Mutational meltdown in primary endosymbionts: selection limits Muller's ratchet

Background Primary bacterial endosymbionts of insects (p-endosymbionts) are thought to be undergoing the process of Muller's ratchet where they accrue slightly deleterious mutations due to genetic drift in small populations with negligible recombination rates. If this process were to go unchecked over time, theory predicts mutational meltdown and eventual extinction. Although genome degradation is common among p-endosymbionts, we do not observe widespread p-endosymbiont extinction, suggesting that Muller's ratchet may be slowed or even stopped over time. For example, selection may act to slow the effects of Muller's ratchet by removing slightly deleterious mutations before they go to fixation thereby causing a decrease in nucleotide substitutions rates in older p-endosymbiont lineages. Methodology/Principal Findings To determine whether selection is slowing the effects of Muller's ratchet, we determined the age of the Candidatus Riesia/sucking louse assemblage and analyzed the nucleotide substitution rates of several p-endosymbiont lineages that differ in the length of time that they have been associated with their insect hosts. We find that Riesia is the youngest p-endosymbiont known to date, and has been associated with its louse hosts for only 13–25 My. Further, it is the fastest evolving p-endosymbiont with substitution rates of 19–34% per 50 My. When comparing Riesia to other insect p-endosymbionts, we find that nucleotide substitution rates decrease dramatically as the age of endosymbiosis increases. Conclusions/Significance A decrease in nucleotide substitution rates over time suggests that selection may be limiting the effects of Muller's ratchet by removing individuals with the highest mutational loads and decreasing the rate at which new mutations become fixed. This countering effect of selection could slow the overall rate of endosymbiont extinction.

Selection for bulb maturity in onion

Embora seja possível produzir cebola (Allium cepa) o ano inteiro no Brasil, a maioria dos cultivares nacionais apresentam bulbos com baixa qualidade, o que proporcionou grande importação de cebola da Argentina, do tipo Valenciana, que não bulbifica no Brasil, mas que agradou os consumidores brasileiros. Para estudar o efeito da seleção para maturidade de bulbos baseada em progênies de meios irmãos obtidas do híbrido triplo intervarietal [Crioula x (Pira Ouro x Valenciana Sintética 14)] foram semeadas 17 progênies selecionadas para maturidade precoce e 25 para tardia, além da geração F1 e dos cultivares Pira Ouro (dias curtos), Crioula (intermediários) e Armada (dias longos), totalizando 46 tratamentos. O delineamento foi em blocos ao acaso, com três repetições de 32 plantas por parcela, cultivadas em bandejas de isopor. As progênies precoces apresentaram ciclo médio variando de 67 a 83 dias e as tardias de 85 a 103 dias. Na comparação da porcentagem de plantas improdutivas esta diferença também foi evidente, variando de 0,0% a 6,2% nas precoces e de 8,1% a 59,5% nas tardias. Os coeficientes de herdabilidades obtidos foram elevados, variando de 0,65 (porcentagem de plantas improdutivas, na seleção tardia) a 0,80 (peso médio de bulbo, na seleção precoce), sendo, em média, superiores na população selecionada para maturidade precoce. Foram obtidas progênies com peso de bulbo superior às testemunhas 'Pira Ouro' e 'Crioula' e com ciclo que não diferia destas. A seleção para maturidade foi altamente eficiente e a população selecionada para maturidade precoce apresenta grande potencial de originar cultivares adaptados, com produção e qualidade de bulbos superiores às disponíveis no mercado brasileiro.

Estimates of genetic parameters and eigenvector indices for milk production of Holstein cows

The objectives of the present study were to estimate genetic parameters of monthly test-day milk yield (TDMY) of the first lactation of Brazilian Holstein cows using random regression (RR), and to compare the genetic gains for milk production and persistency, derived from RR models, using eigenvector indices and selection indices that did not consider eigenvectors. The data set contained monthly TDMY of 3,543 first lactations of Brazilian Holstein cows calving between 1994 and 2011. The RR model included the fixed effect of the contemporary group (herd-month-year of test days), the covariate calving age (linear and quadratic effects), and a fourth-order regression on Legendre orthogonal polynomials of days in milk (DIM) to model the population-based mean curve. Additive genetic and nongenetic animal effects were fit as RR with 4 classes of residual variance random effect. Eigenvector indices based on the additive genetic RR covariance matrix were used to evaluate the genetic gains of milk yield and persistency compared with the traditional selection index (selection index based on breeding values of milk yield until 305 DIM). The heritability estimates for monthly TDMY ranged from 0.12 ± 0.04 to 0.31 ± 0.04. The estimates of additive genetic and nongenetic animal effects correlation were close to 1 at adjacent monthly TDMY, with a tendency to diminish as the time between DIM classes increased. The first eigenvector was related to the increase of the genetic response of the milk yield and the second eigenvector was related to the increase of the genetic gains of the persistency but it contributed to decrease the genetic gains for total milk yield. Therefore, using this eigenvector to improve persistency will not contribute to change the shape of genetic curve pattern. If the breeding goal is to improve milk production and persistency, complete sequential eigenvector indices (selection indices composite with all eigenvectors) could be used with higher economic values for persistency. However, if the breeding goal is to improve only milk yield, the traditional selection index is indicated. © 2013 American Dairy Science Association.

Variabilidade genética e seleção de progênies de Eucalyptus Benthamii maiden et cambage

Pós-graduação em Ciência Florestal - FCA

Accumulated productivity and its genetic association with reproductive traits in females Brahman

Objective. Assessment of genetic parameters for accumulative productivity trait (ACP) and genetic correlations with age at first calving (AFC), between calving interval of first and second parity (BCI1) and longevity (LONG). Materials and methods. 8584 Brahman female records were used with an animal model in multi-trait analysis with restricted maximum likelihood method, implemented using the WOMBAT software. The models considered the fixed effects of contemporary group, parity and weaning weight of first calf covariate, the only random effect was the genetic additive direct. Weaning weight (P240) was included to reduce the effect of selection on the estimation of variance components. Results. The heritability estimates were 0.3 +/- 0.04, 0.11 +/- 0.03, 0.07 +/- 0.03 and 0.24 +/- 0.04 for AFC, BCI1, LONG and ACP respectively. Correlations between ACP and the other features were moderate to high and favorable. Conclusions. ACP can be included in breeding programs for Brahman, and used as selection criteria for its moderate heritability and genetic correlation with reproductive traits.

Incorporação de informações genômicas no desenvolvimento de índices econômicos para a seleção de bovinos leiteiros

A eficiência econômica da bovinocultura leiteira está relacionada à utilização de animais que apresentem, concomitantemente, bom desempenho quanto à produção, reprodução, saúde e longevidade. Nisto, o índice de seleção configura-se como ferramenta importante ao aumento da lucratividade nesse sistema, visto que permite a seleção de reprodutores para várias características simultaneamente, considerando a relação entre elas bem como a relevância econômica das mesmas. Com a recente disponibilidade de dados genômicos tornou-se ainda possível expandir a abrangência e acurácia dos índices de seleção por meio do aumento do número e qualidade das informações consideradas. Nesse contexto, dois estudos foram desenvolvidos. No primeiro, o objetivo foi estimar parâmetros genéticos e valores genéticos (VG) para características relacionadas à produção e qualidade do leite incluindo-se a informação genômica na avaliação genética. Foram utilizadas medidas de idade ao primeiro parto (IPP), produção de leite (PROD), teor de gordura (GOR), proteína (PROT), lactose, caseína, escore de células somáticas (ECS) e perfil de ácidos graxos de 4.218 vacas bem como os genótipos de 755 vacas para 57.368 polimorfismos de nucleotídeo único (SNP). Os componentes de variância e VG foram obtidos por meio de um modelo misto animal, incluindo-se os efeitos de grupos de contemporâneas, ordem de lactação, dias em lactação e os efeitos aditivo genético, ambiente permanente e residual. Duas abordagens foram desenvolvidas: uma tradicional, na qual a matriz de relacionamentos é baseada no pedigree; e uma genômica, na qual esta matriz é construída combinando-se a informação de pedigree e dos SNP. As herdabilidades variaram de 0,07 a 0,39. As correlações genéticas entre PROD e os componentes do leite variaram entre -0,45 e -0,13 enquanto correlações altas e positivas foram estimadas entre GOR e os ácidos graxos. O uso da abordagem genômica não alterou as estimativas de parâmetros genéticos; contudo, houve aumento entre 1,5% e 6,8% na acurácia dos VG, à exceção de IPP, para a qual houve uma redução de 1,9%. No segundo estudo, o objetivo foi incorporar a informação genômica no desenvolvimento de índices econômicos de seleção. Neste, os VG para PROD, GOR, PROT, teor de ácidos graxos insaturados (INSAT), ECS e vida produtiva foram combinados em índices de seleção ponderados por valores econômicos estimados sob três cenários de pagamento: exclusivamente por volume de leite (PAG1); por volume e por componentes do leite (PAG2); por volume e componentes do leite incluindo INSAT (PAG3). Esses VG foram preditos a partir de fenótipos de 4.293 vacas e genótipos de 755 animais em um modelo multi-característica sob as abordagens tradicional e genômica. O uso da informação genômica influenciou os componentes de variância, VG e a resposta à seleção. Entretanto, as correlações de ranking entre as abordagens foram altas nos três cenários, com valores entre 0,91 e 0,99. Diferenças foram principalmente observadas entre PAG1 e os demais cenários, com correlações entre 0,67 e 0,88. A importância relativa das características e o perfil dos melhores animais foram sensíveis ao cenário de remuneração considerado. Assim, verificou-se como essencial a consideração dos valores econômicos das características na avaliação genética e decisões de seleção.

Genetic improvement of feed conversion ratio via indirect selection against lipid deposition in farmed rainbow trout (Oncorhynchus mykiss Walbaum)

The research leading to these results has received funding from the European Union's Seventh Framework Programme (KBBE.2013.1.2-10) under grant agreement n° 613611 FISHBOOST. Moreover, the original data collection was supported by the European Union, Project PROGRESS Q5RS-2001-00994. The staff at Tervo station, Ossi Ritola and Tuija Paananen, are highly acknowledged for fish management. A. Ka., A. Ki., S. M., D. H. and K. R. designed research and wrote the paper; A.Ka analyzed the data and had primary responsibility for the final content. All authors have read and approved the manuscript. The authors declare no conflicts of interest.

Ecological quality assessment of transitional waters based on fish assemblages in Portuguese estuaries: The Estuarine Fish Assessment Index (EFAI)

The assessment of water quality has changed markedly worldwide over the last years, especially in Europe due to the implementation of the Water Framework Directive. Fish was considered a key-element in this context and several fish-based multi-metric indices have been proposed. In this study, we propose a multi-metric index, the Estuarine Fish Assessment Index (EFAI), developed for Portuguese estuaries, designed for the overall assessment of transitional waters, which could also be applied at the water body level within an estuary. The EFAI integrates seven metrics: species richness, percentage of marine migrants, number of species and abundance of estuarine resident species, number of species and abundance of piscivorous species, status of diadromous species, status of introduced species and status of disturbance sensitive species. Fish sampling surveys were conducted in 2006, 2009 and 2010, using beam trawl, in 13 estuarine systems along the Portuguese coast. Most of the metrics presented a high variability among the transitional systems surveyed. According to the EFAI values, Portuguese estuaries presented a "Good" water quality status (except the Douro in a particular year). The assessments in different years were generally concordant, with a few exceptions. The relationship between the EFAI and the Anthropogenic Pressure Index (API) was not significant, but a negative and significant correlation was registered between the EFAI and the expert judgement pressure index, at both estuary and water body level. The ordination analysis performed to evaluate similarities among North-East Atlantic Geographical Intercalibration Group (NEAGIG) fish-based indices put in evidence four main groups: the French index, since it is substantially different from all the other indices (uses only four metrics based on densities); indices from Ireland, United Kingdom and Spain (Asturias and Cantabria); the Dutch and German indices; and the indices of Belgium. Portugal and Spain (Basque country). The need for detailed studies, including comparative approaches, on several aspects of these assessment tools, especially in what regards their response to anthropogenic pressures was stressed. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Variabilidade genética em famílias de meios-irmãos de cafeeiro robusta

O cultivo do café é uma das atividades do agronegócio de maior importância socioeconômica dentre as diferentes atividades ligadas ao comércio agrícola mundial. Uma das maiores contribuições da genética quantitativa para o melhoramento genético é a possibilidade de prever ganhos genéticos. Quando diferentes critérios de seleção são considerados, a predição de ganhos referentes a cada critério tem grande importância, pois indica os melhoristas sobre como utilizar o material genético disponível, visando obter o máximo de ganhos possível para as características de interesse. O presente trabalho foi instalado em julho de 2004, na Fazenda Experimental de Bananal do Norte, conduzida pelo Incaper, no distrito de Pacotuba, município de Cachoeiro de Itapemirim, região Sul do Estado, com o objetivo de selecionar as melhores plantas entre e dentro de progênies de meios- irmãos de Coffea canephora, por meio de diferentes critérios de seleção. Foram realizadas análises de variância individuais e conjuntas para 26 progênies de meios- irmãos Coffea canephora. O delineamento experimental utilizado foi em blocos ao acaso com quatro testemunhas adicionais com quatro repetições e parcela composta por cinco plantas, com o espaçamento de 3,0 m x 1,2 m. Neste trabalho, considerou-se os dados das últimas cinco colheitas. As características mensuradas foram: florescimento, maturação, tamanho do grão, peso, porte, vigor, ferrugem, mancha cercóspora, seca de ponteiros, escala geral, porcentagem de frutos boia e bicho mineiro. Todas as análises estatísticas foram realizadas com o aplicativo computacional em genética e estatística (GENES). Foram estimados os ganhos de seleção em função da porcentagem de seleção de 20% entre e dentro, sendo as mesmas mantidas para todas as características. Todas as características foram submetidas a seleção no sentido positivo, exceto para florescimento, porte, ferrugem, mancha cercóspora, seca de ponteiros, porcentagem de frutos boia e bicho mineiro, para obter decréscimo em suas médias originais. Os critérios de seleção estudados foram: seleção convencional entre e dentro das famílias, índice de seleção combinada, seleção massal e seleção massal estratificada. Esta dissertação é composta por dois capítulos, em que foram realizadas análises biométricas, como a obtenção de estimativas de parâmetros genéticos. Na maioria das características estudadas, verificaram-se diferenças significativas (P<0,05) para genótipos que, associados aos coeficientes de variação genotípicos e também ao coeficiente de determinação genotípico e à relação CVg/CVe, indicam a existência de variabilidade genética nos materiais genéticos para a maioria das características e condições favoráveis para obtenção de ganhos genéticos pela seleção. Essas características também foram correlacionadas. Os dados foram submetidos às análises de variância e multivariada, aplicando-se a técnica de agrupamento e UPGMA, teste de médias e estudo de correlações. Na técnica de agrupamento, foi utilizada a distância generalizada de Mahalanobis como medida de dissimilaridade, e na delimitação dos grupos, o método de Tocher. Foi encontrada diversidade genética para as características associadas à qualidade fisiológica, mobilização de reserva das sementes, dimensões e biomassa das plântulas. Quatro grupos de genótipos puderam ser formados. Peso de massa seca de sementes, redução de reserva de sementes e peso de massa seca de plântulas estão positivamente correlacionados entre si, enquanto a redução de reserva das sementes e a eficiência na conversão dessas reservas em plântulas estão negativamente correlacionadas. De acordo com os resultados obtidos, verificou-se que todas as características apresentaram níveis diferenciados de variabilidade genética e os critérios de seleção utilizados mostraram-se eficientes para o melhoramento, no qual o índice de seleção combinada é o critério de seleção que apresentou os melhores resultados em termos de ganhos, sendo indicado como critério mais apropriado para o melhoramento genético da população estudada. Nos estudos de correlações, em 70% dos casos, a correlação fenotípica foi superior à genotípica, mostrando maior influência dos fatores ambientais em relação aos genotípicos e condições propícias ao melhoramento dos diferentes caracteres. No estudo de divergência genética, observou-se que pelo agrupamento de genótipos, pela técnica de Tocher, indicou que os genótipos foram distribuídos em três grupos.

Dessalinização da Água do Mar Através da Energia Solar - Caso de Estudo Salamansa – Cabo Verde

principal objectivo deste trabalho é o estudo da viabilidade técnica e económica da dessalinização da água do mar, utilizando a energia solar, tomando como caso de aplicação uma pequena comunidade rural de Cabo Verde, a vila piscatória de Salamansa, local onde há graves problemas com a disponibilidade de água potável. No entanto, a proximidade do mar e a disponibilidade de energia solar sugerem a dessalinização como processo para mitigar a falta de água. A dessalinização da água do mar pode ser obtida através de diversas técnicas que podem ser agrupadas de acordo com os princípios em que estes processos se baseiam: processos de dessalinização térmica (destilação solar, destilação multi-estágio, destilação multi-efeito, etc.) e processos de dessalinização por membranas (electrodiálise e osmose inversa). A destilação solar passiva foi a tecnologia de dessalinização estudada neste trabalho e que se pode vir a tornar uma alternativa promissora para um fornecimento regular de água. Por outro lado, o uso de fontes alternativas de energia, como a solar, apresenta-se como uma solução para viabilizar a dessalinização em meios semi-áridos como o deste caso de estudo. Fez-se uma modelação matemática da unidade de destilação solar proposta utilizando o Engineering Equation Solver (EES) como ferramenta para ajudar a resolver as equações de balanço térmico. O projecto do destilador solar proposto poderá atender às necessidades de água doce para consumo de 18 famílias constituídas por 5 agregados (92 pessoas) e apresenta uma eficiência média diária de aproximadamente 78% no Verão e 77% no Inverno.

Assessing farmers' vulnerability to climate change : a case study in Karnataka, India

In the context of observed climate change impacts and their effect on agriculture and crop production, this study intends to assess the vulnerability of rural livelihoods through a study case in Karnataka, India. The social approach of climate change vulnerability in this study case includes defining and exploring factors that determine farmers’ vulnerability in four villages. Key informant interviews, farmer workshops and structured household interviews were used for data collection. To analyse the data, we adapted and applied three vulnerability indices: Livelihood Vulnerability Index (LVI), LVI-IPCC and the Livelihood Effect Index (LEI), and used descriptive statistical methods. The data was analysed at two scales: whole sample-level and household level. The results from applying the indices for the whole-sample level show that this community's vulnerability to climate change is moderate, whereas the household-level results show that most of the households' vulnerability is high-very high, while 15 key drivers of vulnerability were identified. Results and limitations of the study are discussed under the rural livelihoods framework, in which the indices are based, allowing a better understanding of the social behaviouraltrends, as well as an holistic and integrated view of the climate change, agriculture, and livelihoods processes shaping vulnerability. We conclude that these indices, although a straightforward method to assess vulnerability, have limitations that could account for inaccuracies and inability to be standardised for benchmarking, therefore we stress the need for further research.

Hydraulisen kuristinmallin ja liikealustan ohjauksen kehittäminen reaaliaikasimulointiin

Diplomityön ensimmäisessä vaiheessa tutkittiin hydraulisen kuristimen ominaisuuksia ja esiteltiin numeerisesti tehokas kuristinmalli käyttäenpolynomifunktiota virtauksen laminaarisen ja transitioalueen kuvaukseen. Puoliempiirisen mallin paremmuus tulee esille siinä, että kuristimen geometriatietoja ei tarvita laskettaessa virtausta paine-eron perusteella. Reaaliaikasimuloinnissa esiintyy kompromisseja tarkkuuden ja laskentanopeuden välillä. Tätä asiaa tutkittiin kahden virtausalueen kuristinmallilla. Transition paine-eron ja integrointiaika-askelen valinnan vaikutus tarkkuuteen ja laskentanopeuteen tutkittiin. Toisessa vaiheessa tutkittiin mahdollisimman hyvän liiketuntuman tuottamista liikealustalla ohjaussignaalia kehittämällä. Liikealustan liikeradan rajallisuudesta johtuen ohjauksessa on perinteisesti käytetty washout-suodatusta, joka erottelee simuloitavan järjestelmän kiihtyvyyssignaalista vain nopeatkiihtyvyydet. Tässä työssä tutkittiin hitaiden kiihtyvyyksien ottamista mukaan liikealustan ohjaukseen liikealustan liikeradan puitteissa. Tämä toteutettiin kuvaamalla hitaat kiihtyvyydet kallistamalla liikealustaa, jolloin käyttäjään kohdistuva voima saatiin kuvattua gravitaatiota hyväksi käyttäen.

Service paradox in a product oriented company: A service business development case

The master´s thesis had three aims; to develop a service portfolio, to support the management of services through the developed portfolio, and evaluate effects of service differentiation strategy on the future selection of services. The product oriented case company in service paradox is Hilti (Suomi) Oy, which is entering systematic service management era, supported by the late strategic change. Low return on service business investments is referred as service paradox. The project was carried out as a case study, where the primary information source was twenty-one conducted interviews. The theory part focuses on marketing logics, service strategies, and categorization of services. The empirical part contributes in solving the aim related research questions. As a result of the case study a service portfolio was created, next further steps in service management were suggested, and the effect on selection of services by service differentiation strategy was evaluated. The main goal of creating service portfolio contributes to systematic management of services, which required revising at the case company.

Probabilité et temps de fixation à l’aide de processus ancestraux

Ce mémoire analyse l’espérance du temps de fixation conditionnellement à ce qu’elle se produise et la probabilité de fixation d’un nouvel allèle mutant dans des populations soumises à différents phénomènes biologiques en uti- lisant l’approche des processus ancestraux. Tout d’abord, l’article de Tajima (1990) est analysé et les différentes preuves y étant manquantes ou incomplètes sont détaillées, dans le but de se familiariser avec les calculs du temps de fixa- tion. L’étude de cet article permet aussi de démontrer l’importance du temps de fixation sur certains phénomènes biologiques. Par la suite, l’effet de la sé- lection naturelle est introduit au modèle. L’article de Mano (2009) cite un ré- sultat intéressant quant à l’espérance du temps de fixation conditionnellement à ce que celle-ci survienne qui utilise une approximation par un processus de diffusion. Une nouvelle méthode utilisant le processus ancestral est présentée afin d’arriver à une bonne approximation de ce résultat. Des simulations sont faites afin de vérifier l’exactitude de la nouvelle approche. Finalement, un mo- dèle soumis à la conversion génique est analysé, puisque ce phénomène, en présence de biais, a un effet similaire à celui de la sélection. Nous obtenons finalement un résultat analytique pour la probabilité de fixation d’un nouveau mutant dans la population. Enfin, des simulations sont faites afin de détermi- nerlaprobabilitédefixationainsiqueletempsdefixationconditionnellorsque les taux sont trop grands pour pouvoir les calculer analytiquement.

Egg production curve fitting using nonlinear models for selected and nonselected lines of White Leghorn hens

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