Floral biology and characterization of seed germination in physic nut (Jatropha curcas L.)

The objective of this study was to characterize morphologically the seed germination and floral biology of Jatropha curcas grown in Viçosa, Minas Gerais state. The floral biology study was made on fresh inflorescences of 20 plants. For the post-seminal development study, the seeds were submitted to laboratory and greenhouse germination test. J. curcas has flowers of both sexes within the same inflorescence, with each inflorescence having an average of 131 flowers, being 120 male and 10.5 female flowers. Low numbers of hermaphrodite flowers were also found, ranging from 0 to 6 flowers per inflorescence. The germination of J. curcas begins on the third day with radicle protrusion in the hilum region. The primary root is cylindrical, thick, glabrous and branches rapidly, with about 4-5 branches three days after protrusion, when the emergence of the secondary roots begins. Seed coat removal occurs around the 8th day, when the endosperm is almost totally degraded and offers no resistance to the cotyledons that expand between the 10th and 12th day. A normal seedling has a long greenish hypocotyl, two cotyledons, a robust primary root and several lateral roots. On the 12th day after sowing, the normal seedling is characterized as phanerocotylar and germination is epigeal.

Macro- and Microevolution of Languages: Exploring Linguistic Divergence with Approaches from Evolutionary Biology

There are more than 7000 languages in the world, and many of these have emerged through linguistic divergence. While questions related to the drivers of linguistic diversity have been studied before, including studies with quantitative methods, there is no consensus as to which factors drive linguistic divergence, and how. In the thesis, I have studied linguistic divergence with a multidisciplinary approach, applying the framework and quantitative methods of evolutionary biology to language data. With quantitative methods, large datasets may be analyzed objectively, while approaches from evolutionary biology make it possible to revisit old questions (related to, for example, the shape of the phylogeny) with new methods, and adopt novel perspectives to pose novel questions. My chief focus was on the effects exerted on the speakers of a language by environmental and cultural factors. My approach was thus an ecological one, in the sense that I was interested in how the local environment affects humans and whether this human-environment connection plays a possible role in the divergence process. I studied this question in relation to the Uralic language family and to the dialects of Finnish, thus covering two different levels of divergence. However, as the Uralic languages have not previously been studied using quantitative phylogenetic methods, nor have population genetic methods been previously applied to any dialect data, I first evaluated the applicability of these biological methods to language data. I found the biological methodology to be applicable to language data, as my results were rather similar to traditional views as to both the shape of the Uralic phylogeny and the division of Finnish dialects. I also found environmental conditions, or changes in them, to be plausible inducers of linguistic divergence: whether in the first steps in the divergence process, i.e. dialect divergence, or on a large scale with the entire language family. My findings concerning Finnish dialects led me to conclude that the functional connection between linguistic divergence and environmental conditions may arise through human cultural adaptation to varying environmental conditions. This is also one possible explanation on the scale of the Uralic language family as a whole. The results of the thesis bring insights on several different issues in both a local and a global context. First, they shed light on the emergence of the Finnish dialects. If the approach used in the thesis is applied to the dialects of other languages, broader generalizations may be drawn as to the inducers of linguistic divergence. This again brings us closer to understanding the global patterns of linguistic diversity. Secondly, the quantitative phylogeny of the Uralic languages, with estimated times of language divergences, yields another hypothesis as to the shape and age of the language family tree. In addition, the Uralic languages can now be added to the growing list of language families studied with quantitative methods. This will allow broader inferences as to global patterns of language evolution, and more language families can be included in constructing the tree of the world’s languages. Studying history through language, however, is only one way to illuminate the human past. Therefore, thirdly, the findings of the thesis, when combined with studies of other language families, and those for example in genetics and archaeology, bring us again closer to an understanding of human history.

Seasonal variation in the reproductive biology of the ring -billed gull (Larus delawarensis)

The reproductive biology of the Ring-billed Gull (Larus delawarensis) was studied on Gull Island, Presqu'ile Provincial Park, Ontario, in 1976 and 1977. Early started clutches (comprising the majority of clutches on Gull Island) in 1977 produced more chicks per nest (2.20 ± 0.09) than late started clutches (0.86 ± 0.13) as a result of reductions in mean clutch size, hatching success and fledging success with date of clutch initiation. Seasonal changes in mean clutch size, hatching success and fledging success also resulted in early clutches, initiated at the peak of clutch starts, producing more chicks per nest (2.34 ± 0.11) than either pre-peak (2.13 ± 0.20) or post-peak (1.82 ± 0.29) clutches. Possible reasons for these trends, including the observed predominance of immature plumaged, breeding gulls in late started areas, are discussed. Clutches were deserted at night for varying lengths of time from at least 15 April until 10 May, 1977. It is suggested that this nocturnal desertion behaviour resulted in the enhancement of inter- and intra-clutch hatching synchrony in early started areas and further, that this may in part explain the existence of the behaviour in terms of its adaptive significance.

Selected aspects of common tern reproductive biology

Several factors influencing reproductive success were investigated at a Common Tern colony at Port Colborne, Ontario in 1976. In general three egg clutches hatched better than two egg clutches and early started clutches hatched eggs and fledged chicks better than late clutches; the fledging success of two and three egg clutches was similar. Early clutches took longer to hatch and hatched more synchronously than did late clutches. While hatching success differed with nesting substrate used fledging success' did not* No relationship was found between either incubation attentiveness and reproductive success or between incubation attentiveness and clutch size* At no time did food availability appear to be a factor limiting the successful upbringing of two chick broods. While fCf chicks (i.e. chicks hatching from the last laid eggs of three egg clutches) generally survived and grew poorly relative to their brood mates they grew best when they originated from clutches that hatched relatively asynchronously.

Selected aspects of the breeding biology of two Lake Erie herring gull colonies

Aspects of the breeding biology of two Lake Erie Herri ng Gull colonies were studied in 1975 and 1976. In 1976 the incubation attention given 2-egg and 3-egg clutches initiated early and late in the season was measured. Brood size at one colony was artificially increased or decreased by addition of chicks shortly after hatching. Hatching success was not consistently re~ated to clutch size but early nesters were more successful than late nes'ters. Differences in hatching success between 2-egg and 3-egg clutches were a function of the time of clutch initiation with the clutch size having the greater proportion of its nests initiated early in the season being more successful. The incubation attentiveness of parents of 2-egg and 3-ev,g , and early and late clutches was similar. Most nests were incubated greater than 95% of the time although t heir hatching success was similar ' to those incubated less than 75% of the time. Fledging success, chick growth and weight at fledging were similar among broods of one, two and three chicks and artificially increased broods of four and five chicks. Fledging success was highest for o.e chick broods reduced from two and three chick broods.

The nesting biology of Ceratina (Hymenoptera: Apidae) in the Niagara Region : new species, nest site selection and parasitism

One of the most common bee genera in the Niagara Region, the genus Ceratina (Hymenoptera: Apidae) is composed of four species, C. dupla, C. calcarata, the very rare C. strenua, and a previously unknown species provisionally named C. near dupla. The primary goal of this thesis was to investigate how these closely related species coexist with one another in the Niagara ~ee community. The first necessary step was to describe and compare the nesting biologies and life histories of the three most common species, C. dupla, C. calcarata and the new C. near dupla, which was conducted in 2008 via nest collections and pan trapping. Ceratina dupla and C. calcarata were common, each comprising 49% of the population, while C. near dupla was rare, comprising only 2% of the population. Ceratina dupla and C. near dupla both nested more commonly in teasel (Dipsacus sp.) in the sun, occasionally in raspberry (Rubus sp.) in the shade, and never in shady sumac (Rhus sp.), while C. calcarata nested most commonly in raspberry and sumac (shaded) and occasionally in teasel (sunny). Ceratina near dupla differed from both C. dupla and C. calcarata in that it appeared to be partially bivoltine, with some females founding nests very early and then again very late in the season. To examine the interactions and possible competition for nests that may be taking place between C. dupla and C. calcarata, a nest choice experiment was conducted in 2009. This experiment allowed both species to choose among twigs from all three substrates in the sun and in the shade. I then compared the results from 2008 (where bees chose from what was available), to where they nested when given all options (2009 experiment). Both C. dupla and C. calcarata had the same preferences for microhabitat and nest substrate in 2009, that being raspberry and sumac twigs in the sun. As that microhabitat and nest substrate combination is extremely rare in nature, both species must make a choice. In nature Ceratina dupla nests more often in the preferred microhabitat (sun), while C. calcarata nests in the preferred substrate (raspberry). Nesting in the shade also leads to smaller clutch sizes, higher parasitism and lower numbers of live brood in C. calcarata, suggesting that C. dupla may be outcompeting C. calcarata for the sunny nesting sites. The development and host preferences of Ceratina parasitoids were also examined. Ceratina species in Niagara were parasitized by no less than eight species of arthropod. Six of these were wasps from the superfamily Chalcidoidea (Hymenoptera), one was a wasp from the family Ichneumonidae (Hymenoptera) and one was a physogastric mite from the family Pyemotidae (Acari). Parasites shared a wide range of developmental strategies, from ichneumonid larvae that needed to consume multiple Ceratina immatures to complete development, to the species from the Eulophidae (Baryscapus) and Encyrtidae (Coelopencyrtus), in which multiple individuals completed development inside a single Ceratina host. Biological data on parasitoids is scarce in the scientific literature, and this Chapter documents these interactions for future research.

Metaphorical Conceptualization in Cell Biology

Département de linguistique et de traduction

Échantillonnage et modélisation de l’habitat des communautés de poissons de rivière des basses Laurentides

Plusieurs études à grande échelle ont identifié la modification ou la perte d’habitats comme menace principale à la conservation des communautés de poissons d’eau douce. Au Canada, « aucune perte nette dans la capacité productive des habitats » (NNL) est le principe directeur de la politique de gestion des habitats du ministère des Pêches et Océans. Le respect du NNL implique l’avancement des connaissances au niveau des relations entre les poissons et leurs habitats, de même que des outils pour quantifier l’impact de la modification des habitats sur les poissons. Les modèles d’utilisation de l’habitat des poissons (FHUM) sont des outils qui permettent d’améliorer nos connaissances des relations poissons – habitat, de prédire la distribution des espèces, mais aussi leurs densités, biomasses ou abondances, sur la base des caractéristiques de l’environnement. L’objectif général de mon mémoire est d’améliorer la performance des FHUM pour les rivières des basses Laurentides, en suggérant des perfectionnements au niveau de 2 aspects cruciaux de l’élaboration de tels modèles : la description précise de la communauté de poissons et l’utilisation de modèles statistiques efficaces. Dans un premier chapitre, j’évalue la performance relative de la pêcheuse électrique et de l’échantillonnage en visuel (plongée de surface) pour estimer les abondances des combinaisons d’espèces et de classes de taille des poissons en rivière. J’évalue aussi l’effet des conditions environnementales sur les différences potentielles entre les communautés observées par ces 2 méthodes d’échantillonnage. Pour ce faire, 10 sections de rivière de 20 m de longueur ont été échantillonnées à l’aide de ces 2 méthodes alors qu’elles étaient fermées par des filets de blocage. 3 plongeurs performèrent l’échantillonnage en visuel en se déplaçant de l’aval vers l’amont des sections, tout en dénombrant les espèces et classes de taille. Par la suite, nous avons fait 3 passages de pêcheuse électrique et les abondances furent estimées grâce à un modèle restreint de maximum de vraisemblance, basé sur la diminution des abondances observées. De plus grandes abondances de poissons furent observées en visuel qu’avec la pêcheuse électrique à tous les sites. La richesse spécifique observée en visuel était plus élevée (6/10) ou égale (4/10) à celle observée avec la pêcheuse électrique. Les différences entre les communautés de poissons observées à l’aide de ces 2 méthodes ne purent être reliées aux conditions environnementales. Les résultats de cette expérience sont contraires à ceux de toutes les études comparant ces 2 méthodes d’échantillonnage, lesquels suggèrent une supériorité de la pêcheuse électrique. Les conditions environnementales de notre expérience étaient distinctes de celles observées dans les autres études (absence d’arbres tombés dans l’eau, très peu de substrats grossiers), mais la différence la plus marquante était en terme de communauté de poissons observée (dominance des cyprinidés et des centrarchidés plutôt que des salmonidés). Je termine ce chapitre en suggérant que les caractéristiques comportementales favorisant l’évitement de la capture (formation de bancs) et facilitant l’observation en visuel (curiosité) sont responsables de la supériorité de la plongée de surface pour échantillonner les communautés dans les rivières des basses Laurentides. Dans un deuxième chapitre, je développe des FHUM pour des communautés de poissons de rivière ayant plusieurs espèces. Dans le but de simplifier la modélisation de telles communautés et d’améliorer notre compréhension des relations poissons – habitat, j’utilise les concepts de guilde écologique et de filtre environnemental pour explorer les relations entre les guildes formées sur la bases de différents types de traits (reproducteurs, taxonomiques, éco-morphologiques et alimentaires) et les conditions environnementales locales à l’échelle du méso-habitat. Les modèles d’habitats basés sur les guildes reproductrices ont clairement surpassé les autres modèles, parce que l’habitat de fraie reflète l’habitat de préférence en dehors de la période de reproduction. J’ai également utilisé l’approche inverse, c’est à dire définir des guildes d’utilisation de l’habitat et les mettre en relation avec les traits des espèces. Les traits reliés à l’alimentation des poissons ont semblés être les meilleurs pour expliquer l’appartenance aux groupes d’utilisation de l’habitat, mais le modèle utilisé ne représentait pas bien la relation entre les groupes. La validation de notre modèle basé sur les guildes reproductrices avec un jeu de données indépendant pourrait confirmer notre découverte, laquelle représente une manière prometteuse de modéliser les relations poissons – environnement dans des communautés de poissons complexes. En conclusion, mon mémoire suggère d’importantes améliorations aux FHUM pour les communautés de poissons des basses Laurentides, en suggérant de prendre en compte les caractéristiques biologiques des cours d’eau dans le choix d’une méthode d’échantillonnage, et également en utilisant une méthode prometteuse pour simplifier les FHUM de communautés de poissons complexes : les guildes reproductrices.

Living and fishing in a marine protected area : balancing traditional fisheries with conservation in Karimunjawa National Park, Indonesia

Cette recherche a porté sur quelques enjeux importants liés à la gestion des aires marines protégées (AMP) en Indonésie en examinant comment celles-ci sont en mesure d'adapter leurs politiques afin de mieux répondre à l'évolution des conditions socioéconomiques et écologiques, quels ont été les impacts socioéconomiques de ces aires, et quelles sont les préoccupations environnementales des acteurs locaux dont les moyens de subsistance dépendent des ressources règlementées. Le «livelihoods framework » a servi de guide pour notre analyse des changements socioéconomiques dans la région, tandis que la notion d’« environmentality » d’Agrawal a fourni les bases théoriques pour l'examen de la formation de sujets environnementaux au parc national de Karimunjawa. Cette étude a montré que les changements de politique apportés au plan de la gestion du parc sont un pas dans la bonne direction, mais que les objectifs importants liés sa cogestion n'ont jamais été entièrement réalisés dans la pratique. Les résultats montrent également que d'importants changements socioéconomiques surviennent dans le parc, de nombreux pêcheurs se tournent vers des moyens de subsistance alternatifs, afin de compenser la baisse des prises de poissons. Enfin, cette étude a révélé que d'importants changements positifs dans les préoccupations environnementales sont survenus depuis la modification du zonage du parc, mais que ceux-ci ne se sont pas entièrement traduits en conformité avec les règles et règlements de l'AMP.

Systems biology of the human MHC class I immunopeptidome

Le système de différenciation entre le « soi » et le « non-soi » des vertébrés permet la détection et le rejet de pathogènes et de cellules allogéniques. Il requiert la surveillance de petits peptides présentés à la surface cellulaire par les molécules du complexe majeur d’histocompatibilité de classe I (CMH I). Les molécules du CMH I sont des hétérodimères composés par une chaîne lourde encodée par des gènes du CMH et une chaîne légère encodée par le gène β2-microglobuline. L’ensemble des peptides est appelé l’immunopeptidome du CMH I. Nous avons utilisé des approches en biologie de systèmes pour définir la composition et l’origine cellulaire de l’immunopeptidome du CMH I présenté par des cellules B lymphoblastoïdes dérivés de deux pairs de fratries avec un CMH I identique. Nous avons découvert que l’immunopeptidome du CMH I est spécifique à l’individu et au type cellulaire, qu’il dérive préférentiellement de transcrits abondants, est enrichi en transcrits possédant d’éléments de reconnaissance par les petits ARNs, mais qu’il ne montre aucun biais ni vers les régions génétiques invariables ni vers les régions polymorphiques. Nous avons également développé une nouvelle méthode qui combine la spectrométrie de masse, le séquençage de nouvelle génération et la bioinformatique pour l’identification à grand échelle de peptides du CMH I, dont ceux résultants de polymorphismes nucléotidiques simples non-synonymes (PNS-ns), appelés antigènes mineurs d’histocompatibilité (AMHs), qui sont les cibles de réponses allo-immunitaires. La comparaison de l’origine génomique de l’immunopeptidome de soeurs avec un CMH I identique a révélé que 0,5% des PNS-ns étaient représentés dans l’immunopeptidome et que 0,3% des peptides du CMH I seraient immunogéniques envers une des deux soeurs. En résumé, nous avons découvert des nouveaux facteurs qui modèlent l’immunopeptidome du CMH I et nous présentons une nouvelle stratégie pour l’indentification de ces peptides, laquelle pourrait accélérer énormément le développement d’immunothérapies ciblant les AMHs.

Biology and characterisation of polyalanine as an emerging pathological marker

Dix-huit maladies humaines graves ont jusqu'ici été associées avec des expansions de trinucléotides répétés (TNR) codant soit pour des polyalanines (codées par des codons GCN répétés) soit pour des polyglutamines (codées par des codons CAG répétés) dans des protéines spécifiques. Parmi eux, la dystrophie musculaire oculopharyngée (DMOP), l’Ataxie spinocérébelleuse de type 3 (SCA3) et la maladie de Huntington (MH) sont des troubles à transmission autosomale dominante et à apparition tardive, caractérisés par la présence d'inclusions intranucléaires (IIN). Nous avons déjà identifié la mutation responsable de la DMOP comme étant une petite expansion (2 à 7 répétitions supplémentaires) du codon GCG répété du gène PABPN1. En outre, nous-mêmes ainsi que d’autres chercheurs avons identifié la présence d’événements de décalage du cadre de lecture ribosomique de -1 au niveau des codons répétés CAG des gènes ATXN3 (SCA3) et HTT (MH), entraînant ainsi la traduction de codons répétés hybrides CAG/GCA et la production d'un peptide contenant des polyalanines. Or, les données observées dans la DMOP suggèrent que la toxicité induite par les polyalanines est très sensible à leur quantité et leur longueur. Pour valider notre hypothèse de décalage du cadre de lecture dans le gène ATXN3 dans des modèles animaux, nous avons essayé de reproduire nos constatations chez la drosophile et dans des neurones de mammifères. Nos résultats montrent que l'expression transgénique de codons répétés CAG élargis dans l’ADNc de ATXN3 conduit aux événements de décalage du cadre de lecture -1, et que ces événements sont néfastes. À l'inverse, l'expression transgénique de codons répétés CAA (codant pour les polyglutamines) élargis dans l’ADNc de ATXN3 ne conduit pas aux événements de décalage du cadre de lecture -1, et n’est pas toxique. Par ailleurs, l’ARNm des codons répétés CAG élargis dans ATXN3 ne contribue pas à la toxicité observée dans nos modèles. Ces observations indiquent que l’expansion de polyglutamines dans nos modèles drosophile et de neurones de mammifères pour SCA3 ne suffit pas au développement d'un phénotype. Par conséquent, nous proposons que le décalage du cadre de lecture ribosomique -1 contribue à la toxicité associée aux répétitions CAG dans le gène ATXN3. Pour étudier le décalage du cadre de lecture -1 dans les maladies à expansion de trinucléotides CAG en général, nous avons voulu créer un anticorps capable de détecter le produit présentant ce décalage. Nous rapportons ici la caractérisation d’un anticorps polyclonal qui reconnaît sélectivement les expansions pathologiques de polyalanines dans la protéine PABPN1 impliquée dans la DMOP. En outre, notre anticorps détecte également la présence de protéines contenant des alanines dans les inclusions intranucléaires (IIN) des échantillons de patients SCA3 et MD.