Dissection of hormone-responsive plasma membrane to nucleus signaling of Bravis Radix : its role in vascular differentiation and root meristem growth

AbstractPlants continuously grow during their complete life span and understanding the mechanisms that qualitatively regulate their traits remains a challenging topic in biology. The hormone auxin has been identified as a crucial molecule for shaping plant growth, as it has a role in most developmental processes. In the root, the directional, so-called polar transport of auxin generates a peak of concentration that specifies and maintains the stem cell niche and a subsequent gradient of decreasing concentration that also regulates cell proliferation and differentiation. For these reasons, auxin is considered the main morphogen of the root, as it is fundamental for its organization and maintenance. Recently, in Arabidopsis thaliana, a natural variation screen allowed the discovery of BREVIS RADIX (BRX) gene as a limiting factor for auxin responsive gene expression and thus for root growth.In this study, we discovered that BRX is a direct target of auxin that positively feeds back on auxin signaling, as a transcriptional co-regulator, through interaction with the Auxin Response Factor (ARF) MONOPTEROS (MP), modulating the auxin gene response magnitude during the transition between division and differentiation in the root meristem. Moreover, we provide evidence that BRX is activated at the plasma membrane level as an associated protein before moving into the nucleus to modulate cellular growth.To investigate the discrepancy between the auxin concentration and the expression pattern of its downstream targets, we combined experimental and computational approaches. Expression profiles deviating from the auxin gradient could only be modeled after intersection of auxin activity with the observed differential endocytosis pattern and with positive auto- regulatory feedback through plasma- membrane-to-nucleus transfer of BRX. Because BRX is required for expression of certain auxin response factor targets, our data suggest a cell-type-specific endocytosis-dependent input into transcriptional auxin perception. This input sustains expression of a subset of auxin-responsive genes across the root meristem's division and transition zones and is essential for meristem growth. Thus, the endocytosis pattern provides specific positional information to modulate auxin response. RésuméLes plantes croissent continuellement tout au long de leur cycle de vie. Comprendre et expliquer les mécanismes impliqués dans ce phénomène reste à l'heure actuelle, un défi. L'hormone auxine a été identifiée comme une molécule essentielle à la régulation de la croissance des plantes, car impliquée dans la plupart des processus développementaux. Dans la racine, le transport polaire de l'auxine, par la génération d'un pic de concentration, spécifie et maintient la niche de cellules souches, et par la génération d'un gradient de concentration, contrôle la prolifération et la différentiation cellulaire. Puisque l'auxine est essentielle pour l'organisation et la maintenance du système racinaire, il est considéré comme son principal morphogène. Récemment, dans la plante modèle, Arabidopsis thalinana, un criblage des variations génétique a permis d'identifier le gène Brevis radix (BRX) comme facteur limitant l'expression des gènes de réponse à l'auxine et par là même, la croissance de la racine.Dans ce travail, nous avons découvert que BRX est une cible direct de l'auxine qui rétroactive positivement le signalement de l'hormone, agissant ainsi comme un régulateur transcriptionnel à travers l'interaction avec la protéine Monopteros (MP) de la famille des facteurs de réponse à l'auxine (Auxin Responsive Factor, ARF), et modulant ainsi la magnitude de la réponse des gènes reliés à l'auxine durant la division et la différentiation cellulaire dans le méristème de la racine. De plus, nous fournissons des preuves que BRX est activées au niveau de la membrane plasmique, tel une protéine associée se déplaçant à l'intérieur du noyau et modulant la croissance cellulaire.Pour mener à bien l'investigation des divergences entre la concentration de l'auxine et les schémas d'expression de ses propres gènes cibles, nous avons combiné les approches expérimentales et computationnelles. Les profiles d'expressions déviant du gradient d'auxine pourraient seulement être modéliser après intersection de l'activité de l'auxine avec les schémas différentiels d'endocytose observés et les boucles de rétroaction positives et autorégulatrices par le transfert de BRX de la membrane plasmique au noyau. Puisque BRX est requis pour l'expression de certains gènes cibles des facteurs de réponse à l'auxine, nos données suggèrent une contribution dépendante d'une endocytose spécifique au type de cellule dans la perception transcriptionnelle à l'auxine Cette contribution soutient l'expression d'un sous-set de gène de réponse à l'auxine dans la division du méristème racinaire et la zone de transition, et par conséquent, est essentielle pour la croissance méristematique. Ainsi, le schéma d'endocytose fournit des informations positionnelles spécifiques à la modulation de la réponse à l'auxine.

Venom alkaloid and cuticular hydrocarbon profiles are associated with social organization, queen fertility status, and queen genotype in the fire ant Solenopsis invicta.

Queens in social insect colonies advertise their presence in the colony to: a) attract workers' attention and care; b) gain acceptance by workers as replacement or supplemental reproductives; c) prevent reproductive development in nestmates. We analyzed the chemical content of whole body surface extracts of adult queens of different developmental and reproductive stages, and of adult workers from monogyne (single colony queen) and polygyne (multiple colony queens) forms of the fire ant Solenopsis invicta. We found that the composition of the most abundant components, venom alkaloids, differed between queens and workers, as well as between reproductive and non-reproductive queens. Additionally, workers of the two forms could be distinguished by alkaloid composition. Finally, sexually mature, non-reproductive queens from polygyne colonies differed in their proportions of cis-piperidine alkaloids, depending on their Gp-9 genotype, although the difference disappeared once they became functional reproductives. Among the unsaturated cuticular hydrocarbons characteristic of queens, there were differences in amounts of alkenes/alkadienes between non-reproductive polygyne queens of different Gp-9 genotypes, between non-reproductive and reproductive queens, and between polygyne and monogyne reproductive queens, with the amounts increasing at a relatively higher rate through reproductive ontogeny in queens bearing the Gp-9 b allele. Given that the genotype-specific piperidine differences reflect differences in rates of reproductive maturation between queens, we speculate that these abundant and unique compounds have been co-opted to serve in fertility signaling, while the cuticular hydrocarbons now play a complementary role in regulation of social organization by signaling queen Gp-9 genotype.

Work Organization Practices for Lean Production: A Study in Spanish and Brazilian Manufacturers

This work aims to discuss particular work organization practices in human resources reported as successful by companies adopting lean production principles, and investigate them through real examples observed on manufacturing plants in Spain and Brazil. A set of work organization practices was previously established by one of the authors, through interviews with practitioners of lean production and review of the literature. A series of visits and informal interviews at Spanish and Brazilian automotive parts manufacturers that follow lean production were conducted to verify that the set of policies are indeed practiced.

Multi-scale systems analysis of plant development : beyond cellular signaling and tissue morphodynamics

Les plantes sont essentielles pour les sociétés humaines. Notre alimentation quotidienne, les matériaux de constructions et les sources énergétiques dérivent de la biomasse végétale. En revanche, la compréhension des multiples aspects développementaux des plantes est encore peu exploitée et représente un sujet de recherche majeur pour la science. L'émergence des technologies à haut débit pour le séquençage de génome à grande échelle ou l'imagerie de haute résolution permet à présent de produire des quantités énormes d'information. L'analyse informatique est une façon d'intégrer ces données et de réduire la complexité apparente vers une échelle d'abstraction appropriée, dont la finalité est de fournir des perspectives de recherches ciblées. Ceci représente la raison première de cette thèse. En d'autres termes, nous appliquons des méthodes descriptives et prédictives combinées à des simulations numériques afin d'apporter des solutions originales à des problèmes relatifs à la morphogénèse à l'échelle de la cellule et de l'organe. Nous nous sommes fixés parmi les objectifs principaux de cette thèse d'élucider de quelle manière l'interaction croisée des phytohormones auxine et brassinosteroïdes (BRs) détermine la croissance de la cellule dans la racine du méristème apical d'Arabidopsis thaliana, l'organisme modèle de référence pour les études moléculaires en plantes. Pour reconstruire le réseau de signalement cellulaire, nous avons extrait de la littérature les informations pertinentes concernant les relations entre les protéines impliquées dans la transduction des signaux hormonaux. Le réseau a ensuite été modélisé en utilisant un formalisme logique et qualitatif pour pallier l'absence de données quantitatives. Tout d'abord, Les résultats ont permis de confirmer que l'auxine et les BRs agissent en synergie pour contrôler la croissance de la cellule, puis, d'expliquer des observations phénotypiques paradoxales et au final, de mettre à jour une interaction clef entre deux protéines dans la maintenance du méristème de la racine. Une étude ultérieure chez la plante modèle Brachypodium dystachion (Brachypo- dium) a révélé l'ajustement du réseau d'interaction croisée entre auxine et éthylène par rapport à Arabidopsis. Chez ce dernier, interférer avec la biosynthèse de l'auxine mène à la formation d'une racine courte. Néanmoins, nous avons isolé chez Brachypodium un mutant hypomorphique dans la biosynthèse de l'auxine qui affiche une racine plus longue. Nous avons alors conduit une analyse morphométrique qui a confirmé que des cellules plus anisotropique (plus fines et longues) sont à l'origine de ce phénotype racinaire. Des analyses plus approfondies ont démontré que la différence phénotypique entre Brachypodium et Arabidopsis s'explique par une inversion de la fonction régulatrice dans la relation entre le réseau de signalisation par l'éthylène et la biosynthèse de l'auxine. L'analyse morphométrique utilisée dans l'étude précédente exploite le pipeline de traitement d'image de notre méthode d'histologie quantitative. Pendant la croissance secondaire, la symétrie bilatérale de l'hypocotyle est remplacée par une symétrie radiale et une organisation concentrique des tissus constitutifs. Ces tissus sont initialement composés d'une douzaine de cellules mais peuvent aisément atteindre des dizaines de milliers dans les derniers stades du développement. Cette échelle dépasse largement le seuil d'investigation par les moyens dits 'traditionnels' comme l'imagerie directe de tissus en profondeur. L'étude de ce système pendant cette phase de développement ne peut se faire qu'en réalisant des coupes fines de l'organe, ce qui empêche une compréhension des phénomènes cellulaires dynamiques sous-jacents. Nous y avons remédié en proposant une stratégie originale nommée, histologie quantitative. De fait, nous avons extrait l'information contenue dans des images de très haute résolution de sections transverses d'hypocotyles en utilisant un pipeline d'analyse et de segmentation d'image à grande échelle. Nous l'avons ensuite combiné avec un algorithme de reconnaissance automatique des cellules. Cet outil nous a permis de réaliser une description quantitative de la progression de la croissance secondaire révélant des schémas développementales non-apparents avec une inspection visuelle classique. La formation de pôle de phloèmes en structure répétée et espacée entre eux d'une longueur constante illustre les bénéfices de notre approche. Par ailleurs, l'exploitation approfondie de ces résultats a montré un changement de croissance anisotropique des cellules du cambium et du phloème qui semble en phase avec l'expansion du xylème. Combinant des outils génétiques et de la modélisation biomécanique, nous avons démontré que seule la croissance plus rapide des tissus internes peut produire une réorientation de l'axe de croissance anisotropique des tissus périphériques. Cette prédiction a été confirmée par le calcul du ratio des taux de croissance du xylème et du phloème au cours de développement secondaire ; des ratios élevés sont effectivement observés et concomitant à l'établissement progressif et tangentiel du cambium. Ces résultats suggèrent un mécanisme d'auto-organisation établi par un gradient de division méristématique qui génèrent une distribution de contraintes mécaniques. Ceci réoriente la croissance anisotropique des tissus périphériques pour supporter la croissance secondaire. - Plants are essential for human society, because our daily food, construction materials and sustainable energy are derived from plant biomass. Yet, despite this importance, the multiple developmental aspects of plants are still poorly understood and represent a major challenge for science. With the emergence of high throughput devices for genome sequencing and high-resolution imaging, data has never been so easy to collect, generating huge amounts of information. Computational analysis is one way to integrate those data and to decrease the apparent complexity towards an appropriate scale of abstraction with the aim to eventually provide new answers and direct further research perspectives. This is the motivation behind this thesis work, i.e. the application of descriptive and predictive analytics combined with computational modeling to answer problems that revolve around morphogenesis at the subcellular and organ scale. One of the goals of this thesis is to elucidate how the auxin-brassinosteroid phytohormone interaction determines the cell growth in the root apical meristem of Arabidopsis thaliana (Arabidopsis), the plant model of reference for molecular studies. The pertinent information about signaling protein relationships was obtained through the literature to reconstruct the entire hormonal crosstalk. Due to a lack of quantitative information, we employed a qualitative modeling formalism. This work permitted to confirm the synergistic effect of the hormonal crosstalk on cell elongation, to explain some of our paradoxical mutant phenotypes and to predict a novel interaction between the BREVIS RADIX (BRX) protein and the transcription factor MONOPTEROS (MP),which turned out to be critical for the maintenance of the root meristem. On the same subcellular scale, another study in the monocot model Brachypodium dystachion (Brachypodium) revealed an alternative wiring of auxin-ethylene crosstalk as compared to Arabidopsis. In the latter, increasing interference with auxin biosynthesis results in progressively shorter roots. By contrast, a hypomorphic Brachypodium mutant isolated in this study in an enzyme of the auxin biosynthesis pathway displayed a dramatically longer seminal root. Our morphometric analysis confirmed that more anisotropic cells (thinner and longer) are principally responsible for the mutant root phenotype. Further characterization pointed towards an inverted regulatory logic in the relation between ethylene signaling and auxin biosynthesis in Brachypodium as compared to Arabidopsis, which explains the phenotypic discrepancy. Finally, the morphometric analysis of hypocotyl secondary growth that we applied in this study was performed with the image-processing pipeline of our quantitative histology method. During its secondary growth, the hypocotyl reorganizes its primary bilateral symmetry to a radial symmetry of highly specialized tissues comprising several thousand cells, starting with a few dozens. However, such a scale only permits observations in thin cross-sections, severely hampering a comprehensive analysis of the morphodynamics involved. Our quantitative histology strategy overcomes this limitation. We acquired hypocotyl cross-sections from tiled high-resolution images and extracted their information content using custom high-throughput image processing and segmentation. Coupled with an automated cell type recognition algorithm, it allows precise quantitative characterization of vascular development and reveals developmental patterns that were not evident from visual inspection, for example the steady interspace distance of the phloem poles. Further analyses indicated a change in growth anisotropy of cambial and phloem cells, which appeared in phase with the expansion of xylem. Combining genetic tools and computational modeling, we showed that the reorientation of growth anisotropy axis of peripheral tissue layers only occurs when the growth rate of central tissue is higher than the peripheral one. This was confirmed by the calculation of the ratio of the growth rate xylem to phloem throughout secondary growth. High ratios are indeed observed and concomitant with the homogenization of cambium anisotropy. These results suggest a self-organization mechanism, promoted by a gradient of division in the cambium that generates a pattern of mechanical constraints. This, in turn, reorients the growth anisotropy of peripheral tissues to sustain the secondary growth.

Determination of the critical activities of a public-private intermediary organization with the help of value chain analysis

Tämän diplomityön tavoitteena oli selvittää arvoketjuanalyysin avulla toiminnot, joilla voittoatavoittelemattoman, julkisen osakeyhtiön toimintaa voitaisiin kuvata. Tarkoituksena oli selvittää mainitut toiminnot yleisesti ja luoda malli kohdeyrityksen arvoketjusta ja sen toiminnoista. Tutkielma jakautuu teoreettiseen ja empiiriseen osaan. Ensimmäinen pohjautuu aikaisempaan tutkimukseen ja kirjallisuuteen sidosryhmistä, arvon muodostumisesta ja arvoketjuanalyysistä. Jälkimmäinen on laadullista tapaustutkimusta. Empiriassa mallinnettiin Lappeenranta Innovation Oy:nsisäisiä toimintoja ja sidosryhmien odotuksia. Empiirinen tutkimus perustui kohdeyrityksen omistajille ja henkilöstölle tehtyihin haastatteluihin sekä yrityksen toiminnan päivittäiseen seurantaan. Johtopäätöksenätodettiin, että julkisen, voittoa tavoittelemattoman yrityksen toiminnot on mahdollista kuvata arvoketjuanalyysin avulla. Alan ja yrityksen asettamat erityispiirteet toivat haasteita määrittelylle, mutta silti arvoketju antoi selkeän tavan kohdeyrityksen toimintojen mallintamiselle.

Managing Technologies in Research Organization: Framework for Research Surplus Portfolio

Avoimesta innovaatiosta ja innovaatioiden tehokkaasta hyödyntämisestä on tulossa tärkeitä osia yritysten T&K-prosesseihin. Diplomityön tarkoituksena on luoda viitekehys teknologioiden, jotka eivät kuulu yrityksen ydinliiketoimintaan, tehokkaampaan hallinnointiin tutkimusorganisaatiossa. Konstruktiivinen viitekehys on rakennettu pohjautuen aineettomien pääomien johtamisen ja portfolion hallinnoinnin teorioihin. Lisäksi työssä määritellään työkaluja jatekniikoita ylijäämäteknologioiden arviointiin. Uutta ylijäämäteknologioiden portfoliota voidaan hyödyntää hakukoneena, ideapankkina, kommunikaatiotyökaluna tai teknologioiden markkinapaikkana. Sen johtaminen koostuu tietojen dokumentoinnista järjestelmään, teknologioiden arvioinnista ja portfolion päivityksestä ja ylläpidosta.

Managing Human Factor in Accounting Change - Introducing Activity Based Costing System to Organization

Tutkimuksen tavoitteena on identifioida yleisimmät toimintolaskennan implementointiin liittyvät ongelmat ja muutosprojektin onnistumiseen vaikuttavat tekijät. Tavoitteena on myös saada kokonaisvaltainen kuva siitä, miksi laskentatoimen muutokset ovat vaikeita implementoida ja miten ihmisten käyttäytyminen vaikuttaa muutosprosessin onnistumiseen. Sekä laskentatoimen että muutosjohtamisen teorioita tarkastellaan laaja-alaisen kuvan saamiseksi siitä, miten ihmisiin ja heidän käyttäytymiseensä liittyvät tekijät vaikuttavat muutosprojektin onnistumiseen tai epäonnistumiseen. Tutkielma käyttää empiirisiä tutkimustuloksia pohjana aiheen tarkastelulle. Tutkielma tarjoaa ehdotuksia tulevaisuuden tutkimukselle liittyen laskentatoimen muutoksen kriittisiin tekijöihin. Kiinnostavimpia alueita tulevaisuuden tutkimukselle on pohtia tarkemmin, miten työntekijöiden oletukset johtajien motiiveista muutoksen takana vaikuttavat muutosvastarintaan sekä miten organisaation rakenne ja muutosvastarintavaikuttavat muutoksen institutionaalistamiseen.

Diversity management and team leadership in a nonprofit organization. Case: AIESEC in Finland

Tutkimuksen tarkoituksena on selvittää kuinka moninaisuus ja sen johtaminen näkyvät voittoa tavoittelemattoman järjestön tiimityössä, kuinka moninaisuus ja tiimityö pystyvät selittämään motiiveja työskennellä voittoa tavoittelemattomassa järjestössä ja mitä tulisi huomioida tiimityön ja tiimin johtajuuden osalta, kun moninaisuus ja voittoa tavoittelemattoman järjestön luonne otetaan huomioon. Tämä tutkielma on laadullinen tutkimus, jossa tutkimusmenetelminä on käytetty yhdeksää teemahaastattelua, edellisen tutkimuksen tuloksia (Astikainen, 2005) sekä havainnointia. Tutkimuksen perusteellavoidaan todeta, että voittoa tavoittelemattoman järjestön luonne, tiimityö tai moninaisuus eivät sinällään merkitse paljoakaan tulosten kannalta, vaan niiden keskinäiset yhteydet. Nämä yhdessä, oikein hyödynnettynä, vaikuttavat työntekijöiden motivaatioon ja sitä kautta organisaation tuloksiin.

Competitor Information andCompetitive Knowledge Management in a Large Industrial Organization

Thisthesis supplements the systematic approach to competitive intelligence and competitor analysis by introducing an information-processing perspective on management of the competitive environment and competitors therein. The cognitive questions connected to the intelligence process and also the means that organizational actors use in sharing information are discussed. The ultimate aim has been to deepen knowledge of the different intraorganizational processes that are used in acorporate organization to manage and exploit the vast amount of competitor information that is received from the environment. Competitor information and competitive knowledge management is examined as a process, where organizational actorsidentify and perceive the competitive environment by using cognitive simplification, make interpretations resulting in learning and finally utilize competitor information and competitive knowledge in their work processes. The sharing of competitive information and competitive knowledge is facilitated by intraorganizational networks that evolve as a means of developing a shared, organizational level knowledge structure and ensuring that the right information is in the right place at the right time. This thesis approaches competitor information and competitive knowledge management both theoretically and empirically. Based on the conceptual framework developed by theoretical elaboration, further understanding of the studied phenomena is sought by an empirical study. The empirical research was carried out in a multinationally operating forest industry company. This thesis makes some preliminary suggestions of improving the competitive intelligence process. It is concluded that managing competitor information and competitive knowledge is not simply a question of managing information flow or improving sophistication of competitor analysis, but the crucial question to be solved is rather, how to improve the cognitive capabilities connected to identifying and making interpretations of the competitive environment and how to increase learning. It is claimed that competitive intelligence can not be treated like an organizational function or assigned solely to a specialized intelligence unit.