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.

Modelling of Geochemical Processes in Mangrove Ecosystem

The mangrove ecosystem is one of the earth’s most endangered ecosystems. In this study, geochemical features of three mangrove ecosystems, Mangalavanam, Vypeen and Nettoor were compared. Water, sediment and core samples were collected from these stations for a period of one year. Nutrients, organic compounds orgnic carbon and hydrographical parameters of the samples were estimated. The present study revealed higher concentration of carbon in the surface sediments. The major temporary or ultimate sink for various pollutants in estuaries is the sedimentary reservoir, including intertidal areas. In the present study, higher values for dissolved nutrients, POC and carbohydrates were observed during low tide.

Rare and fleeting: an example of interspecific recombination in animal mitochondrial DNA

Recombination is thought to occur only rarely in animal mitochondrial DNA ( mtDNA). However, detection of mtDNA recombination requires that cells become heteroplasmic through mutation, intramolecular recombination or ' leakage' of paternal mtDNA. Interspecific hybridization increases the probability of detecting mtDNA recombinants due to higher levels of sequence divergence and potentially higher levels of paternal leakage. During a study of historical variation in Atlantic salmon ( Salmo salar) mtDNA, an individual with a recombinant haplotype containing sequence from both Atlantic salmon and brown trout ( Salmo trutta) was detected. The individual was not an F1 hybrid but it did have an unusual nuclear genotype which suggested that it was a later-generation backcross. No other similar recombinant haplotype was found from the same population or three neighbouring Atlantic salmon populations in 717 individuals collected during 1948 - 2002. Interspecific recombination may increase mtDNA variability within species and can have implications for phylogenetic studies.

Culture medium for isolating chitinolytic bacteria from seawater and plankton

Chitin degradation is a key step in the cycling of nutrients in marine ecosystems and chitinolytic bacteria are the primary agents of this process. Chitinases, produced by bacteria, have potential applications in agriculture, medicine and in a wide range of biotechnological processes. We utilized a simple, rapid and cost-effective method of colloidal chitin preparation and a culture medium, in which colloidal chitin is the sole carbon source for the purpose of counting and isolating chitinolytic bacteria from seawater and plankton. This culture medium could be useful to isolate bacteria with the ability to produce extracellular chitinases for biotechnological applications.

Padrões cromossômicos e mapeamento de genes ribossomais 18S e 5S em peixes pelágicos Atlânticos

Cytogenetic studies in fish have been contributed significantly to a better understanding of the marine biodiversity, presenting information related to characterization, evolution and conservation of species e fisheries stocks. Among the marine species which cytogenetic data are less well known pelagic forms are detached, that despite the economic importance and conservation efforts have been suffering great pressure from the artisanal and industrial fisheries. The present work characterized cytogenetically six species of large pelagic fish in the Atlantic, belonging to the Order Perciformes, among them, four species of Scombridae, Thunnus albacares, T. obesus, Scomberomorus brasiliensis and Acanthocybium solandri and two Coryphaenidae, Coryphaena equiselis and C. hippurus using Classical cytogenetic methods as conventional staining, C-banding and Ag-NORs and molecular through staining fluorochromes AT and GC-specific and mapping of ribosomal multigene families, 18S and 5S. The identification of phylogenetic patterns and cytotaxonomic markers between the species and the presence of sex chromosomes in at least one species of Coryphaenidae, are particularly useful in the formulating of phylogenetic hypotheses, as well as comparisons between groups and populations

Chromosome polymorphism of heterochromatin and nucleolar regions in two populations of the fish Astyanax bockmanni (Teleostei: Characiformes)

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

A new vision of the origin and the oocyte development in the Ostariophysi applied to Gymnotus sylvius (Teleostei: Gymnotiformes)

Tendo por base os novos conhecimentos oriundos de recentes estudos com Perciformes marinho, a origem e o desenvolvimento dos oócitos no Ostariophysi Gymnotus sylvius são aqui descritos. da mesma maneira que ocorre nos Perciformes, em Gymnotus sylvius as oogônias são encontradas no epitélio germinativo que margeia as lamelas ovígeras. No início da foliculogênese, a proliferação das oogônias e sua entrada em meiose dão origem a ninhos de células germinativas que se projetam em direção ao estroma ovariano, a partir do epitélio germinativo. Os ninhos e o epitélio germinativo são suportados pela mesma membrana basal que os separa do estroma. Coincidindo com a paralisação da meiose os oócitos, presentes nos ninhos, são separados uns dos outros por processos citoplasmáticos das células pré-foliculares. As células pré-foliculares derivam do epitélio germinativo sendo, portanto, inicialmente células epiteliais. Durante a foliculogênese, ao mesmo tempo em que envolvem os oócitos individualizando-os, as células pré-foliculares sintetizam a membrana basal ao seu redor. Os oócitos entram em crescimento primário ainda dentro dos ninhos. Ao término da foliculogênese, o oócito e as células foliculares que compõem o folículo são circundados pela membrana basal. O folículo permanece conectado ao epitélio germinativo uma vez que ambos compartilham uma porção comum da membrana basal. Células oriundas do estroma circundam o folículo ovariano exceto na região de compartilhamento da membrana basal formando a teca. O folículo, a membrana basal e a teca formam o complexo folicular. O desenvolvimento do oócito ocorre dentro do complexo folicular e compreende os estágios de crescimento primário e secundário, maturação e ovulação. Os alvéolos corticais surgem no ooplasma momentos antes do início do crescimento secundário ou estágio vitelogênico que tem início com a deposição de vitelo, progride até o oócito esteja completamente desenvolvido e o ooplasma preenchido pelos glóbulos de vitelo. A maturação é caracterizada pela migração do núcleo ou vesícula germinativa, pela quebra da vesícula germinativa, ou seja, pela fragmentação do envoltório nuclear e, retomada da meiose. Na ovulação o ovo é liberado do complexo folicular para o lúmen ovariano. em comparação com os Perciformes marinhos com ovos pelágicos, o desenvolvimento oocitário em Gymnotus sylvius tem menos etapas dentro dos estágios de desenvolvimento, sendo as duas mais notáveis delas as ausências da formação das gotas de lipídio durante os crescimentos primário e secundário (e a consequente fusão das gotas para formar um único glóbulo de lipídio durante a maturação) e, a hidrólise do vitelo antecedendo a ovulação.

Chromosome Mapping of Retrotransposable Elements Rex1 and Rex3 in Three Fish Species in the Subfamily Hypoptopomatinae (Teleostei, Siluriformes, Loricariidae)

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

Chromosome Mapping of H1 Histone and 5S rRNA Gene Clusters in Three Species of Astyanax (Teleostei, Characiformes)

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

Molecular Characterization and Physical Mapping of Two Classes of 5S rDNA in the Genomes of Gymnotus sylvius and G. inaequilabiatus (Gymnotiformes, Gymnotidae)

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Occurrence of ZZ/ZW sex chromosomes in Thoracocharax stellatus fish (Characiformes, Gasteropelecidae) from the Araguaia River, south America

The karyotypic and chromosomal characteristics of the hatchetfish Thoracocharax stellatus from the Araguaia River, Brazil (Araguaia-Tocantins basin) were analyzed using Giemsa, AgNO3, and CMA(3) fluorescent staining, and C-banding. The diploid chromosome number was 54 and the karyotypes of females and males were composed of six metacentrics, six submetacentrics, six subtelocentrics and 36 acrocentrics. Two impaired acrocentric chromosomes were detected in the female karyotype. C-banding showed heterochromatic blocks at several chromosomes and an entirely heterochromatic acrocentric chromosome in females that was lacking in the male karyotype. This discovery indicated a heteromorphic sex chromosome system of the ZZ/ZW type. Ag-staining and CMA(3) fluorescence revealed one major chromosome pair bearing the NORs with the presence of additional signals in some metaphases. Both heterochromatic segments associated with Ag-NORs and the W chromosome were positively stained by CMA(3). Considering the present data and previous findings it is hypothesized that the occurrence of ZW sex chromosome system is widespread in the genus Thoracocharax.

Three sympatric karyomorphs in the fish Astyanax fasciatus (Teleostei, Characidae) do not seem to hybridize in natural populations

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

Delimiting genetic units in Neotropical toads under incomplete lineage sorting and hybridization

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

Karyological characterization of four Neotropical fish species of the genus Hisonotus (Teleostei, Loricariidae, Hypoptopomatinae) from distinct Brazilian river basins

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

Evidence of an XX/XY sex chromosome system in the fish Dormitator maculatus (Teleostei, Eleotrididae)

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