Providing more informative projections of climate change impact on plant distribution in a mountain environment

Summary Due to their conic shape and the reduction of area with increasing elevation, mountain ecosystems were early identified as potentially very sensitive to global warming. Moreover, mountain systems may experience unprecedented rates of warming during the next century, two or three times higher than that records of the 20th century. In this context, species distribution models (SDM) have become important tools for rapid assessment of the impact of accelerated land use and climate change on the distribution plant species. In my study, I developed and tested new predictor variables for species distribution models (SDM), specific to current and future geographic projections of plant species in a mountain system, using the Western Swiss Alps as model region. Since meso- and micro-topography are relevant to explain geographic patterns of plant species in mountain environments, I assessed the effect of scale on predictor variables and geographic projections of SDM. I also developed a methodological framework of space-for-time evaluation to test the robustness of SDM when projected in a future changing climate. Finally, I used a cellular automaton to run dynamic simulations of plant migration under climate change in a mountain landscape, including realistic distance of seed dispersal. Results of future projections for the 21st century were also discussed in perspective of vegetation changes monitored during the 20th century. Overall, I showed in this study that, based on the most severe A1 climate change scenario and realistic dispersal simulations of plant dispersal, species extinctions in the Western Swiss Alps could affect nearly one third (28.5%) of the 284 species modeled by 2100. With the less severe 61 scenario, only 4.6% of species are predicted to become extinct. However, even with B1, 54% (153 species) may still loose more than 80% of their initial surface. Results of monitoring of past vegetation changes suggested that plant species can react quickly to the warmer conditions as far as competition is low However, in subalpine grasslands, competition of already present species is probably important and limit establishment of newly arrived species. Results from future simulations also showed that heavy extinctions of alpine plants may start already in 2040, but the latest in 2080. My study also highlighted the importance of fine scale and regional. assessments of climate change impact on mountain vegetation, using more direct predictor variables. Indeed, predictions at the continental scale may fail to predict local refugees or local extinctions, as well as loss of connectivity between local populations. On the other hand, migrations of low-elevation species to higher altitude may be difficult to predict at the local scale. Résumé La forme conique des montagnes ainsi que la diminution de surface dans les hautes altitudes sont reconnues pour exposer plus sensiblement les écosystèmes de montagne au réchauffement global. En outre, les systèmes de montagne seront sans doute soumis durant le 21ème siècle à un réchauffement deux à trois fois plus rapide que celui mesuré durant le 20ème siècle. Dans ce contexte, les modèles prédictifs de distribution géographique de la végétation se sont imposés comme des outils puissants pour de rapides évaluations de l'impact des changements climatiques et de la transformation du paysage par l'homme sur la végétation. Dans mon étude, j'ai développé de nouvelles variables prédictives pour les modèles de distribution, spécifiques à la projection géographique présente et future des plantes dans un système de montagne, en utilisant les Préalpes vaudoises comme zone d'échantillonnage. La méso- et la microtopographie étant particulièrement adaptées pour expliquer les patrons de distribution géographique des plantes dans un environnement montagneux, j'ai testé les effets d'échelle sur les variables prédictives et sur les projections des modèles de distribution. J'ai aussi développé un cadre méthodologique pour tester la robustesse potentielle des modèles lors de projections pour le futur. Finalement, j'ai utilisé un automate cellulaire pour simuler de manière dynamique la migration future des plantes dans le paysage et dans quatre scénarios de changement climatique pour le 21ème siècle. J'ai intégré dans ces simulations des mécanismes et des distances plus réalistes de dispersion de graines. J'ai pu montrer, avec les simulations les plus réalistes, que près du tiers des 284 espèces considérées (28.5%) pourraient être menacées d'extinction en 2100 dans le cas du plus sévère scénario de changement climatique A1. Pour le moins sévère des scénarios B1, seulement 4.6% des espèces sont menacées d'extinctions, mais 54% (153 espèces) risquent de perdre plus 80% de leur habitat initial. Les résultats de monitoring des changements de végétation dans le passé montrent que les plantes peuvent réagir rapidement au réchauffement climatique si la compétition est faible. Dans les prairies subalpines, les espèces déjà présentes limitent certainement l'arrivée de nouvelles espèces par effet de compétition. Les résultats de simulation pour le futur prédisent le début d'extinctions massives dans les Préalpes à partir de 2040, au plus tard en 2080. Mon travail démontre aussi l'importance d'études régionales à échelle fine pour évaluer l'impact des changements climatiques sur la végétation, en intégrant des variables plus directes. En effet, les études à échelle continentale ne tiennent pas compte des micro-refuges, des extinctions locales ni des pertes de connectivité entre populations locales. Malgré cela, la migration des plantes de basses altitudes reste difficile à prédire à l'échelle locale sans modélisation plus globale.

Pauson-Khand Adducts of N-Boc-propargylamine: A New Approach to 4,5-Disubstituted Cyclopentenones

A new approach to the synthesis of 4,5-disubstituted cyclopentenones is described. The strategy is based on the Pauson-Khand (PK) reaction of norbornadiene and N-Boc-propargylamine as alkyne with a masked leaving group, which can be eliminated at will. This approach to the synthesis of 4,5-disubstituted cyclopentenones overcomes the problem of using the alkylation to introduce the alpha-side-chain. As an example, prostane 13-epi-12-oxo-phytodienoic acid (13-epi-12-oxo-PDA) methyl ester was synthesized.

Més enllà de l'avaluació continuada: creació de recursos docents en accés obert pels estudiants

Es presenta l'experiència duta a terme durant el curs 11/12 dins l'assignatura Plantes d'Ús Alimentari, optativa de les llicenciatures de Farmàcia i de Ciència i Tecnologia dels Aliments, consistent en l'elaboració per part dels estudiants dels materials d'una part del temari, en aquest cas una presentació. Aquest material ha estat dipositat al Dipòsit Digital de la UB i s'utilitzarà com a material docent a partir del curs 12/13, dins la mateixa assignatura.

Crònica (il·lustrada) d’un viatge al paradís: expedició a les Illes Salvatges

Entre l’11 i el 27 de març va tenir lloc l’expedició “Savage Islands Botanical Expedition 2013 – Expedição Botânica Ilhas Selvagens 2013”, que va constituir un dels moments més àlgids i alhora emocionants del projecte “Conservation of the critically endangered endemic flora of the Selvagens Islands, Atlantic Ocean”, finançat per The Mohammed bin Zayed Species Conservation Fund (http://www.speciesconservation.org/). Aquest projecte se centra en l’estudi de tres endemismes exclusius de l’arxipèlag de les Salvatges greument amenaçats, amb l’objectiu final d’implementar mesures efectives per a la seva conservació (vegeu http://www.speciesconservation.org/case‐studies‐projects//1651 per a més informació). Aquests tres endemismes (Euphorbia anachoreta, Asparagus nesiotes subsp. nesiotes i Argyranthemum thalassophilum) compten amb molts pocs efectius (abans de l’expedició s’estimava una mida poblacional inferior a la cinquantena per als dos primers, i de menys de 250 per al darrer) i tenen un gran interès des del punt de vista biogeogràfic atesos l’aïllament de l’arxipèlag (el territori terrestre més proper són les Illes Canàries, situades a uns 165 quilòmetres al sud) i la seva antiguitat geològica (prop de 30 milions d’anys, essent l’arxipèlag més antic de tota la Macaronèsia; Geldmacher et al., 2001).

Plaça de la Biosfera

Canviar el concepte de nus de tràfic per a plaça cívica lligada a l'edifici del Consell Insular. Tota la vegetació amb plantes autòctones i de baix consum d'aigua.

Investigation phytochimique d'une plante médicinale malgache Hypoestes serpens (Vahl) R. Br. (Acanthaceae) variété glabre et étude comparative avec la variété poilue

Résumé A Madagascar, comme dans plusieurs pays en développement, une grande partie de la population utilise les plantes pour se soigner. Plusieurs espèces des plantes sont ainsi utilisées en médecine traditionnelle malgache. Par ailleurs, la plupart de ces plantes ne font l'objet que de très peu d'étude scientifique. En effet, dans le cadre de l'investigation phytochimique de plantes utilisées en médecine traditionnelle malgache et dans la recherche des nouvelles substances biologiquement actives, Hypoestes serpens (Vahl) R. Br. (Acanthaceae) a été étudiée. Elle se présente sous deux variétés (glabre et poilue) qui sont tous utilisées dans la région sud-centre de Madagascar pour traiter la blennorragie. De l'extrait dichlorométhanique des feuilles de H. serpens (Vahl) R. Br. variété glabre, 12 diterpénoides dont 8 nouveaux ont été isolés. Ils ont tous montré une activité antifongique contre un champignon pathogène des plantes, Cladosporium cucumerinum, dans la bioautographie directe sur CCM. Quelques-uns ont également présenté une activité contre une levure saprophyte chez l'homme, Candida albicans et une activité inhibitrice de l'enzyme acétylcholinesterase. Les diterpènoïdes sont déjà considérés comme les principaux métabolites secondaires du genre Hypoestes. Le fractionnement de l'extrait méthanolique a conduit à l'isolement de 5 glycosides des flavonoïdes dont 4 sous formes C-g,lycosides qui n'ont jamais été identifiés dans la famille Acanthaceae. Ces flavonoïdes ont présenté une activité antiradicalaire contre le DPPH. Le fractionnement et la purification des extraits ont été effectués à l'aide des différentes techniques chromatographiques telles que la chromatographie sur colonne ouverte, la filtration sur gel, la chromatographie liquide à haute pression, la chromatographie liquide à moyenne pression et la chromatographie liquide à basse pression. Par ailleurs, les structures des composés isolés ont été élucidées par des techniques spectroscopiques (UV, MS, RMN) et de méthode chimique (hydrolyse acide). En plus de ces techniques, certaines méthodes physiques (cristallographie par rayons-X, mesure de rotation optique) ont été réalisées pour confirmer certaines structures. Comme l'espèce Hypoestes serpens (Vahl) R. Br. se présente en deux variétés, une étude comparative a été effectuée. Cette étude avait montré que ces deux variétés ont une activité biologique similaire. Finalement, une technique analytique couplée, HPLC-UV-APC1-MS a permis de montrer la présence de toutes les substances isolées de la variété glabre dans la variété poilue. Second résumé Depuis des milliers d'almées, l'homme utilise les plantes pour se soigner. De nos jours, même avec le développement de la médecine moderne, la phytothérapie reste toujours la forme des soins de santé abordable et accessible pour la majorité des populations rurales des pays en développement. En outre, les plantes médicinales constituent une source potentielle de molécules biologiquement actives pour les industries pharmaceutiques et actuellement, on estime que 25% des médicaments commercialisés dans le monde sont à base de plantes Dans le cadre de la recherche des nouvelles molécules à intérêt thérapeutique qui pourraient devenir un médicament ou un modèle de structure ("lead compound") pour le développement de nouveaux médicaments, nous avons fait une étude sur l'espèce, Hypoestes serpens (Vahl) R. Br, plante utilisée en médecine traditionnelle malgache. Cette espèce existe en deux variétés, une glabre et une autre poilue qui sont tous utilisées dans la région sud-centre de Madagascar pour traiter la blennorragie. Par ailleurs, les tradipraticiens utilisent de préférence la variété poilue. Dans la première partie de ce présent travail, une investigation phytochimique de H serpens, variété glabre (variété moins utilisée) a d'abord été effectuée afm d'isoler et d'identifier le maximum des molécules biologiquement actives qu'elle contient. De ce fait, 17 composés dont 8 nouveaux ont été isolés. Les potentiels d'activités thérapeutiques des substances isolées ont ensuite été dépistés sur les différents cibles suivants.: deux souches de champignons (Cladosporium cucumerinum et Candida albicans), l'enzyme acétylcholinesterase et le radical DPPH. La deuxième partie de ce travail a été consacrée sur l'étude comparative des deux variétés (glabre et poilue) de H. serpens à la fois sur le plan biologique et sur le plan phytochimique. A l'issue de cette comparaison, nous avons constaté que l'utilisation de ces deux variétés en médecine traditionnelle malgache n'est pas un hasard ; les deux variétés avaient présenté une activité biologique très remarquable et contiennent les mêmes substances actives. Ces résultats démontrent les potentiels thérapeutiques de H serpens en médecine traditionnelle malgache et pourraient également encourager les tradipraticiens à utiliser la variété glabre tout en protégeant la variété poilue qui est en voie de disparition actuellement. En bref, l'investigation phytochimique de H. serpens justifiée par l'isolement et l'identification de certains de ses principes actifs ouvre la voie aux recherches des médicaments d'origine naturelle. Abstract In Madagascar, as in many developing countries, most people use plants to cure. A large number of plant species are employed in Malagasy traditional medicine. Moreover, most of these plants have been subject only very little scientific study. As part of a phytochemical investigation of plants used in Malagasy traditional medicine and in the search for new biologically active substances, Hypoestes serpens (Vah1) R.Br. (Acanthaceae) was investigated. This species exists in two varieties (glabrous and hairy) which are used in the south-center part of Madagascar to treat gonorrhoea. From the dichloromethane extract of the leaves of H. serpens (Vah1) R. Br. glabrous variety, 12 diterpenoids 8 of which were new, were isolated. They showed antifungal activity against the plant pathogen Cladosporium cucumerinum, in the direct TLC bioautography. Some of them also had activity against the yeast Candida athicans and inhibited acetylcholinesterase. The diterpenes are considered as the principal secondary metabolites of the genus Hypoestes. Fractionation of the methanol extract led to the isolation of 5 flavonoid glycosides, 4 of which were C-glycosides, never before identified in the Acanthaceae family. These flavonoids showed radical scavenging activity against DPPH. The fractionation and the purification of the extracts were achieved by different chromatographic techniques such as open-column chromatography, gel filtration, high- pressure liquid chromatography, medium-pressure liquid chromatography and low-pressure liquid chromatography. Moreover, the structures of the isolated compounds were elucidated by spectroscopic techniques (UV, MS, NMR) and chemical technique (acid hydrolysis). In addition, some physical methods (X-ray crystallography, measurement of optical rotation) were performed to confirm some structures. As the species Hypoestes serpens (Vah1) R. Br. is present in two varieties, a comparative study was carried out. This study showed that these two varieties had similar biological activity. Finally, a coupled analytical technique HPLC-UV-APCI-MS showed the presence of the same compounds in both the glabrous and hairy varieties.

Influence of emergence timing of weeds on the establishment of woody natives and ground cover species

Les invasions biològiques són produïdes per espècies transportades per l'home fora de la regió d'origen a altres regions on s'estableixen i expandeixen. Són actualment de les majors causes de perduda de biodiversitat, amb el canvi d'usos del sòl, tret rellevant en zones insulars. Comprendre mecanismes de competència amb les espècies autòctones és clau per gestionar el problema. L’experiment evidencia diferències de creixement de 7 plantes natives australianes (3 espècies d’eucaliptus, 3 espècies d’acàcia, 1 pasturatge natiu), competint intraespecífica (entre mateixa espècie) i interespecíficament (acàcies o eucaliptus convivint amb pasturatge natiu) plantejant tres tractaments (sense males herbes, males herbes i males herbes a posteriori) per definir la naturalesa de la interacció dels diferents tipus funcionals d'espècies. S’analitzen tendències temporals de creixement de plàntules, així com la supervivència. S’ha detectat una moderada correlació entre taxes de creixement d’espècies i mida de la llavor, (p ≈ 0.6), així com una correlació entre la supervivència i la humitat del sòl (p ≈ 0.5); efectes estacionals. A curt termini i en escenari de primavera la convivència amb males herbes reporta creixement nul. Tractaments sense males herbes, presenten major supervivència en escenaris en competència interespecífica. A llarg termini les espècies amb major supervivència són les que conviuen amb pasturatge natiu i sense males herbes, indicant un efecte beneficiós en espècies millor adaptades a la sequera (E. loxophleba).

Flora ornamental de Cerdanyola del Vallès, idoneïtat respecte les al·lèrgies i mesures pal·liatives

El pol·len de plantes alliberat durant la pol·linització pot produir al·lèrgies a persones sensibles amb tendència ascendent en el temps, provocant malestar i elevades pèrdues econòmiques. La mala planificació en flora ornamental urbana és, en part, responsable; aquest estudi identifica, ajudant-se de plànols de simple interpretació, els principals problemes d’aquesta en relació a les al·lèrgies en Cerdanyola. S’observa una elevada presència de gèneres amb alta al·lerginicitat, molts concentrats en determinades localitzacions, essent especialment perillosos en març i abril, i una sobreplantació d’Acer negundo. Millorar la qualitat de vida dels afectats passa principalment per disminuir el nombre d’espècies altament al·lergògenes prioritàriament en les localitzacions amb més perill, tasca que ha de ser idealment realitzada per un equip d’experts.

Una planta del Pirineu amaga el secret de la llarga vida

Els científics estudien una espècie vegetal que arriba a viure fins a 350 anys i que no mor a causa de l'envelliment, sinó per infeccions o condicions climàtiques adverses

Halimium halimifolium (L.) Willk. in Willk. et Lange subsp. halimifolium al Maresme (NE de Catalunya) = Halimium halimifolium (L.) Willk. in Willk. et Lange subsp. halimifolium in the Maresme (NE Catalonia)

Nota breu sobre la descripció de Halimium halimifolium subsp. halimifolium al Maresme

Myriophyllum aquaticum (Vell.) Verdc. (Haloragaceae), una espècie invasora en procés de naturalització als Països Catalans = Myriophyllum aquaticum (Vell.) Verdc. (Haloragaceae), an invasive species in the process of naturalisation in the Catalan Countries

Nota breu sobre la descripció de Myriophyllum aquaticum (Vell.) Verdc. (Haloragaceae) als Països Catalans

The Protein quality control system manages plant defence compound synthesis

Jasmonates are ubiquitous oxylipin-derived phytohormones that are essential in the regulation of many development, growth and defence processes. Across the plant kingdom, jasmonates act as elicitors of the production of bioactive secondarymetabolites that serve in defence against attackers. Knowledge of the conserved jasmonate perception and early signalling machineries is increasing, but the downstream mechanisms that regulate defence metabolism remain largely unknown. Herewe showthat, in the legumeMedicago truncatula, jasmonate recruits the endoplasmic-reticulum-associated degradation (ERAD)quality control system tomanagethe production of triterpene saponins, widespread bioactive compounds that share a biogenic origin with sterols. An ERAD-type RING membraneanchor E3 ubiquitin ligase is co-expressed with saponin synthesis enzymes to control the activity of 3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA reductase (HMGR), the rate-limiting enzyme in the supply of the ubiquitous terpene precursor isopentenyl diphosphate. Thus, unrestrained bioactive saponin accumulationis prevented and plant development and integrity secured. This control apparatus is equivalent to the ERAD system that regulates sterol synthesis in yeasts and mammals but that uses distinct E3 ubiquitin ligases, of the HMGR degradation 1 (HRD1) type, to direct destruction of HMGR. Hence, the general principles for the management of sterol and triterpene saponin biosynthesis are conserved across eukaryotes but can be controlled by divergent regulatory cues.

Modulation of plant HMG-CoA reductase by protein phosphatase 2A: Positive and negative control at a key node of metabolism

The enzyme HMG-CoA reductase (HMGR) has a key regulatory role in the mevalonate pathway for isoprenoid biosynthesis, critical not only for normal plant development, but also for the adaptation to demanding environmental conditions. Consistent with this notion, plant HMGR is modulated by many diverse endogenous signals and external stimuli. Protein phosphatase 2A (PP2A) is involved in auxin, abscisic acid, ethylene and brassinosteroid signaling and now emerges as a positive and negative multilevel regulator of plant HMGR, both during normal growth and in response to a variety of stress conditions. The interaction with HMGR is mediated by B" regulatory subunits of PP2A, which are also calcium binding proteins. The new discoveries uncover the potential of PP2A to integrate developmental and calcium-mediated environmental signals in the control of plant HMGR.

Macròfits com a bioindicadors de la conca fluvial d'Alinyà

L’objectiu d’aquest projecte ha sigut analitzar la qualitat de l’aigua a la Conca fluvial d’Alinyà i esbrinar quins són els factors que la determinen. Per fer-ho s’han utilitzat els macròfits (mitjançant l’índex IM) com a bioindicadors de la qualitat dels boscos de ribera i de manera indirecta determinar la qualitat de l’aigua. Es conclou que els factors més influents en els resultats són: la maca de diversitat dels macròfits donada l’època de l’any del mostreig (a la tardor), l’augment de les masses forestals homogeneïtzant el paisatge, les fortes pluges d’enguany i la contaminació puntual al nucli urbà d’Alinyà.

Patrons de distribució de la flora invasora a la Vall d'Alinyà, evolució de la presència i propostes de gestió des de la perspectiva de l'ecologia aplicada

Tot i que la creixent amenaça de les plantes exòtiques invasores en els espais naturals és un fet evident, aquest problema és gairebé desconegut a la Vall d'Alinyà. Es van estudiar set punts de mostreig associats a quatre tipologies d'hàbitat per esbrinar la distribució de les plantes invasores en la Vall d'Alinyà, així com canvis recents en la seva composició, abundància i en el rang de distribució a partir de fonts bibliogràfiques. Es va desenvolupar un índex per quantificar la problemàtica de les invasions de flora exòtica en els diferents hàbitats estudiats. Els focus d'invasió van resultar estar associats a zones pertorbades, nuclis de població i baixes altituds. El canvi climàtic i els canvis en els usos del sòl podrien estar jugant un paper essencial en l'aparició de noves plantes invasores i en l'increment tant de l'abundància com de la cota altitudinal dels nivells més grans d'invasió. Tot i que la problemàtica associada a les plantes invasores en la Vall d'Alinyà és generalment baixa, algunes espècies com Senecio inaequidens representen una amenaça per a l'espai, motiu pel qual es proposa un pla de gestió per a la flora invasora.