The co-evolution of social institutions, demography, and large-scale human cooperation.

Human cooperation is typically coordinated by institutions, which determine the outcome structure of the social interactions individuals engage in. Explaining the Neolithic transition from small- to large-scale societies involves understanding how these institutions co-evolve with demography. We study this using a demographically explicit model of institution formation in a patch-structured population. Each patch supports both social and asocial niches. Social individuals create an institution, at a cost to themselves, by negotiating how much of the costly public good provided by cooperators is invested into sanctioning defectors. The remainder of their public good is invested in technology that increases carrying capacity, such as irrigation systems. We show that social individuals can invade a population of asocials, and form institutions that support high levels of cooperation. We then demonstrate conditions where the co-evolution of cooperation, institutions, and demographic carrying capacity creates a transition from small- to large-scale social groups.

Stability of soybean yield through different sowing periods

Soybean yield is highly affected by sowing period and there are significant productivity losses when sowings are done outward a relatively restricted period in many regions of Brazil. Breeding cultivars less sensitive to photoperiod and to temperature variations is desirable for adaptation to wider sowing period and wider latitude range and also make irrigated soybean cultivation possible during the fall-winter seasons in frost free regions. The possibility of selecting high yielding and stable lines for yield during various sowing periods was studied by analyzing the behavior of 100 non-selected advanced lines (F9 and F10), from each one of all possible biparental crosses involving the genotypes BR85-29009, OCEPAR 8, FT-2, and BR-13. Experiments were set up in a completely randomized design with single-plant hill plots and received supplementary irrigation. Sowing was on Sept 27, Oct 20, Nov 17, and Dec 17 in 1993/94 and Sept 20, Oct 20, Nov 17, and Dec 14 in 1994/95 at Londrina, PR, Brazil. Procedures of regression analysis and minimum variance among planting date means were efficient for selecting stable lines during the four sowing seasons. It was possible to select stable and high yielding genotypes through the four sowing periods in all the crosses. No specific cross was clearly better to produce a greater number of stable genotypes.

Defining molecular components of symbiotic phosphate uptake in rice

Phosphate (Pi) acquisition of crops via arbuscular mycorrhizal (AM) symbiosis acquires increasing importance due to the limited rock Pi reserves and the demand for environmentally sustainable agriculture. However, the symbiotic Pi uptake machinery has not been characterized in any monocotyledonous plant species. Among these, rice is the primary staple food for more than half of the human population and thus central for future food security. However, the relevance of the AM symbiosis for rice Pi nutrition is presently unclear. Here, we show that 70% of the overall Pi acquired by rice is delivered via the symbiotic route. To better understand this pathway we combined genetic, molecular and physiological approaches to determine the specific functions of the two rice Pi transporters, PT11 and PT13, which are expressed only during AM symbiosis. The PT11 lineage of proteins is present in mono- and dicotyledons whereas PT13, while found across the Poaceae, is absent from dicotyledons. Surprisingly, mutations in either PT11 or PT13 affected fungal colonization and arbuscule formation demonstrating that both genes are essential for AM symbiosis between rice and Glomus intra.rad.ices. Importantly, for symbiotic Pi uptake, only PT11 is necessary and sufficient. We found that mycorrhizal rice, remarkably, received almost all Pi via the symbiotic route. Such dominating mycorrhizal Pi uptake was found in plants grown under controlled conditions as well as in field soils, suggesting that the AM symbiosis is relevant for the Pi nutrition of field grown rice. Development of smaller arbuscules in PT11 mutants suggested that symbiotic Pi signaling is required for fungal nourishment by the plant. However, co-culture of mutant with wild type nurse plants did not restore normal arbuscule size in mutant roots, indicating that other factors than malnutrition accounted for the altered arbuscule phenotype. Surprisingly, the loss of PT13 did not affect symbiotic Pi uptake although it impacted arbuscule morphology, suggesting that PT13 is involved in signaling during arbuscule development. However, induction of PT13 was not only monitored in arbusculated cells but also in inner cortex cells of non-inoculated roots of plants grown under high Pi fertilization conditions. According to preliminary observations, PT13 localized at the tonoplast in arbusculated and non-arbusculated cells, suggesting that it might be involved in transporting Pi into the vacuole, possibly for maintaining cellular Pi homeostasis. The further investigation showed that fungal colonization level was significantly affected in the crown roots of two ptlS mutant alleles, but not in large lateral roots, implying the possible role of PT13 for maintaining Pi homeostasis in the crown roots. - L'acquisition de phosphate (Pi) par les plantes cultivées s'effectue grâce à une symbiose mycorhizienne arbasculaire (AM). L'étude de cette symbiose devient fondamentale puisque d'une part, les réserves en phosphate minéral sont limitées, et, d'autre part, la demande pour une agriculture écologiquement soutenable se renforce. La machinerie d'absorption symbiotique du phosphate n'est cependant pas encore élucidée chez les plantes monocotylédones. Parmi celles-ci, le riz occupe une place primordiale. Aliment de base pour plus de la moitié de la population mondiale, il revêt de ce fait une dimension essentielle en termes de sécurité alimentaire. Pourtant, l'importance de la symbiose AM chez le riz dans le processus d'acquisition du phosphate n'est, encore de nos jours, que peu comprise. Dans cette étude, nous montrons que 70% du phosphate acquis par le riz est mis à disposition de la plante grâce à la symbiose AM. Afin de mieux comprendre ce mécanisme, nous avons employé des approches physiologiques et génétiques nous permettant de déterminer les fonctions spécifiques de deux transporteurs de Pi, PT11 et PT13, présents chez le riz et exprimés uniquement durant la symbiose AM. La famille de gènes à laquelle appartient PT11 est présente chez les monocotylédones ainsi que chez les dicotylédones tandis que PT13, bien que retrouvé au sein des Poaceae, est absent chez les dicotylédones. Etonnamment, des versions mutées de PT11 ou de PT13 affectent la colonisation par le champignon endo-mycorhizien ainsi que la formation d'arbuscules, démontrant l'importance de ces deux gènes dans la symbiose AM entre le riz et Glomus intraradices. Il est à noter que seul PT11 se révèle nécessaire et suffisant pour l'apport de Pi grâce à la symbiose. Nous avons observé que la presque totalité du phosphate dont dispose le riz lors d'une symbiose AM provient du champignon. De telles proportions ont été observées tant chez des plantes cultivées en conditions contrôlées que chez des plantes cultivées dans les champs. Cela suggère l'importance de la symbiose AM dans le processus d'acquisition du Pi chez le riz cultivé à l'extérieur. Le développement d'arbuscules plus petits chez le mutant PT11 tend à montrer qu'une voie signalétique impliquant le Pi symbiotique est nécessaire pour l'entretien du champignon par la plante. Toutefois, une co-culture du mutant avec des plantes sauvages ne permet pas de restaurer des arbuscules de taille normale dans les racines du mutant. Ce résultat indique le rôle de facteurs autres que la malnutrition aboutissant à la formation d'arbuscules altérés. Si la perte de PT13 n'affecte pas l'acquisition de phosphate symbiotique, la morphologie de l'arbuscule est, quant à elle, modifiée. Ceci suggère un rôle de PT13 durant le développement de l'arbuscule. Or, l'induction de PT13 est non seulement détectée dans des cellules contenant des arbuscules mais également dans des cellules du cortex, ceci chez des plantes cultivées sans champignon mais dans des conditions de fortes concentrations en engrais phosphaté. En accord avec des observations précédentes, PT13 est localisé au niveau du tonoplaste des cellules contenant ou non des arbuscules. Ceci suggère que PT13 pourrait être impliqué dans le transport du Pi vers la vacuole, éventuellement pour maintenir une certaine homéostasie du phosphate. Dans cette étude, nous démontrons également que le niveau de colonisation par le champignon est affecté de manière significative dans les racines principales des deux allèles du mutants ptl3, mais pas dans les grosses racines latérales. Cela impliquerait un rôle possible de PT13 dans le maintien de l'homéostasie du phosphate dans les racines principales. RESUME POUR UN LARGE PUBLIC Le phosphate (Pi), l'un des éléments minéraux essentiel au développement des plantes, se trouve généralement en faible quantité dans le sol, limitant ainsi la croissance des plantes. Le rendement de la production agricole dépend dès lors de l'addition d'engrais contenant du phosphate inorganique (Pi), obtenu à partir de ressources minières riches en phosphate. Or, ces ressources devraient être épuisées d'ici la fin du siècle. Les racines des plantes possèdent des transporteurs de phosphate efficaces leur permettant d'acquérir rapidement le Pi présent dans le sol. Comme le Pi s'avère immobile dans le sol, l'absorption rapide par les racines crée des zones pauvres en Pi autour des systèmes racinaires. Pour surmonter cet obstacle, les plantes ont développé une symbiose avec des champignons endomycorhiziens, la symbiose mycorhizienne arbusculaire (AM). Cette association leur donne accès à d'autres ressources en phosphate puisque le mycélium de ces champignons se développe sur une surface 100 fois supérieure à celle des racines. Cela augmente considérablement la surface de nutrition, dépassant ainsi la zone appauvrie en Pi. Le phosphate, transporté grâce au champignon jusqu'à l'intérieur des racines, est fourni à la plante par le biais de structures établies à l'intérieur des cellules végétales, appelées arbuscules. De leur côté, les plantes possèdent des transporteurs spécifiques afin de recevoir le Pi fourni par les champignons. A l'heure actuelle, la machinerie nécessaire à cette absorption a été uniquement décrite chez des plantes dicotylédones. Or, comprendre l'apport de phosphate par les champignons mycorhiziens s'avère particulièrement pertinent dans le cas des espèces monocotylédones cultivées telles que les céréales. Ces dernières constituent en effet la majeure partie de l'alimentation humaine. Parmi les céréales, le riz demeure l'aliment de base de la population mondiale, d'où son importance en terme de sécurité alimentaire. Durant mon travail de thèse, j'ai identifié et caractérisé le transporteur du riz impliqué dans l'apport de phosphate par ce type de symbiose AM. J'ai également démontré que le riz, lorsqu'il vit en symbiose, bénéficie de la presque totalité du Pi transporté par le champignon. Environ 40% de la production globale de riz est cultivée dans des conditions permettant la symbiose avec des mycorhizes arbusculaires. Les variétés de riz adaptées à ces conditions aérobiques deviennent des alternatives favorables aux cultivars actuels nécessitant une forte irrigation. Elles se révèlent en effet plus tolérantes aux pénuries d'eau et permettent l'utilisation de pratiques agricoles moins intensives. Les données présentées dans cette étude enrichissent nos connaissances concernant l'absorption du phosphate chez le riz grâce à la symbiose AM. Ces connaissances peuvent s'avérer décisives pour le développement de cultivars du riz plus adaptés à une agriculture écologiquement soutenable.

Leaching of nitrogen, potassium, calcium and magnesium in a sandy soil cultivated with sugarcane

A lysimeter experiment was carried out with sugarcane aiming to evaluate the leaching of nitrogen derived from either urea (15N) or the soil/sugarcane crop residues. The leaching of K+, Ca2+, and Mg2+ was also evaluated. The experiment was a factorial 2x4. The influencing factors were: firstly, the differential addition of two kinds of sugarcane remains to the soil, simulating conditions of cane- plantation renewal after the cane crop harvest, with and without previous straw removal by burning; secondly, four doses of N: 0, 30, 60, and 90 kg ha-1. During the experimental period the total volume of water received by the sugarcane-soil system was 2,015 mm, with 1,255 mm as precipitation and 760 mm as irrigation. The loss of N by leaching from the fertilizer (15N) was not detected. In the first three weeks the largest losses of N by leaching occurred, originating from the soil/sugarcane remains-N. The mean of leached N during the experimental period of 11 months was of 4.5 kg ha-1. The mean losses of K+, Ca2+, and Mg2+ were of 13, 320 and 80 kg ha-1, respectively.

Eficiencia de las reglas de asignación de agua en el regadío: asignación a través de mercados, de la regla proporcional y de la regla uniforme

En el presente trabajo se simula la introducción de diferentes métodos de reparto del agua en la agricultura, y se aplican a una zona de regadío del valle central del Ebro. En concreto, se han escogido tres métodos diferentes de asignación con el fin de comparar su eficiencia económica. Además del actual sistema proporcional y el sistema de mercado, se simulará la introducción de la regla de reparto uniforme, desarrollada en la teoría de la elección social. Los resultados permiten concluir que aunque el mercado de agua conduzca a mejores resultados globales en todos los casos, la regla uniforme puede resultar una alternativa interesante cuando las dotaciones de agua se encuentran en el intervalo habitual, mientras que en situaciones de escasez severa de agua, el mercado presenta una ventaja más clara con respecto a cualquier otro sistema de asignación. Asimismo, los resultados demuestran que los niveles superiores de heterogeneidad entre los usuarios y altos precios administrativos del agua representan situaciones más ventajosas para la aplicación de la regla de asignación uniforme en comparación con el actual sistema proporcional

Evaluation of a computer model to simulate water table response to subirrigation

The objective of this work was to evaluate the water flow computer model, WATABLE, using experimental field observations on water table management plots from a site located near Hastings, FL, USA. The experimental field had scale drainage systems with provisions for subirrigation with buried microirrigation and conventional seepage irrigation systems. Potato (Solanum tuberosum L.) growing seasons from years 1996 and 1997 were used to simulate the hydrology of the area. Water table levels, precipitation, irrigation and runoff volumes were continuously monitored. The model simulated the water movement from a buried microirrigation line source and the response of the water table to irrigation, precipitation, evapotranspiration, and deep percolation. The model was calibrated and verified by comparing simulated results with experimental field observations. The model performed very well in simulating seasonal runoff, irrigation volumes, and water table levels during crop growth. The two-dimensional model can be used to investigate different irrigation strategies involving water table management control. Applications of the model include optimization of the water table depth for each growth stage, and duration, frequency, and rate of irrigation.

Pilot Project for a Hybrid Road-Flooding Forecasting System on Squaw Creek, TR-642

A network of 25 sonic stage sensors were deployed in the Squaw Creek basin upstream from Ames Iowa to determine if the state-of-the-art distributed hydrological model CUENCAS can produce reliable information for all road crossings including those that cross small creeks draining basins as small as 1 sq. mile. A hydraulic model was implemented for the major tributaries of the Squaw Creek where IFC sonic instruments were deployed and it was coupled to CUENCAS to validate the predictions made at small tributaries in the basin. This study demonstrates that the predictions made by the hydrological model at internal locations in the basins are as accurate as the predictions made at the outlet of the basin. Final rating curves based on surveyed cross sections were developed for the 22 IFC-bridge sites that are currently operating, and routine forecast is provided at those locations (see IFIS). Rating curves were developed for 60 additional bridge locations in the basin, however, we do not use those rating curves for routine forecast because the lack of accuracy of LiDAR derived cross sections is not optimal. The results of our work form the basis for two papers that have been submitted for publication to the Journal of Hydrological Engineering. Peer review of our work will gives a strong footing to our ability to expand our results from the pilot Squaw Creek basin to all basins in Iowa.

Nuclear factor I-C regulates TGF-{beta}-dependent hair follicle cycling.

Skin appendages such as teeth and hair share several common signaling pathways. The nuclear factor I C (NFI-C) transcription factor has been implicated in tooth development, but a potential role in hair growth had not been assessed. In this study we found that NFI-C regulates the onset of the hair growth cycle. NFI-C(-/-) mice were delayed in the transition from the telogen to anagen phase of the hair follicle cycle after either experimental depilation or spontaneous hair loss. Lack of NFI-C resulted in delayed induction of the sonic hedgehog, Wnt5a, and Lef1 gene expression, which are key regulators of the hair follicle growth initiation. NFI-C(-/-) mice also showed elevated levels of transforming growth factor β1 (TGF-β1), an inhibitor of keratinocyte proliferation, and of the cell cycle inhibitor p21 at telogen. Reduced expression of Ki67, a marker of cell proliferation, was noted at the onset of anagen, indicating impaired activation of the hair progenitor cells. These findings implicate NFI-C in the repression of TGF-β1 signaling during telogen stage, resulting in the delay of progenitor cell proliferation and hair follicle regeneration in NFI-C-deficient mice. Taken together with prior observations, these findings also designate NFI-C as a regulator of adult progenitor cell proliferation and of postnatal tissue growth or regeneration.

Projecte de reg per degoteig en una parcel•la de 8,5 ha de vinya del celler Lavinyeta situat a Mollet de Peralada

Aquest projecte pretén satisfer la demanda del Celler Lavinyeta, que vol instaurar unsistema de reg per degoteig en una parcel•la de 8,5 ha. Es vol millorar la producció deraïm per a la vinificació però principalment es vol aconseguir obtenir una producció elmés estable possible en el temps.El celler Lavinyeta es troba al terme municipal de Mollet de Peralada, a la comarca del’Alt Empordà. De totes maneres, algunes parcel•les de la finca pertanyen al municipide Sant Climent de Sescebes

Efecte del tipus d'embassament en el règim de cabals mínims a la conca del riu Ebre

En el marc dels cabals ambientals o “ecològics”, el coneixement de la regulació del règim de cabals mínims o baixos per part de les infraestructures hidràuliques pren especial importància. En aquest treball, es contrasta la hipòtesi de que la regulació del règim fluvial per part dels embassaments de regadiu i per part dels embassaments destinats a la producció d’energia hidroelèctrica produeix una alteració diferent en el règim de cabals mínims. Per fer-ho, es realitza l’anàlisi comparatiu del grau d’assoliment històric dels cabals mínims ecològics, determinats en el nou Pla de Conca de l’Ebre 2010-15, en 30 trams fluvials representatius de l’efecte d’aquests tipus d’embassaments. Els resultats obtinguts indiquen que la tipologia d’ús dels embassaments és determinant en la regulació dels cabals mínims. Els embassaments de reg produeixen una major alteració del règim de cabals mínims i presenten una diferent distribució i una major variabilitat intraanual en aquesta alteració que els embassaments hidroelèctrics.

Water scarcity management and agricultural production (What we can do to produce more with less water)

Crop seasonal sensitivity to water stress is concerned with how to control water stress levels to optimise yield or profitability. It deals with when we can reduce irrigation and impose moderate water deficits without affecting our target, and when we can apply water to avoid too much stress.

Per aquí passa el canal!

Projecte presentat a Racons Públics - FAD 2013

Ectodysplasin A (EDA) - EDA receptor signalling and its pharmacological modulation.

The TNF family ligand ectodysplasin A (EDA) regulates the induction, morphogenesis and/or maintenance of skin-derived structures such as teeth, hair, sweat glands and several other glands. Deficiencies in the EDA - EDA receptor (EDAR) signalling pathway cause hypohidrotic ectodermal dysplasia (HED). This syndrome is characterized by the absence or malformation of several skin-derived appendages resulting in hypotrychosis, hypodontia, heat-intolerance, dry skin and dry eyes, susceptibility to airways infections and crusting of various secretions. The EDA-EDAR system is an important effector of canonical Wnt signalling in developing skin appendages. It functions by stimulating NF-κB-mediated transcription of effectors or inhibitors of the Wnt, Sonic hedgehog (SHH), fibroblast growth factor (FGF) and transforming growth factor beta (TGFβ) pathways that regulate interactions within or between epithelial and mesenchymal cells and tissues. In animal models of Eda-deficiency, soluble EDAR agonists can precisely correct clinically relevant symptoms with low side effects even at high agonist doses, indicating that efficient negative feedback signals occur in treated tissues. Hijacking of the placental antibody transport system can help deliver active molecules to developing foetuses in a timely manner. EDAR agonists may serve to treat certain forms of ectodermal dysplasia.

Evolució, justificacions i propostes de la gran obra hidràulica a les conques de la Muga i del Fluvià (1850-1980). La irrigació com a protagonista

Als darrers 150 anys, les grans infraestructures hidràuliques, per acció o per omissió, han jugat un paper destacat però força desconegut a les conques hidrogràfiques gironines de la Muga i del Fluvià. Així, s’efectua, a continuació, una reconstrucció retrospectiva i comparada de les propostes de gran obra hidràulica (embassaments, canals complementaris...) que, en aquest període, han estat ideades i en el seu cas executades, a ambdues conques. S’atorgarà una atenció especial a les justificacions, finalitats, discursos i agents socials que han inspirat la seva concepció i les causes que han conduït al seu èxit o al seu fracàs. Tot plegat es contextualitza dins dels plans, les polítiques i la legislació hidràulica estatals. Aquí s’afegirà la influència del proper riu Ter, a partir de la dècada de 1950-59, des del moment en què es decideix l’abastament parcial amb els seus cabals a Barcelona i a la seva zona d’influència

Antecedentes de los grandes proyectos de irrigación en el llanto del Alto Ampurdán. La opción fracasada de los grandes regadíos catalanes del siglo XIX

Durante el siglo XIX se ejecutan en Catalunya proyectos de grandes regadíos en las tierras con mejores aptitudes para ello, como son las de la Depresión Central leridana, las del delta del Ebro o las del Bajo Llobregat. La excepción será la llanura del Ampurdán, concretamente, su mitad norte. No obstante, la profusión de intentos es elevada, aunque ninguno dará resultados prácticos hasta los años 60 del siglo XX. Esto ha reforzado su desconocimiento y, mediante el artículo, se quiere paliar este déficit. En primer lugar, se repasan algunos de los viajeros y eruditos que, entre los siglos XVII y XIX, facilitaron datos sobre los riegos existentes y algunas propuestas para mejorarlos. A continuación se analizarán los tres intentos más significativos para ampliarlos durante la segunda mitad del XIX. Se abordarán sus objetivos, sus peculiaridades, sus promotores, los discursos que los justificaron y los motivos de su fracaso