Molecular characterization of an ecdysone inducible gene E75 of Chinese shrimp Fenneropenaeus chinensis and elucidation of its role in molting by RNA interference

Ecdysone inducible gene. E75 is a primary target of ecdysone receptor (EcR). and is found to play a critical role in the molting process of arthropods In this study, a cDNA encoding the E75 of Chinese shrimp Fenneropenaeus chinensis (FcE75) was cloned using RT-PCR and RACE techniques FcE75 cDNA was 3611 bp in length with an ORF of 2394 bp. The deduced amino acid sequence of FcE75 had the highest sequence identity to E75 from a land crab Gecarcinus lateral's and E75 of the shrimp Metapenaeus crisis Quantitative real-time PCR revealed a prominently high expression of FcE75 mRNA in the whole body RNA extract of late premolt period (D3) juvenile shrimp. The role of E75 in the process of shrimp molting was investigated using the RNA interference technique Long double-stranded RNA corresponding to the FcE75 (dsE75) efficiently silenced the FcE75 transcript levels in juvenile F. chinensis. Further, injection with dsE75 completely arrested the molting process in experimental shrimp which eventually caused death Setogenic analysis of the uropods from molt-arrested shrimp, showed defective epidermal retraction, poor development of setae and new cuticle. These results indicate that E75 might be related to the molting process and is essential for proper molting and survival of shrimp This is the first report demonstrating the use of double stranded RNA to elucidate the possible role of E75 in the molting of decapod crustaceans (C) 2010 Elsevier Inc All rights reserved

Molecular structure and expression patterns of flounder (Paralichthys olivaceus) Myf-5, a myogenic regulatory factor

Myf-5, a member of the myogenic regulatory factors (MRF), has been shown to be expressed in muscle precursors in early stage zebrafish embryos. The MRFs, including MyoD, Myf-5, Myogenin and MR-F4, belong to the basic Helix-Loop-Helix transcription factors that contain a conserved basic Helix-Loop-Helix (bHLH) domain. To better understand the role of Myf-5 in the development of fish muscles, we have isolated the Myf-5 genomic sequence and cDNA from Flounder (Paralichthys olivaceus), and analyzed its structures and patterns of expression. Promoter analysis identified several putative transcription factor binding sites such as an E-box, NF-Y sites that might confer muscle-specific expression. Myf-5 transcripts were first detected in the paraxial mesoderm that gives rise to slow muscles. During somitogenesis, Myf-5 expression was found in developing somites. Myf-5 expression decreased gradually in somites in the anterior region, but remained strong in the newly formed somites. In the hatching stage, the expression was also detected in other muscle cells such as head muscle and fin muscle. In the growing fish, RT-PCR results showed that Myf-5 was expressed in the skeletal muscle and intestine. (c) 2006 Elsevier Inc. All rights reserved.

Identification and analysis of a Scophthalmus maximus ferritin that is regulated at transcription level by oxidative stress and bacterial infection

Ferritins are conserved Iron storage proteins that exist in most living organisms and play an essential role in Iron homeostasis. In this study, we reported the identification and analysis a ferritin M subunit, SmFerM, from turbot Scophthalmus maximus. The full length cDNA of SmFerM contains a 5'-untranslated region (UTR) of 232 bp, an open reading frame (ORF) of 531 bp, and a 3'-UTR of 196 bp The ORF encodes a putative protein of 176 amino acids, which shares extensive sequence identities with the M terrains of several fish species. In silico analysis identified in SmFerM both the ferroxidase center of mammalian H ferritins and the iron nucleation site of mammalian L ferritins. Quantitative real time reverse transcriptase-PCR analysis indicated that SmFerM expression was highest in muscle and lowest in heart and responded positively to experimental challenges with bacterial pathogens and poly(I center dot C) Exposure of cultured turbot hepatocytes to treatment of stress inducers (iron, copper, and H2O2) significantly upregulated the expression of SmFerM in a dose dependent manner. Iron chelating analysis showed that recombinant SmFerM purified from Escherichia coli exhibited apparent iron binding activity. These results suggest that SmFerM is a functional M ferritin and is likely to play a role in iron sequestration and protection against oxidative stress and microbial infection (C) 2010 Elsevier Inc All rights reserved

Identification, expression, function and localization of a DUF985 domain-containing hypothetical gene from amphioxus Branchiostoma belcheri

The progress in genome sequencing has led to an increasing submission of uncharacterized hypothetical genes with the domain of unknown function, DUF985, in GenBank, and none of these genes is related to a known protein. We therefore underwent an experimental study to identify the function of a DUF985 domain-containing hypothetical gene BbDUF985 (GenBank Accession No. AY273818) isolated from amphioxus Branchiostoma belcheri (B. belcheri). BbDUF985 was successfully expressed in both prokaryotic and eukaryotic systems, and its recombinant proteins expressed in both systems definitely exhibited an activity of phosphoglucose isomerase (PGI). Both tissue-section in situ hybridization and immunohistochemistry demonstrated that BbDUF985 was expressed in a tissue-specific manner, with most abundant levels in the hepatic caecum and ovary. In CHO cells transfected with the expression plasmid pEGFP-N1/BbDUF985, the fusion protein was targeted in the cytoplasm of CHO cells, suggesting that BbDUF985 is a cytosolic protein. In contrast, Western blotting indicated that BbDUF985 was also present in amphioxus humoral fluids, suggesting that it exists as a secreted protein as well. Our study provided a framework for further understanding the biochemical properties and physiological function of DUF985-containing hypothetical proteins in other species. (c) 2008 Elsevier Inc. All rights reserved.

Bioenergetic responses of sub-adult sea cucumber Apostichopus japonicus (Selenka) (Echinodermata: Holothuroidea) to temperature with special discussion regarding its southernmost distribution limit in China

1. This paper investigated the bioenergetic responses of the sea cucumber Apostichopus japonicus (wet weights of 36.5 +/- 1.2 g) to different water temperatures (5, 10, 15, 20, 25 and 30 degrees C) in the laboratory. 2. Results showed that theoretically the optimal temperatures for energy intake and scope for growth (SFG) of sub-adult A. japonicus was at 15.6 and 16.0 degrees C, respectively. The aestivation threshold temperature for this life-stage sea cucumber could be 29.0 degrees C by taking feeding cessation as the indication of aestivation. 3. Our data suggests that A. japonicus is thermo-sensitive to higher temperature, which prevents it from colonising sub-tropical coastal zones. Therefore, water temperature plays an important role in its southernmost distribution limit in China. 4. The potential impact of global ocean warming on A. japonicus might be a northward shift in the geographical distribution. Crown Copyright (C) 2009 Published by Elsevier Ltd, All rights reserved.

Phenotypic plasticity of gut structure and function during periods of inactivity in Apostichopus japonicus

Apostichopus japonicus is a common sea cucumber that undergoes seasonal inactivity phases and ceases feeding during the summer months. We used this sea cucumber species as a model in which to examine phenotypic plasticity of the digestive tract in response to food deprivation. We measured the body mass, gross gut morphology and digestive enzyme activities of A. japonicus before, during, and after the period of inactivity to examine the effects of food deprivation on the gut structure and function of this animal. Individuals were sampled semi-monthly from June to November (10 sampling intervals over 178 days) across temperature changes of more than 18 degrees C. On 5 September, which represented the peak of inactivity and lack of feeding, A. japonicus decreased its body mass, gut mass and gut length by 50%, 85%, and 70%, respectively, in comparison to values for these parameters preceding the inactive period. The activities of amylase, cellulase and lipase decreased by 77%, 98%, and 35% respectively, in comparison to mean values for these enzymes in June, whereas pepsin activity increased two-fold (luring the inactive phase. Alginase and trypsin activities were variable and did not change significantly across the 178-day experiment. With the exception of amylase and cellulase, all body size indices and digestive enzyme activities recovered and even surpassed the mean values preceding the inactive phase during the latter part of the experiment (October-November). Principal Component Analysis (PCA) utilizing the digestive enzyme activity and body size index data divided the physiological state of this cucumber into four phases: an active stage, prophase of inactivity peak inactivity, and a reversion phase. These phases are all consistent with previously suggested life stages for this species, but our data provide more defined characteristics of each phase. A. japonicus clearly exhibits phenotypic plasticity (or life-cycle staging) of the digestive tract during its annual inactive period. (C) 2008 Elsevier Inc. All rights reserved.

Révision taxonomique de la famille des Harrimaniidae (Hemichordata: Enteropneusta) incluant les descriptions de sept espèces de la côte Est du Pacifique

Cette étude comparative est une révision de la famille des Harrimaniidae basée sur les caractères morphologiques d'espèces connues et nouvelles provenant des collections de William E. Ritter, Theodore H. Bullock et Kandula P. Rao rassemblées au cours du 20e siècle. Les descriptions présentées ici portent le total des genres de cinq à neuf par l'ajout de Horstia n. gen., Mesoglossus n. gen., Ritteria n. gen et Saxipendium, un genre auparavant attribué à la famille monospécifique des Saxipendidae. Le nombre d'espèces est porté à 34 par la description de cinq nouvelles espèces du Pacifique oriental: Horstia kincaidi, Mesoglossus intermedius, Mesoglossus macginitiei, Protoglossus mackiei et Ritteria ambigua. La description d'une sixième espèce, Stereobalanus willeyi Ritter et Davis, 1904 (nomen nudum) est présentée ici pour la première fois, ainsi qu'une description abrégée de Saxipendium coronatum. Quatre espèces précédemment attribuées au genre Saccoglossus sont transférées au genre Mesoglossus: M. bournei, M. caraibicus, M. gurneyi, et M. pygmaeus et Saccoglossus borealis est transféré au genre Harrimania. Une hypothèse phylogénétique sur la famille des Harrimaniidae est émise, présentant l'évolution possible des caractères morphologiques au sein du groupe. Finalement, des notes sur la distribution géographique étendue mais discontinue de plusieurs espèces suggère que les entéropneustes auraient pu avoir une distribution ancienne continue et plus grande qui aurait été fragmentée par la suite.

Morphologie évolutive et fonctionnelle des hémichordés

L’embranchement Hemichordata regroupe les classes Enteropneusta et Pterobranchia. Hemichordata constitue, avec l’embranchement Echinodermata, le groupe-frère des chordés. Les entéropneustes sont des organismes vermiformes solitaires qui vivent sous ou à la surface du substrat et s’alimentent généralement par déposivorie, alors que les ptérobranches sont des organismes coloniaux filtreurs habitant dans un réseau de tubes appelé coenecium. Ce mémoire présente trois études dont le point commun est l’utilisation des hémichordés actuels pour répondre à des questions concernant l’évolution des hémichordés, des chordés, et du super-embranchement qui les regroupe, Deuterostomia. Notre première étude démontre que les fentes pharyngiennes, l’organe pré-oral cilié (POCO) et le pharynx de l’entéropneuste Protoglossus graveolens sont utilisés pour l’alimentation par filtration. Le système de filtration de P. graveolens permet la capture de particules jusqu’à 1.3 um, à un débit de 4.05 mm.s-1, pour une demande énergétique de 0.009 uW. Les similarités structurales et fonctionnelles avec le système de filtration des céphalochordés suggèrent que la filtration pharyngienne est ancestrale aux deutérostomes. Lors de notre deuxième étude, nous avons exploré l’hypothèse selon laquelle le POCO des entéropneustes, une structure ciliée pré-buccale au rôle possiblement chémorécepteur, serait homologue au « wheel organ » des céphalochordés et à l’adénohypophyse des vertébrés. Pour cela, nous avons déterminé par immunohistochimie l’expression de Pit-1, un facteur de transcription spécifique à ces deux structures, chez l’entéropneuste Saccoglossus pusillus. Pit-1 est exprimé dans des cellules sensorielles du POCO, mais aussi dans des cellules épithéliales distribuées dans le proboscis, collet et tronc. Ce patron d’expression ne permet pas de confirmer ou rejeter l’homologie du POCO et de l’adénohypophyse des vertébrés. Lors de notre troisième étude, nous avons caractérisé l’ultrastructure du coenecium des ptérobranches Cephalodiscus hodgsoni, Cephalodiscus nigrescens et Cephalodiscus densus par microscopie électronique à transmisison et à balayage. Cephalodiscus est le groupe frère de Graptolithina, un groupe qui inclut les graptolithes éteints ainsi que les ptérobranches du genre Rhabdopleura. Nous avons décrit les types de fibrilles de collagène présents, leur taille et leur organisation, ainsi que l’organisation globale du coenecium. Nous avons ainsi démontré la présence chez Cephalodiscus d’une organisation similaire au paracortex, pseudocortex et eucortex des graptolithes. La présence chez Cephalodiscus de ce type d’organisation suggère que le cortex est ancestral à la classe Pterobranchia. Ces trois études illustrent plusieurs axes importants de la recherche sur les hémichordés, qui en intégrant des données morphologiques, fonctionnelles et moléculaires permet de reconstruire certains évènements clés de l’évolution des deutérostomes.

Les effets de la présence d’une audience et de la condition sur les préférences d’appariement des femelles diamant mandarin (Taeniopygia guttata)

Le choix de partenaire est souvent considéré comme étant le résultat d’une simple interaction, mais, en nature, l’environnement social dans lequel les animaux communiquent correspond généralement à un réseau d’émetteurs et de récepteurs. La présence de congénères, de rivaux, et même de prédateurs durant le choix de partenaire peut avoir plusieurs répercussions sur ce choix. Être observé par une audience composée de congénères de même sexe peut pousser certaines espèces à modifier le niveau d’expression de leurs préférences, et même à modifier ces préférences pour réduire la compétition ou éviter d’être imitées. La préférence de plusieurs femelles diamant mandarin pour deux mâles a été mesurée en absence et en présence d’une audience femelle pour déterminer si la présence de rivales a des effets sur le choix de partenaire des femelles. De plus, afin de déterminer si ces effets varient en fonction de la qualité des femelles focales et audience, la condition de plusieurs femelles a été altérée en diminuant leur capacité à voler. Selon les résultats, les femelles diminuent leur niveau de sélectivité suite à l’ajout d’une audience femelle, et l’intensité des interactions mâle-femelle dépend de la condition des femelles focales. Les femelles ajustent leur comportement surtout pour éviter d’être imitées et non en fonction de leur condition. Cependant, ces deux mécanismes peuvent affecter les femelles simultanément.

A computational fluid dynamic study on the filtering mechanics in suspension feeding marine invertebrates

Les suspensivores ont la tâche importante de séparer les particules de l'eau. Bien qu'une grande gamme de morphologies existe pour les structures d'alimentation, elles sont pratiquement toutes constituées de rangées de cylindres qui interagissent avec leur environnement fluide. Le mécanisme de capture des particules utilisé dépend des contraintes morphologiques, des besoins énergétiques et des conditions d'écoulement. Comme nos objectifs étaient de comprendre ces relations, nous avons eu recours à des études de comparaison pour interpréter les tendances en nature et pour comprendre les conditions qui provoquent de nouveaux fonctionnements. Nous avons utilisé la dynamique des fluides numérique (computational fluid dynamics, CFD) pour créer des expériences contrôlées et pour simplifier les analyses. Notre première étude démontre que les coûts énergétiques associés au pompage dans les espaces petits sont élevés. De plus, le CFD suggère que les fentes branchiales des ptérobranches sont des structures rudimentaires, d'un ancêtre plus grande. Ce dernier point confirme l'hypothèse qu'un ver se nourrit par filtration tel que l'ancêtre des deuterostomes. Notre deuxième étude détermine la gamme du nombre de Reynolds number critique où la performance d'un filtre de balane change. Quand le Re est très bas, les différences morphologiques n'ont pas un grand effet sur le fonctionnement. Cependant, une pagaie devient une passoire lorsque le Re se trouve entre 1 et 3,5. Le CFD s’est dévoilé être un outil très utile qui a permis d’obtenir des détails sur les microfluides. Ces études montrent comment la morphologie et les dynamiques des fluides interagissent avec la mécanisme de capture ou de structures utilisées, ainsi que comment des petits changements de taille, de forme, ou de vitesse d'écoulement peuvent conduire à un nouveau fonctionnement.

Variations interindividuelles des performances cognitives et conséquences évolutives chez une population naturelle de mésange charbonnière (Parus major)

Les animaux font face à des changements environnementaux brutaux dus aux modifications de milieux liés à l'activité humaine et aux changements climatiques, et doivent s'ajuster rapidement à leur nouvel environnement. Certains processus cognitifs comme l'innovation et l'apprentissage permettent aux animaux d'intégrer de nouveaux comportements à leur répertoire comportemental (flexibilité comportementale), leur donnant l'opportunité d'intégrer un comportement plus optimal pour s'ajuster. Les performances cognitives varient entre espèces et les individus d'une même population et bien que des études récentes se soient intéressées aux causes des variations interindividuelles des performances cognitives, les conséquences restent peu explorées. Dans cette thèse, les questions des pressions de sélection s'exerçant sur les capacités cognitives sont abordées afin de mieux comprendre l'évolution de ces traits au sein d'une population naturelle de mésange charbonnière Parus major. Un nouveau test de résolution de problème a tout d'abord été présenté à des couples reproducteurs directement en milieu naturel. Les résultats ont montré que les couples les plus performants à résoudre la tâche surpassaient les couples les moins performants sur plusieurs mesures de succès reproducteur. Afin de vérifier que la motivation à nourrir les poussins ne biaisait pas cette relation, la taille de nichée a ensuite été manipulée, ce qui n'a pas affecté la performance subséquente des parents. Les couples innovateurs démontraient un meilleur succès reproducteur quel que soit le changement de la taille de nichée subit, ce qui suggère que cette performance influence bien le succès de reproduction, et non l'inverse. De plus, les couples innovateurs approvisionnaient leurs poussins plus souvent que les couples non innovateurs, suggérant que les innovateurs pourraient exploiter leur habitat de façon plus optimale. Dans un troisième temps, plusieurs caractéristiques morphologiques, dont la coloration des plumes, ont été reliées aux performances de résolution de problème et d'apprentissage. Ces liens, bien que complexes et condition-dépendants, pourraient indiquer un rôle de ces performances lors de la sélection sexuelle. Enfin, afin de tester l'effet du parasite sanguin du paludisme sur les traits comportementaux, un médicament contre le paludisme a été injecté à des femelles reproductrices. Cette injection n'a pas modifié leurs performances cognitives mais a augmenté leur niveau d'activité et d'exploration du nichoir en réponse à la tâche de résolution de problème. Ce parasite sanguin, très présent chez les populations depassereaux, pourrait donc expliquer les variations interindividuelles et interpopulationnelles de certains traits comportementaux en milieu naturel, au même titre que dans nombreux autres systèmes hôte-parasites étudiés. Les travaux présentés dans cette thèse ont permis de détailler pour la première fois la relation entre une performance cognitive et le succès reproducteur chez une population aviaire naturelle, une relation robuste et non influencée par la motivation à nourrir la couvée. Cette performance cognitive est reliée à plusieurs traits morphologiques, mais non à la charge parasitaire. Une meilleure exploitation de l'habitat et habileté à s'occuper des poussins pourrait expliquer cette relation.

Développement du squelette du crinoïde Florometra serratissima et évolution des protéines de la matrice de spicules chez les ambulacraires

Les crinoïdes sont bien connus pour leurs fossiles, mais la biominéralisation de leurs stades larvaires n’est que peu documentée. La première partie du projet présente le développement des ossicules des trois stades larvaires du comatule Florometra serratissima : doliolaria, cystidienne et pentacrinoïde. Les ossicules du crinoïde démontraient de la plasticité phénotypique et de la désynchronisation dans leur développement. Les crinoïdes étant la classe basale des échinodermes modernes, ceci porte à croire que ces traits étaient aussi caractéristiques des échinodermes ancestraux et auraient joué un rôle dans la radiation hâtive et la grande disparité des échinodermes. Pour notre deuxième étude, comme les patrons de morphologie des crinoïdes et des autres échinodermes sont nombreux et sont régulés par des protéines spécifiques, nous avons vérifié la présence de quatre familles de protéines de la matrice de spicules (SMAP) connues chez les oursins dans les transcriptomes des autres échinodermes et d’autres deutérostomes. La famille des spicules matrix (SM) et l’anhydrase carbonique CARA7LA étaient absentes chez tout autre organisme que les oursins, les protéines spécifiques au mésenchyme (MSP130) étaient présentes en nombres différents chez tous les ambulacraires suggérant de multiples duplications et pertes, et les métalloprotéases étaient nombreuses chez chacun. Le développement des ossicules chez les échinodermes est un sujet qui a gagné en popularité au cours des dernières décennies, spécialement chez les oursins, et inclure les crinoïdes dans ce type d’étude permettra de nous renseigner sur l’origine et l’évolution des échinodermes modernes.

Influence of nitric oxide during maturation on bovine oocyte meiosis and embryo development in vitro

The effect of s-nitroso-N-acetyl-1,1-penicillamine (SNAP, a nitric oxide donor) during in vitro maturation (IVM) on nuclear maturation and embryo development was investigated. The effect of increasing nitric oxide (NO) during prematuration or maturation, or both, on embryo development was also assessed. 10(-3) M SNAP nearly blocked oocytes reaching metaphase II (MII) (7%, P < 0.05) while 10(-5) M SNAP showed intermediate proportions (55%). For 10(-7) M SNAP and controls (without SNAP), MII percentages were similar (72% for both, P > 0.05), but superior to the other treatment groups (P < 0.05). Blastocyst development, however, was not affected (38% for all treatments, P < 0.05). TUNEL-positive cells in hatched blastocysts (Day 9) increased when IVM included 10(-5) M SNAP (8 v. 3 to 4 cells in the other treatments, P > 0.05), without affecting total cell numbers (240 to 291 cells, P > 0.05). When oocytes were prematured followed by IVM with or without 10(-7) M SNAP, during either culture period or both, blastocyst development was similar (26 to 40%, P > 0.05). When SNAP was included during both prematuration and IVM, the proportion of Day 9 hatched embryos increased (28% v. 14 to 19% in the other treatments, P < 0.05). Apoptotic cells, however, increased when SNAP was included (6 to 10 cells) in comparison to prematuration and maturation without SNAP (3 cells, P < 0.05). NO may be involved in meiotic progression and apoptosis during embryo development.

Delivery of cloned offspring: experience in Zebu cattle (Bos indicus)

The production of a healthy cloned calf is dependent on a multitude of successful steps, including reprogramming mediated by the oocyte, the development of a functional placenta, adequate maternal-fetal interaction, the establishment of a physiological metabolic setting and the formation of a complete set of well-differentiated cells that will eventually result in well-characterised and fully competent tissues and organs. Although the efficiency of nuclear transfer has improved significantly since the first report of a somatic cell nuclear transfer-derived animal, there are many descriptions of anomalies concerning cloned calves leading to high perinatal morbidity and mortality. The present article discusses some our experience regarding perinatal and neonatal procedures for cloned Zebu cattle (B. indicus) that has led to improved survival rates in Nellore cloned calves following the application of such `labour-intensive technology`.

Reproductive ecology of dipsadine snakes, with emphasis on South American species

A relatively large amount of variation occurs in the reproductive ecology of tropical snakes, and this variation is generally regarded as being a consequence of seasonality in climate and prey availability. In some groups, even closely related species may differ in their reproductive ecology; however, in others it seems to be very conservative. Here we explore whether characters related to reproduction are phylogenetically constrained in a monophyletic group of snakes, the subfamily Dipsadinae, which ranges from Mexico to southern South America. We provide original data on reproduction for Leptodeira annulata, Imantodes cenchoa, and three species of Sibynomorphus from southern, southeastern and central Brazil, and data from literature for other species and populations of dipsadines. Follicular cycles were seasonal in Atractus reticulatus, Dipsa, albifrons, Hypsiglena torquata, Leptodeira maculata, L. punctata, Sibynomorphus spp. and Sibon sanniola from areas where climate is seasonal. In contrast, extended or continuous follicular cycles were recorded in Dipsas catesbyi, D. neivai, Imantodes cenchoa, Leptodeira annulata, and Ninia maculata from areas with seasonal and aseasonal climates. Testicular cycles also varied from seasonal (in H. torquiata) to continuous (in Dipsa,5 spp., Leptodeira annulata, L. maculata, N. maculata, and Sibynomorphus spp.). Most dipsadines are small (less than 500 rum SVL), and females attain sexual maturity with similar relative body size than males. Sexual dimorphism occurred in terms of SVL and tail length in most species, and clutch size tended to be small (less than five eggs). Combat behavior occurs in Imantodes cenchoa, which did not show sexual size dimorphism. Reproductive timing, for both females and males, varied among species but in general there were no differences between the tribes of Dipsadinae in most of the reproductive characteristics, such as mean body size, relative size at sexual maturity, sexual size and tail dimorphism, duration of vitellogenesis or egg-carrying in oviducts.