Ecological and genetic determinants of Pepino mosaic virus emergence

Virus emergence is a complex phenomenon, which generally involves spread to a new host from a wild host, followed by adaptation to the new host. Although viruses account for the largest fraction of emerging crop pathogens, knowledge about their emergence is incomplete. We address here the question of whether Pepino mosaic virus (PepMV) emergence as a major tomato pathogen worldwide could have involved spread from wild to cultivated plant species and host adaptation. For this, we surveyed natural populations of wild tomatoes in southern Peru for PepMV infection. PepMV incidence, genetic variation, population structure, and accumulation in various hosts were analyzed. PepMV incidence in wild tomatoes was high, and a strain not yet reported in domestic tomato was characterized. This strain had a wide host range within the Solanaceae, multiplying efficiently in most assayed Solanum species and being adapted to wild tomato hosts. Conversely, PepMV isolates from tomato crops showed evidence of adaptation to domestic tomato, possibly traded against adaptation to wild tomatoes. Phylogenetic reconstructions indicated that the most probable ancestral sequence came from a wild Solanum species. A high incidence of PepMV in wild tomato relatives would favor virus spread to crops and its efficient multiplication in different Solanum species, including tomato, allowing its establishment as an epidemic pathogen. Later, adaptation to tomato, traded off against adaptation to other Solanum species, would isolate tomato populations from those in other hosts.

Patrones y procesos espaciales en poblaciones y comunidades vegetales: nuevas herramientas e hipótesis

Generalmente los patrones espaciales de puntos en ecología, se definen en el espacio bi-dimensional, donde cada punto representado por el par ordenado (x,y), resume la ubicación espacial de una planta. La importancia de los patrones espaciales de plantas radica en que proceden como respuesta ante importantes procesos ecológicos asociados a la estructura de una población o comunidad. Tales procesos incluyen fenómenos como la dispersión de semillas, la competencia por recursos, la facilitación, respuesta de las plantas ante algún tipo de estrés, entre otros. En esta tesis se evalúan los factores y potenciales procesos subyacentes, que explican los patrones de distribución espacial de la biodiversidad vegetal en diferentes ecosistemas como bosque mediterráneo, bosque tropical y matorral seco tropical; haciendo uso de nuevas metodologías para comprobar hipótesis relacionadas a los procesos espaciales. En este trabajo se utilizaron dos niveles ecológicos para analizar los procesos espaciales, el nivel de población y el nivel de comunidad, con el fin de evaluar la importancia relativa de las interacciones intraespecíficas e interespecíficas. Me centré en el uso de funciones estadísticas que resumen los patrones de puntos para explorar y hacer inferencias a partir de datos espaciales, empezando con la construcción de un nuevo modelo nulo para inferir variantes del síndrome de dispersión de una planta parásita en España central. Se analizó la dependencia de los patrones espaciales tanto de los hospedantes afectados como de los no-afectados y se observó fuerte dependencia a pequeña y mediana distancia. Se utilizaron dos funciones (kernel) para simular la dispersión de la especie parásita y se identificó consistencia de estos modelos con otros síndromes de dispersión adicionalmente a la autodispersión. Un segundo tema consistió en desarrollar un método ANOVA de dos vías? para patrones de puntos replicados donde el interés se concentró en evaluar la interacción de dos factores. Este método se aplicó a un caso de estudio que consitió en analizar la influencia de la topografía y la altitud sobre el patrón espacial de un arbusto dominante en matorral seco al sur del Ecuador, cuyos datos provienen de patrones de puntos replicados basados en diseño. Partiendo de una metodología desarrollada para procesos uni-factoriales, se construyó el método para procesos bi-factoriales y así poder evaluar el efecto de interacción. Se observó que la topografía por sí sola así como la interacción con la altitud presentaron efecto significativo sobre la formación del patrón espacial. Un tercer tema fue identificar la relación entre el patrón espacial y el síndrome de dispersión de la comunidad vegetal en el bosque tropical de la Isla de Barro Colorado (BCI), Panamá. Muchos estudios se han desarrollado en este bosque tropical y algunos han analizado la relación síndrome-patrón espacial, sin embargo lo novedoso de nuestro estudio es que se evaluaron un conjunto amplio de modelos (114 modelos) basados en procesos que incorporan la limitación de la dispersión y la heterogeneidad ambiental, y evalúan el efecto único y el efecto conjunto, para posteriormente seleccionar el modelo de mejor ajuste para cada especie. Más de la mitad de las especies presentaron patrón espacial consistente con el efecto conjutno de la limitación de la dispersión y heterogeneidad ambiental y el porcentaje restante de especies reveló en forma equitativa el efecto único de la heterogeneidad ambiental y efecto único de limitación de la dispersión. Finalmente, con la misma información del bosque tropical de BCI, y para entender las relaciones que subyacen para mantener el equilibrio de la biodiversidad, se desarrolló un índice de dispersión funcional local a nivel de individuo, que permita relacionar el patrón espacial con cuatro rasgos funcionales clave de las especies. Pese a que muchos estudios realizados involucran esta comunidad con la teoría neutral, se encontró que el ensamble de la comunidad de BCI está afectado por limitaciones de similaridad y de hábitat a diferentes escalas. ABSTRACT Overall the spatial point patterns in ecology are defined in two-dimensional space, where each point denoted by the (x,y) ordered pair, summarizes the spatial location of a plant. The spatial point patterns are essential because they arise in response to important ecological processes, associated with the structure of a population or community. Such processes include phenomena as seed dispersal, competition for resources, facilitation, and plant response to some type of stress, among others. In this thesis, some factors and potential underlying processes were evaluated in order to explain the spatial distribution patterns of plant biodiversity. It was done in different ecosystems such as Mediterranean forest, tropical forest and dry scrubland. For this purpose new methodologies were used to test hypothesis related to spatial processes. Two ecological levels were used to analyze the spatial processes, at population and community levels, in order to assess the relative importance of intraspecific and interspecific interactions. I focused on the use of spatial statistical functions to summarize point patterns to explore and make inferences from spatial data, starting with the construction of a new null model to infer variations about the dispersal syndrome of a parasitic plant in central Spain. Spatial dependence between point patterns in a multivariate point process of affected and unaffected hosts were analyzed and strong dependence was observed at small and medium distance. Two kernel functions were used to simulate the dispersion of parasitic plant and consistency of these models with other syndromes was identified, in addition to ballistic dispersion. A second issue was to analyze altitude and topography effects on the spatial population structure of a dominant shrub in the dry ecosystem in southern Ecuador, whose data come from replicated point patterns design-based. Based on a methodology developed for uni-factorial process, a method for bi-factorial processes was built to assess the interaction effect. The topography alone and interacting with altitude showed significant effect on the spatial pattern of shrub. A third issue was to identify the relationship between the spatial pattern and dispersal syndromes of plant community in the tropical forest of Barro Colorado Island (BCI), Panamá. Several studies have been developed in this tropical forest and some focused on the spatial pattern-syndrome relationship; however the novelty of our study is that a large set of models (114 models) including dispersal limitation and environmental heterogeneity were evaluated, used to identify the only and joint effect to subsequently select the best fit model for each species. Slightly more than fifty percent of the species showed spatial pattern consistent with only the dispersal limitation, and the remaining percentage of species revealed the only effect of environmental heterogeneity and habitat-dispersal limitation joined effect, equitably. Finally, with the same information from the tropical forest of BCI, and to understand the relationships underlying for balance of biodiversity, an index of the local functional dispersion was developed at the individual level, to relate the spatial pattern with four key functional traits of species. Although many studies involve this community with neutral theory, the assembly of the community is affected by similarity and habitat limitations at different scales.

Deleterious mutations destabilize ribosomal RNA in endosymbiotic bacteria

In populations that are small and asexual, mutations with slight negative effects on fitness will drift to fixation more often than in large or sexual populations in which they will be eliminated by selection. If such mutations occur in substantial numbers, the combined effects of long-term asexuality and small population size may result in substantial accumulation of mildly deleterious substitutions. Prokaryotic endosymbionts of animals that are transmitted maternally for very long periods are effectively asexual and experience smaller effective population size than their free-living relatives. The contrast between such endosymbionts and related free-living bacteria allows us to test whether a population structure imposing frequent bottlenecks and asexuality does lead to an accumulation of slightly deleterious substitutions. Here we show that several independently derived insect endosymbionts, each with a long history of maternal transmission, have accumulated destabilizing base substitutions in the highly conserved 16S rRNA. Stabilities of Domain I of this subunit are 15–25% lower in endosymbionts than in closely related free-living bacteria. By mapping destabilizing substitutions onto a reconstructed phylogeny, we show that decreased ribosomal stability has evolved separately in each endosymbiont lineage. Our phylogenetic approach allows us to demonstrate statistical significance for this pattern: becoming endosymbiotic predictably results in decreased stability of rRNA secondary structure.

Linkage disequilibrium mapping in isolated populations: The example of Finland revisited

Linkage disequilibrium analysis can provide high resolution in the mapping of disease genes because it incorporates information on recombinations that have occurred during the entire period from the mutational event to the present. A circumstance particularly favorable for high-resolution mapping is when a single founding mutation segregates in an isolated population. We review here the population structure of Finland in which a small founder population some 100 generations ago has expanded into 5.1 million people today. Among the 30-odd autosomal recessive disorders that are more prevalent in Finland than elsewhere, several appear to have segregated for this entire period in the “panmictic” southern Finnish population. Linkage disequilibrium analysis has allowed precise mapping and determination of genetic distances at the 0.1-cM level in several of these disorders. Estimates of genetic distance have proven accurate, but previous calculations of the confidence intervals were too small because sampling variation was ignored. In the north and east of Finland the population can be viewed as having been “founded” only after 1500. Disease mutations that have undergone such a founding bottleneck only 20 or so generations ago exhibit linkage disequilibrium and haplotype sharing over long genetic distances (5–15 cM). These features have been successfully exploited in the mapping and cloning of many genes. We review the statistical issues of fine mapping by linkage disequilibrium and suggest that improved methodologies may be necessary to map diseases of complex etiology that may have arisen from multiple founding mutations.

Evidence for clonal propagation in natural isolates of Plasmodium falciparum from Venezuela

We have analyzed 75 isolates of Plasmodium falciparum, collected in Venezuela during both the dry (November) and rainy (May–July) seasons, with a range of genetic markers including antigen genes and 14 random amplified polymorphic DNA (RAPD) primers. Thirteen P. falciparum stocks from Kenya and four other Plasmodium species are included in the analysis for comparison. Cross-hybridization shows that the 14 RAPD primers reveal 14 separate regions of the parasite's genome. The P. falciparum isolates are a monophyletic clade, significantly different from the other Plasmodium species. We identify three RAPD characters that could be useful as “tags” for rapid species identification. The Venezuelan genotypes fall into two discrete genetic subdivisions associated with either the dry or the rainy season; the isolates collected in the rainy season exhibit greater genetic diversity. There is significant linkage disequilibrium in each seasonal subsample and in the full sample. In contrast, no linkage disequilibrium is detected in the African sample. These results support the hypothesis that the population structure of P. falciparum in Venezuela, but not in Africa, is predominantly clonal. However, the impact of genetic recombination on Venezuelan P. falciparum seems higher than in parasitic species with long-term clonal evolution like Trypanosoma cruzi, the agent of Chagas' disease. The genetic structure of the Venezuelan samples is similar to that of Escherichia coli, a bacterium that propagates clonally, with occasional genetic recombination.

Accelerated evolution and Muller's rachet in endosymbiotic bacteria.

Many bacteria live only within animal cells and infect hosts through cytoplasmic inheritance. These endosymbiotic lineages show distinctive population structure, with small population size and effectively no recombination. As a result, endosymbionts are expected to accumulate mildly deleterious mutations. If these constitute a substantial proportion of new mutations, endosymbionts will show (i) faster sequence evolution and (ii) a possible shift in base composition reflecting mutational bias. Analyses of 16S rDNA of five independently derived endosymbiont clades show, in every case, faster evolution in endosymbionts than in free-living relatives. For aphid endosymbionts (genus Buchnera), coding genes exhibit accelerated evolution and unusually low ratios of synonymous to nonsynonymous substitutions compared to ratios for the same genes for enterics. This concentration of the rate increase in nonsynonymous substitutions is expected under the hypothesis of increased fixation of deleterious mutations. Polypeptides for all Buchnera genes analyzed have accumulated amino acids with codon families rich in A+T, supporting the hypothesis that substitutions are deleterious in terms of polypeptide function. These observations are best explained as the result of Muller's ratchet within small asexual populations, combined with mutational bias. In light of this explanation, two observations reported earlier for Buchnera, the apparent loss of a repair gene and the overproduction of a chaperonin, may reflect compensatory evolution. An alternative hypothesis, involving selection on genomic base composition, is contradicted by the observation that the speedup is concentrated at nonsynonymous sites.

Variabilidade populacional em manguezais: análises moleculares e morfológicas em caranguejos Brachyura (Crustacea: Decapoda)

A análise da estruturação populacional de espécies codistribuídas permite a comparação de padrões de estruturação, fornecendo informações acerca dos fatores que influenciam a diferenciação em espécies pertencentes ao mesmo ecossistema. Este projeto teve como objetivo principal analisar a variabilidade intraespecífica em caranguejos habitantes de manguezais, codistribuídos ao longo do Oceano Atlântico Ocidental, por meio de ferramentas moleculares e morfológicas, visando testar a hipótese de elevada estruturação populacional em manguezais. Para este fim, cinco espécies foram utilizadas como modelo (Aratus pisonii, Goniopsis cruentata, Sesarma rectum, Uca thayeri e Ucides cordatus) e avaliadas por meio de marcadores mitocondriais COI e 16S e nuclear H3 e análises morfológicas comparativas e de morfometria. Os dados moleculares revelaram dois padrões, indicando elevada estruturação populacional para as espécies A. pisonii e U. thayeri e ausência de estruturação para G. cruentata, S. rectum e U. cordatus. Os dados morfológicos, no entanto, não acompanham esses padrões, já que não foram encontradas diferenças morfológicas ou morfométricas associadas aos grupos evidenciados pelas análises moleculares. A ausência de fluxo gênico entre regiões para algumas espécies deve-se, muito provavelmente, à existência de fatores que não se limitam ao isolamento por distância, mas também devido a diferenças na duração do estágio larval e a diferenças bruscas em alguns fatores abióticos, como a salinidade, por exemplo, que, associados às diferentes características do desenvolvimento larval de cada espécie, culminam na existência de estruturas populacionais diferentes. Além disso, os padrões de diferenciação genética observados concordam com os cenários biogeográficos propostos para o Atlântico Ocidental, no qual mudanças e flutuações geológicas, climáticas e oceanográficas, resultantes do fechamento do Istmo do Panamá e de ciclos glaciais na América do Norte, promoveram divergência genética.

Mapeamento associativo para múltiplos ambientes e múltiplos locos, visando tolerância à seca em milho

A seca é um dos estresses abióticos mais importantes na cultura do milho, o qual ocasiona reduções significativas na produção de grãos. A arquitetura genética da tolerância à seca é complexa, fazendo-se necessária a melhor compreensão desse caráter. Estudos envolvendo mapeamento associativo são úteis por explorarem a variação genética de caracteres quantitativos e, adicionalmente, levam em conta informações acerca de genótipos, ambientes e interações genótipo por ambiente (G × E). Ao considerar efeitos de G × E em modelos de mapeamento associativo há possibilidade de identificar regiões no genoma associadas à condições e ambientes específicos. Este trabalho teve como objetivo detectar associações relacionadas à tolerância à seca em milho por meio de um modelo de mapeamento associativo para múltiplos ambientes e múltiplos locos, o qual permitiu distinguir associações com efeitos ambiente-específico daquelas com efeitos principais e de interação associação por ambiente (QEI). O painel associativo foi composto por 190 linhagens, classificadas de acordo com os grupos heteróticos quanto ao tipo de grão. Marcadores SNPs (∼500k) foram utilizados para a genotipagem do painel associativo. Duas linhagens (L228-3 e L3) foram usadas como testadores comuns e os híbridos obtidos foram avaliados em duas localidades (Janaúba-MG e Teresina-PI), dois anos agrícolas (2010 e 2011), sob duas condições de tratamento (irrigado e não irrigado). Ao total, consideraram-se seis caracteres: peso de grãos, intervalo de florescimento, florescimento feminino e masculino, altura de planta e de espiga. Consideraram-se dois grupos de mapeamento, agrupados de acordo com os testadores utilizados. SNPs foram úteis para testar associações ao longo do genoma do milho e investigar o relacionamento genético entre indivíduos. O modelo de mapeamento associativo, com inclusão de informações sobre interação G × E, detectou o total de 179 associações, e o maior número de associações foram relacionadas aos caracteres de florescimento. A maioria das associações (168) apresentaram QEI significativo, sendo que o tamanho e a magnitude desses efeitos distinguiram-se de acordo com o ambiente em avaliação. Apenas o caráter florescimento feminino não apresentou associações com efeitos estáveis ao longo dos ambientes em estudo. A detecção de algumas associações em posições próximas do genoma evidenciam possíveis efeitos de pleiotropia. Algumas associações foram co-localizadas em regiões do genoma do milho relacionadas à tolerância à seca, sendo que algumas dessas associações estavam envolvidas a fatores pertencentes à vias metabólicas de interesse. O presente estudo forneceu informações úteis para a compreensão da base genética da tolerância à seca em milho sob os ambientes específicos em avaliação.

Análise da estrutura populacional e do desequilíbrio de ligação de um painel de acessos de sorgo: uma abordagem usando teoria da coalescência

A estrutura populacional e o desequilíbrio de ligação são dois processos fundamentais para estudos evolutivos e de mapeamento associativo. Tradicionalmente, ambos têm sido investigados por meio de métodos clássicos comumente utilizados. Tais métodos certamente forneceram grandes avanços no entendimento dos processos evolutivos das espécies. No entanto, em geral, nenhum deles utiliza uma visão genealógica de forma a considerar eventos genéticos ocorridos no passado, dificultando a compreensão dos padrões de variação observados no presente. Uma abordagem que possibilita a investigação retrospectiva com base no atual polimorfismo observado é a teoria da coalescência. Assim, o objetivo deste trabalho foi analisar, com base na teoria da coalescência, a estrutura populacional e o desequilíbrio de ligação de um painel mundial de acessos de sorgo (Sorghum bicolor). Para tanto, análises de mutação, migração com fluxo gênico e recombinação foram realizadas para cinco regiões genômicas relacionadas à altura de plantas e maturidade (Dw1, Dw2, Dw4, Ma1 e Ma3) e sete populações previamente selecionadas. Em geral, elevado fluxo gênico médio (Μ = m/μ = 41,78 − 52,07) foi observado entre as populações considerando cada região genômica e todas elas simultaneamente. Os padrões sugeriram intenso intercâmbio de acessos e história evolutiva específica para cada região genômica, mostrando a importância da análise individual dos locos. A quantidade média de migrantes por geração (Μ) não foi simétrica entre pares recíprocos de populações, de acordo com a análise individual e simultânea das regiões. Isso sugere que a forma pela qual as populações se relacionaram e continuam interagindo evolutivamente não é igual, mostrando que os métodos clássicos utilizados para investigar estrutura populacional podem ser insatisfatórios. Baixas taxas médias de recombinação (ρL = 2Ner = 0,030 − 0,246) foram observadas utilizando o modelo de recombinação constante ao longo da região. Baixas e altas taxas médias de recombinação (ρr = 2Ner = 0,060 − 3,395) foram estimadas utilizando o modelo de recombinação variável ao longo da região. Os métodos tradicional (r2) e via coalescência (E[r2 rhomap]) utilizados para a estimação do desequilíbrio de ligação mostraram resultados próximos para algumas regiões genômicas e populações. No entanto, o r2 sugeriu padrões descontínuos de desequilíbrio em várias ocasiões, dificultando o entendimento e a caracterização de possíveis blocos de associação. O método via coalescência (E[r2 rhomap]) forneceu resultados que pareceram ter sido mais consistentes, podendo ser uma estratégia eventualmente importante para um refinamento dos padrões não-aleatórios de associação. Os resultados aqui encontrados sugerem que o mapeamento genético a partir de um único pool gênico pode ser insuficiente para detectar associações causais importantes para características quantitativas em sorgo.

Deriva genética de caracteres quantitativos em milho

A obtenção de genótipos superiores no melhoramento de plantas depende da existência de variabilidade genética. A existência de coleções de germoplasma representativas e a utilização de um tamanho adequado de amostra são fundamentais para a preservação das frequências alélicas e genotípicas, diminuindo a perda de variabilidade genética e postergando o aparecimento dos efeitos da deriva genética. Assim, teve-se como objetivo avaliar os efeitos da deriva genética em caracteres quantitativos em subpopulações de milho. Este estudo foi realizado a partir das populações originais BR-105 e BR-106, das quais 10 subpopulações foram obtidas em cada um dos cinco ciclos sucessivos de amostragem com tamanho efetivo reduzido, totalizando 50 subpopulações para cada população original, as quais foram posteriormente autofecundadas, gerando um nível a mais de endogamia. Os tratamentos foram constituídos de 10 amostras da população original sem autofecundação, 10 amostras com autofecundação, 50 subpopulações obtidas da população original e 50 subpopulações autofecundadas, totalizando 120 tratamentos para cada população, avaliados separadamente. Utilizou-se o delineamento em blocos casualizados no esquema de parcelas subdivididas em faixas hierárquico, em quatro ambientes com duas repetições por ambiente. Os caracteres avaliados foram produção de grãos (PG), prolificidade (PROL), comprimento e diâmetro de espigas (CE e DE), número de fileiras por espiga (NFE), número de grãos por fileira (NGF), altura de planta e espiga (AP e AE), florescimento masculino e feminino (FM e FF) e número de ramificações do pendão (NRP). Foram estimados os efeitos da deriva genética entre as médias das subpopulações nos dois níveis de endogamia e os efeitos da depressão por endogamia nas subpopulações dentro dos ciclos. Posteriormente, realizaram-se análises de regressão linear para as subpopulações nos dois níveis de endogamia, separadamente, e em conjunto. Foi verificada uma grande variação nas médias das subpopulações ao longo dos ciclos, indicando que a deriva genética causou diferenciação entre as mesmas e que estas se diferenciaram das populações originais. Detectaram-se efeitos significativos da deriva genética nas populações não autofecundadas para todos os caracteres avaliados, em maior número para PG, já que este caráter é mais sensível à deriva genética por possuir maior grau de dominância que os demais. Houve diminuição no número de estimativas de deriva significativas para as populações autofecundadas, incluindo mudanças na magnitude e no sinal das mesmas em relação às populações não autofecundadas. Para as estimativas de depressão por endogamia, os caracteres PG, NGF, FM e FF apresentaram maior quantidade de estimativas significativas que os demais. Para a maioria dos caracteres, a regressão linear explicou a maior parte da variação encontrada com o aumento dos coeficientes de endogamia. As populações BR-105 e BR-106, por terem estruturas genéticas distintas, apresentaram performances diferentes quanto aos efeitos da deriva genética. Enfim, como a deriva genética interfere na integridade genética das populações, torna-se importante considerar seus efeitos na coleta e manutenção dos bancos de germoplasma e nas populações utilizadas no melhoramento genético de plantas.

Expression profiling and sequence diversity of novel DREB genes from common bean (Phaseolus vulgaris L.) and their association with drought-related traits

Common bean is a major dietary component in several countries, but its productivity is negatively affected by abiotic stresses. Dissecting candidate genes involved in abiotic stress tolerance is a paramount step toward the improvement of common bean performance under such constraints. Thereby, this thesis presents a systematic analysis of the DEHYDRATION RESPONSIVE ELEMENT-BINDING (DREB) gene subfamily, which encompasses genes that regulate several processes during stress responses, but with limited information for common bean. First, a series of in silico analyses with sequences retrieved from the P. vulgaris genome on Phytozome supported the categorization of 54 putative PvDREB genes distributed within six phylogenetic subgroups (A-1 to A-6), along the 11 chromosomes. Second, we cloned four novel PvDREB genes and determined their inducibility-factors, including the dehydration-, salinity- and cold-inducible genes PvDREB1F and PvDREB5A, and the dehydration- and cold-inducible genes PvDREB2A and PvDREB6B. Afterwards, nucleotide polymorphisms were searched through Sanger sequencing along those genes, revealing a high number of single nucleotide polymorphisms within PvDREB6B by the comparison of Mesoamerican and Andean genotypes. The nomenclature of PvDREB6B is discussed in details. Furthermore, we used the BARCBean6K_3 SNP platform to identify and genotype the closest SNP to each one of the 54 PvDREB genes. We selected PvDREB6B for a broader study encompassing a collection of wild common bean accessions of Mesoamerican origin. The population structure of the wild beans was accessed using sequence polymorphisms of PvDREB6B. The genetic clusters were partially associated with variation in latitude, altitude, precipitation and temperature throughout the areas such beans are distributed. With an emphasis on drought stress, an adapted tube-screening method in greenhouse conditions enabled the phenotyping of several drought-related traits in the wild collection. Interestingly, our data revealed a correlation between root depth, plant height and biomass and the environmental data of the location of the accessions. Correlation was also observed between the population structure determined through PvDREB6B and the environmental data. An association study combining data from the SNP array and DREB polymorphisms enabled the detection of SNP associated with drought-related traits through a compressed mixed linear model (CMLM) analysis. This thesis highlighted important features of DREB genes in common bean, revealing candidates for further strategies aimed at improvement of abiotic stress tolerance, with emphasis on drought tolerance

Trabajos de seguimiento de la lapa ferruginosa Patella ferruginea Gmelin, 1791 en Andalucía en el marco de la Estrategia Nacional de Conservación de la especie

El gasterópodo marino Patella ferruginea se encuentra incluido en los Catálogos Español y Andaluz de Especies Amenazadas en la categoría “En peligro de extinción”. En 2008 fue aprobada la Estrategia de Conservación Nacional de la especie que establece la realización de un seguimiento de la población cada cuatro años. En Andalucía se ha realizado en 2010 el seguimiento de la especie empleando dos tipos de metodología: los “Controles de crecimiento”, mediante marcaje de ejemplares, y los “Censos exhaustivos” en “Tramos” de costa, para intentar detectar todos los individuos presentes. En el censo de 2010 se han muestreado unos 21 km de costa en 34 localidades, un 5% del litoral andaluz con presencia de la especie, lo que constituye un esfuerzo considerable, pero asumible para el control periódico de la misma. La densidad media detectada es muy baja, de 0,048 ind./m. El mayor número de individuos se encuentra en Cádiz y la población mejor estructurada en la isla de Alborán. Se estima que el tamaño actual de la población en Andalucía ronda los 1.800 ejemplares, lo que constituye un aumento con respecto a inventarios anteriores. Sin embargo, el contingente es muy reducido para garantizar la supervivencia de la especie. La categoría de protección propuesta por el Libro Rojo de los Invertebrados de Andalucía, “En peligro crítico” (MORENO y ARROYO, 2008), debe considerarse, por lo tanto, la más adecuada para la lapa ferruginosa siguiendo los criterios de valoración de la UICN (2001).

Use of an Inverse Method for Time Series to Estimate the Dynamics of and Management Strategies for the Box Jellyfish Carybdea marsupialis

Frequently, population ecology of marine organisms uses a descriptive approach in which their sizes and densities are plotted over time. This approach has limited usefulness for design strategies in management or modelling different scenarios. Population projection matrix models are among the most widely used tools in ecology. Unfortunately, for the majority of pelagic marine organisms, it is difficult to mark individuals and follow them over time to determine their vital rates and built a population projection matrix model. Nevertheless, it is possible to get time-series data to calculate size structure and densities of each size, in order to determine the matrix parameters. This approach is known as a “demographic inverse problem” and it is based on quadratic programming methods, but it has rarely been used on aquatic organisms. We used unpublished field data of a population of cubomedusae Carybdea marsupialis to construct a population projection matrix model and compare two different management strategies to lower population to values before year 2008 when there was no significant interaction with bathers. Those strategies were by direct removal of medusae and by reducing prey. Our results showed that removal of jellyfish from all size classes was more effective than removing only juveniles or adults. When reducing prey, the highest efficiency to lower the C. marsupialis population occurred when prey depletion affected prey of all medusae sizes. Our model fit well with the field data and may serve to design an efficient management strategy or build hypothetical scenarios such as removal of individuals or reducing prey. TThis This sdfsdshis method is applicable to other marine or terrestrial species, for which density and population structure over time are available.

Effects of ocean warming and acidification on the early stages of marine fishes

Tese de doutoramento, Ciências do Mar, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2016

Genetic variability and limited clonality of Mycoplasma hyorhinis in pig herds

Mycoplasma hyorhinis is a common inhabitant of the upper respiratory tract and tonsils of pigs. Its role as a possible pathogen remains controversial. In order to gain more insight into the epidemiology and population structure of M. hyorhinis we genetically characterized 60 isolates by multi locus sequence typing (MLST). The M. hyorhinis strains originated from Swiss and German pig herds with knowledge on the clinical background. The MLST scheme of Tocqueville et al. (J. Clin. Microbiol. 2014) was optimized, primers for the six MLST gene fragments were newly designed to allow amplification and sequencing with a single protocol. A total of 27 ST were observed with the 60 strains, 26 of those were previously unknown types. Generally identical genotypes were observed within a farm but they differed between farms. The identical genotype was also observed in three different Swiss farms. On the other Hand different genotypes within a farm were found with three German farms. The Swiss isolates formed a distinct cluster but otherwise there was no geographical nor a clinical association with specific Clusters observed. Data shows a high variability of M. hyorhinis comparable to what is observed for Mycoplasma hyopneumoniae. Similar to this pathogen the population structure of M. hyorhinis also shows some limited clonality with predominant genotypes within an animal and a single farm but different ones between farms. The comparable population structure of M. hyopneumoniae and M. hyorhinis could indicate a similar evolution of the two species in the common pig host.