultura: consequências e recomendações

The eutrophication (cultural or anthropogenic) is induced by man and can have different origins, such as domestic sewage, industrial and agricultural activities, including the effluent still breeding systems of aquatic organisms. The expansion of aquaculture, with production of biomass and increase of nutrients in water may cause acceleration of productivity of algae, changing the ecology of aquatic systems. In addition, these waste water may present a risk to health through the transfer of pathogens from manure, plant residues, composted material, among others that are major sources of organic waste in some farming systems. Depending on the trophic level of fish ponds, which are dynamic environments, different planktonic species with short reproductive cycle and adapted to the changes contained in these systems can appear in high abundance. Water quality in the systems for raising fish is related to several factors, such as water source, management (liming, fertilizing, cleaning), cultivated species and quantity and composition of exogenous food. In order to minimize environmental impacts, there are techniques to improve the quality of water in fish farming systems and thus satisfactory answers can be obtained through the application of management practices. This paper aims to review the subject that deals with changes in water quality resulting from the activity of freshwater fish culture in Brazil. Search also recommend techniques of good management practices to minimize the impact generated by the activity.

Enrichment of the Phenotypic and Genotypic Data Warehouse analysis using Question Answering systems to facilitate the decision making process in cereal breeding programs

Currently there are an overwhelming number of scientific publications in Life Sciences, especially in Genetics and Biotechnology. This huge amount of information is structured in corporate Data Warehouses (DW) or in Biological Databases (e.g. UniProt, RCSB Protein Data Bank, CEREALAB or GenBank), whose main drawback is its cost of updating that makes it obsolete easily. However, these Databases are the main tool for enterprises when they want to update their internal information, for example when a plant breeder enterprise needs to enrich its genetic information (internal structured Database) with recently discovered genes related to specific phenotypic traits (external unstructured data) in order to choose the desired parentals for breeding programs. In this paper, we propose to complement the internal information with external data from the Web using Question Answering (QA) techniques. We go a step further by providing a complete framework for integrating unstructured and structured information by combining traditional Databases and DW architectures with QA systems. The great advantage of our framework is that decision makers can compare instantaneously internal data with external data from competitors, thereby allowing taking quick strategic decisions based on richer data.

Factors affecting somatic embryogenesis and transformation in modern plant breeding

Somatic embryogenesis and transformation systems are indispensable modern plant breeding components since they provide an alternative platform to develop control strategies against the plethora of pests and diseases affecting many agronomic crops. This review discusses some of the factors affecting somatic embryogenesis and transformation, highlights the advantages and limitations of these systems and explores these systems as breeding tools for the development of crops with improved agronomic traits. The regeneration of non-chimeric transgenic crops through somatic embryogenesis with introduced disease and pest-resistant genes for instance, would be of significant benefit to growers worldwide.

In vitro breeding strategies in the development of Australian native plants

Plant tissue culture is a technique that exploits the ability of many plant cells to revert to a meristematic state. Although originally developed for botanical research, plant tissue culture has now evolved into important commercial practices and has become a significant research tool in agriculture, horticulture and in many other areas of plant sciences. Plant tissue culture is the sterile culture of plant cells, tissues, or organs under aseptic conditions leading to cell multiplication or regeneration or organs and whole plants. The steps required to develop reliable systems for plant regeneration and their application in plant biotechnology are reviewed in countless books. Some of the major landmarks in the evolution of in vitro techniques are summarised in Table 5.1. In this chapter the current applications of this technology to agriculture, horticulture, forestry and plant breeding are briefly described with specific examples from Australian plants when applicable.

The role of human factors when evaluating information accountability for eHealth systems

The availability of health information is rapidly increasing; its expansion and proliferation is inevitable. At the same time, breeding of health information silos is an unstoppable and relentless exercise. Information security and privacy concerns are therefore major barriers in the eHealth socio-eco system. We proposed Information Accountability as a measurable human factor that should eliminate and mitigate security concerns. Information accountability measures would be practicable and feasible if legislative requirements are also embedded. In this context, information accountability constitutes a key component for the development of effective information technology requirements for health information system. Our conceptual approach to measuring human factors related to information accountability in eHealth is presented in this paper with some limitations.