Comparison of the thermodynamics and base-pair dynamics of a full LNA:DNA duplex and of the isosequential DNA:DNA duplex

Locked nucleic acids (LNA), conformationally restricted nucleotide analogues, are known to enhance pairing stability and selectivity toward complementary strands. With the aim to contribute to a better understanding of the origin of these effects, the structure, thermal stability, hybridization thermodynamics, and base-pair dynamics of a full-LNA:DNA heteroduplex and of its isosequential DNA:DNA homoduplex were monitored and compared. CD measurements highlight differences in the duplex structures: the homoduplex and heteroduplex present B-type and A-type helical conformations, respectively. The pairing of the hybrid duplex is characterized, at all temperatures monitored (between 15 and 37 degrees C), by a larger stability constant but a less favorable enthalpic term. A major contribution to this thermodynamic profile emanates from the presence of a hairpin structure in the LNA single strand which contributes favorably to the entropy of interaction but leads to an enthalpy penalty upon duplex formation. The base-pair opening dynamics of both systems was monitored by NMR spectroscopy via imino protons exchange measurements. The measurements highlight that hybrid G-C base-pairs present a longer base-pair lifetime and higher stability than natural G-C base-pairs, but that an LNA substitution in an A-T base-pair does not have a favorable effect on the stability. The thermodynamic and dynamic data confirm a more favorable stacking of the bases in the hybrid duplex. This study emphasizes the complementarities between dynamic and thermodynamical studies for the elucidation of the relevant factors in binding events.

Interactions spatiales et auto-organisation des végétations semi-arides

Les recherches récapitulées dans cette thèse de doctorat ont porté sur les causes de l’organisation spatiale des végétations périodiques. Ces structures paysagères aux motifs réguliers, tachetés, tigrés ou labyrinthiques, d’échelle décamétrique à hectométrique, couvrant des étendues considérables sur au moins trois continents, constituent un cas d’école dans l’étude des processus endogènes présidant à l’hétérogénéité du couvert végétal. Ces structures prennent place sur un substrat homogène, mis à part la rétroaction du couvert lui-même, et sont marquées par des écotones abrupts et la persistance d’une proportion considérable de sol nu. Plusieurs modèles ont mis en avant l’existence possible d’un phénomène d’auto-organisation du couvert, qui verrait une structure d’ensemble émerger des interactions locales entre individus. Ces modèles se basent sur le jeu simultané de la consommation de la ressource (compétition) et de l’amélioration de l’un ou l’autre des éléments du bilan de la même ressource par le couvert (facilitation). La condition à l’existence d’une structure d’ensemble spatialement périodique et stable réside dans une différence entre la portée de la compétition (plus grande) et celle de la facilitation. L’apparition de ces structures est modulée par le taux de croissance biologique, qui est le reflet des contraintes extérieures telles que l’aridité, le pâturage ou la coupe de bois. Le modus operandi des interactions spatiales supposées entre individus reste largement à préciser.

Nos recherches ont été menées au sud-ouest de la République du Niger, à l’intérieur et dans les environs du parc Régional du W. Trois axes ont été explorés :(i) Une étude de la dépendance spatiale entre la structure de la végétation (biovolumes cartographiés) et les paramètres du milieu abiotique (relief, sol), sur base d’analyses spectrales et cross-spectrales par transformée de Fourier (1D et 2D). (ii) Une étude diachronique (1956, 1975 et 1996) à large échelle (3000 km²) de l’influence de l’aridité et des pressions d’origine anthropique sur l’auto-organisation des végétations périodiques, basée sur la caractérisation de la structure spatiale des paysages sur photos aériennes via la transformée de Fourier en 2D. (iii) Trois études portant sur les interactions spatiales entre individus :En premier lieu, via l’excavation des systèmes racinaires (air pulsé) ;Ensuite, par un suivi spatio-temporel du bilan hydrique du sol (blocs de gypse) ;Enfin, via le marquage de la ressource par du deutérium.

Nous avons ainsi pu établir que les végétations périodiques constituent bien un mode d’auto-organisation pouvant survenir sur substrat homogène et modulé par les contraintes climatiques et anthropiques. Un ajustement rapide entre l’organisation des végétations périodiques et le climat a pu être montrée en zone protégée. La superficie et l’organisation des végétations périodiques y ont tour à tour progressé et régressé en fonction d’épisodes secs ou humides. Par contre, en dehors de l’aire protégée, la possibilité d’une restauration du couvert semble fortement liée au taux d’exploitation des ressources végétales. Ces résultats ont d’importantes implications quant à la compréhension des interactions entre climat et écosystèmes et à l’évaluation de leurs capacités de charge. La caractérisation de la structure spatiale des végétations arides, notamment par la transformée de Fourier d’images HR, devrait être généralisée comme outil de monitoring de l’état de ces écosystèmes. Nos études portant sur les modes d’interactions spatiales ont permis de confirmer l’existence d’une facilitation à courte portée du couvert végétal sur la ressource. Cependant, cette facilitation ne semble pas s’exercer sur le terme du bilan hydrique traditionnellement avancé, à savoir l’infiltration, mais plutôt sur le taux d’évaporation (deux fois moindre à l’ombre des canopées). Ce mécanisme exclut l’existence de transferts diffusifs souterrains entre sols nu et fourrés. Des transferts inverses semblent d’ailleurs montrés par le marquage isotopique. L’étude du bilan hydrique et la cartographie du micro-relief, ainsi que la profondeur fortement réduite de la zone d’exploitation racinaire, jettent de sérieux doutes quant au rôle communément admis des transferts d’eau par ruissellement/diffusion de surface en tant que processus clé dans la compétition à distance entre les plantes. L’alternative réside dans l’existence d’une compétition racinaire de portée supérieure aux canopées. Cette hypothèse trouve une confirmation tant par les rhizosphères excavées, superficielles et étendues, que dans le marquage isotopique, montrant des contaminations d’arbustes situés à plus de 15 m de la zone d’apport. De même, l’étude du bilan hydrique met en évidence les influences simultanées et contradictoires (facilitation/compétition) des ligneux sur l’évapotranspiration.

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This PhD thesis gathers results of a research dealing with the causes of the spatial organisation of periodic vegetations. These landscape structures, featuring regular spotted, labyrinthine or banded patterns of decametric to hectometric scale, and extending over considerable areas on at least three continents, constitute a perfect study case to approach endogenous processes leading to vegetation heterogeneities. These patterns occur over homogeneous substratum, except for vegetation’s own feedbacks, and are marked by sharp ecotones and the persistence of a considerable amount of bare soil. A number of models suggested a possible case of self-organized patterning, in which the general structure would emerge from local interactions between individuals. Those models rest on the interplay of competitive and facilitative effects, relating to soil water consumption and to soil water budget enhancement by vegetation. A general necessary condition for pattern formation to occur is that negative interactions (competition) have a larger range than positive interactions (facilitation). Moreover, all models agree with the idea that patterning occurs when vegetation growth decreases, for instance as a result of reduced water availability, domestic grazing or wood cutting, therefore viewing patterns as a self-organised response to environmental constraints. However the modus operandi of the spatial interactions between individual plants remains largely to be specified.

We carried out a field research in South-West Niger, within and around the W Regional Park. Three research lines were explored: (i) The study of the spatial dependency between the vegetation pattern (mapped biovolumes) and the factors of the abiotic environment (soil, relief), on the basis of spectral and cross-spectral analyses with Fourier transform (1D and 2D). (ii) A broad scale diachronic study (1956, 1975, 1996) of the influence of aridity and human induced pressures on the vegetation self-patterning, based on the characterisation of patterns on high resolution remote sensing data via 2D Fourier transform. (iii) Three different approaches of the spatial interactions between individuals: via root systems excavation with pulsed air; via the monitoring in space and time of the soil water budget (gypsum blocks method); and via water resource labelling with deuterated water.

We could establish that periodic vegetations are indeed the result of a self-organisation process, occurring in homogeneous substratum conditions and modulated by climate and human constraints. A rapid adjustment between vegetation patterning and climate could be observed in protected zones. The area and patterning of the periodic vegetations successively progressed and regressed, following drier or wetter climate conditions. On the other hand, outside protected areas, the restoration ability of vegetation appeared to depend on the degree of vegetation resource exploitation. These results have important implications regarding the study of vegetation-climate interactions and the evaluation of ecosystems’ carrying capacities. Spatial pattern characterisation in arid vegetations using Fourier transform of HR remote sensing data should be generalised for the monitoring of those ecosystems. Our studies dealing with spatial interaction mechanisms confirmed the existence of a short range facilitation of the cover on water resource. However, this facilitation does not seem to act through the commonly accepted infiltration component, but rather on the evaporative rate (twice less within thickets). This mechanism excludes underground diffusive transfers between bare ground and vegetation. Inverse transfers were even shown by deuterium labelling. Water budget study and micro-elevation mapping, along with consistent soil shallowness, together cast serious doubts on the traditional mechanism of run-off/diffusion of surface water as a key process of the long range competition between plants. An alternative explanation lies in long range root competition. This hypothesis find support as well in the excavated root systems, shallow and wide, as in isotopic labelling, showing contaminations of shrubs located up to 15 m of the irrigated area. Water budget study also evidenced simultaneous contradictory effects (facilitation/competition) of shrubs on evapotranspiration.

Fertilización nitrogenada en cultivos de invierno en base a nitrógeno disponible en suelo y condiciones climáticas pre - siembra (temperatura y precipitaciones)

El correcto manejo del N resulta muy importante en los cultivos de trigo y cebada. Esto se explica por la importancia que tiene este nutriente en el crecimiento de los cultivos, por la movilidad que presenta en el suelo, por la diversidad de factores (bióticos como abióticos) que lo afectan y por el peso económico que tiene el correcto uso de este nutriente. Por lo expresado hemos estudiado con datos de 164 chacras para diferentes años (1999-2000-2001-2002) el efecto de la Temperatura, Precipitación, Fecha de Siembra y Antecesores sobre la disponibilidad de N-NO3 - a la siembra de cultivos de invierno. Bajas precipitaciones durante los 40 días previos a la siembra, alta temperatura del período y fecha de siembra temprana se asociaron a los mayores niveles de N-NO3 - disponibles en el suelo a la siembra. En función de esta información, cuando las lluvias durante los 40 días previos a la siembra son menos de 20 mm y se logran siembras tempranas, es esperable que no haya déficit inicial de N para los cultivos. En siembras inmediatas a períodos de precipitaciones excesivas (135 mm) es esperable muy baja disponibilidad de N-NO3 -, por lo que, si no se dispone del valor de análisis, sería necesario corregir con la dosis máxima propuesta. Para las situaciones intermedias, la única herramienta válida sería el análisis de suelo correspondiente

Plan de marketing para la inserción de una bebida natural a base de yacón con piña, en el mercado de Lima, Perú

El consumo de productos naturales en el mundo es cada vez más creciente, y dentro de ello las bebidas funcionales que desde sus orígenes han tenido una performance relativamente satisfactoria. El yacón (Smallanthus sochifolius)es una planta perene, herbácea, que crece en toda la serranía peruana. Su demanda en el mercado exterior ha hecho que cada vez tenga mayor importancia. En el 2014 se exportó USD 2 899.398,00 en forma de polvo, jarabe, deshidratado; sin embargo su consumo en el mercado nacional es bajo, a pesar del gran potencial nutritivo que posee. El mercado de Lima moderna se presenta como un importante atractivo de mercado que podría consumir la bebida. Por ello el objetivo del presente trabajo es Realizar un Plan de Marketing para el mercado de Lima moderna a fin de evaluar la factibilidad de insertar una bebida nueva: yacón con piña, para fomentar el consumo interno de este producto. La metodología utilizada fue de carácter exploratorio, descriptivo cuantitativa y cualitativa mediante información primaria y secundaria que ayudó a su desarrollo. Dentro de la información primaria se utilizó como herramienta la encuesta y la información secundaria a través de informes y estudios que se hicieron para el sector de bebidas no alcohólicas. El sector de bebidas no alcohólicas en el Perú, muestra un importante crecimiento en lo referente a bebidas saludables. En el último año (2014) el crecimiento de este sector fue de 6 por ciento, motivados por la percepción del consumidor en los beneficios saludables de estas bebidas. La zona de Lima moderna acoge al 72,2 por ciento del nivel socio económico A y B, este segmento concentra el más alto promedio de ingresos. En el análisis de Porter, se describe a la empresa como una industria, el cual para este rubro las barreras de ingreso son altas por la inversión en activos físicos y la inversión en publicidad y promoción por ser un producto nuevo. A través del estudio realizado se encontró que existe demanda para este producto, el 31,1 por ciento de los encuestados compraría definitivamente, 25,5 por ciento una vez por semana y el 18,3 por ciento todos los días. La estrategia utilizada en el presente trabajo fue la diferenciación, por las características saludables de la bebida y única en el mercado. La bebida es un producto de introducción en el mercado, el precio fijado es alto porque se orienta a un segmento de mercado selectivo y además fijado en la imagen y calidad del producto. La distribución se realizará a través de los supermercados, minimarkets, hoteles categorizados. Y por último se concluye que la introducción de un producto novedoso, podría marcar estándares en el mercado de bebidas no alcohólicas y permitir la creación de una nueva categoría de productos Premium naturales y funcionales.

Caracterización y evaluación del germoplasma nativo de quínoa (Chenopodium quinoa Willd.) del Noroeste Argentino en base a atributos morfológicos y agronómicos

La información generada en la caracterización y evaluación de las colecciones de germoplasma permite conocer el tipo de material genético que se conserva en el banco. Esta tesis aborda la caracterización morfológica, la evaluación fenológica y los patrones de interacción genotipo × ambiente (G × A) para rendimiento en grano, sus determinantes fisiológicos y componentes numéricos de un conjunto de poblaciones del germoplasma nativo de quínoa (Chenopodium quinoa Willd.) del Noroeste Argentino, combinando localidades y años en tres ecorregiones de cultivo. Los resultados mostraron que el germoplasma es altamente diverso a nivel fenotípico, reflejando variación en el ambiente de origen. Se observó amplia variación en el tiempo a floración entre poblaciones y ambientes evaluados y el patrón de respuesta fue coherente con una adaptación fotoperiódica cuantitativa a días cortos. Los efectos del fotoperíodo fueron más importantes en las poblaciones cultivadas a menor altitud, mientras que la temperatura lo fue para las poblaciones cultivadas a mayor altitud. Por otro lado, de acuerdo al tamaño y naturaleza de las interacciones G x A, se necesita de estrategias de mejoramiento y evaluación estructuradas para acomodar sus efectos, ya sea evitándolas o explotándolas. El análisis de agrupamiento sobre la matriz estandarizada de rendimiento reveló cuatro grupos genotípicos con diferentes patrones de respuesta a través de dos grupos ambientales (altiplano vs. valles interandinos), siendo esta clasificación congruente con la basada en atributos morfo-fenológicos. Los determinantes fisiológicos y componentes numéricos influyeron sobre las respuestas genotípicas para rendimiento en los dos mega-ambientes. Los resultados indican que el desempeño promedio de las poblaciones para tiempo a floración tuvo una influencia determinante sobre la biomasa aérea y el número de granos, y ambos a su vez sobre el rendimiento. Por lo tanto, esta tesis destaca el rol de la fenología en la adaptación genotípica de quínoa a las diferentes condiciones agroecológicas del NOA

Estudio del funcionamiento y la estructura espacial de los paisajes urbano - rurales argentinos como base para la generación de pautas de ordenamiento territorial sustentable

El paisaje urbano-rural argentino ha sido sometido a profundos cambios en los últimos años. Entre ellos, la despoblación progresiva de la fase rural como fuente de aumento de la población en la fase urbana y la expansión e intensificación de la agricultura en relación al mercado global han sido los más importantes. Estos cambios modifican los flujos de energía, materia y/o información que vinculan las fases urbana y rural. La posibilidad de lograr un uso sustentable de recursos en un paisaje urbano-rural está asociada al grado de acoplamiento entre las fases, tanto para satisfacer al consumo como para absorber los desechos generados. Sin embargo, esta interrelación entre la demanda de las ciudades sobre la oferta de los ecosistemas que los contienen ha sido poco estudiada. En esta tesis se describen y cuantifican las interacciones, en términos de intercambio de materia y energía, entre una serie de ciudades argentinas de tamaño medio (25 a 41 mil habitante) y sus ecosistemas circundantes. La caracterización del funcionamiento del paisaje se realizó a través de las metodologías de Huella Ecológica y Análisis de Flujos de Materia y Energía. En segunda instancia, la caracterización de la estructura espacial se realizó a través de metodologías geoestadísticas y mediante una modificación de la Huella Ecológica, la cual incorpora la heterogeneidad del paisaje. Los resultados muestran que, en términos funcionales, los paisajes urbanorurales, aunque contrastantes, presentaron características similares: alto consumo energético y gran capacidad de producir bienes agrícolas y/o ganaderos, los cuales son exportados en su mayoría, satisfaciendo también gran parte del consumo local. Sin embargo, todos los paisajes resultaron fuertemente dependientes de sistemas externos, tanto para ubicar su producción como para suplir la demanda energética. A su vez, el consumo de energía muestra un nivel de impacto alto en términos de emisiones de carbono, mostrando un déficit en la capacidad de mitigar estas emisiones a escala de paisaje. El proceso de agriculturización ha generado una homogeneización de los distintos paisajes urbano-rurales, afectando distintos aspectos de los ecosistemas, que generalmente no son considerados en los an⭩sis de la sustentabilidad regionales. Generar cambios en el territorio que permitan aumentar el nivel de vinculación entre las fases urbana y rural así como establecer estrategias para la mitigación de emisiones de carbono puede mejorar considerablemente el nivel de sustentabilidad de los paisajes urbano-rurales

Estudio del funcionamiento y la estructura espacial de los paisajes urbano - rurales argentinos como base para la generación de pautas de ordenamiento territorial sustentable

El paisaje urbano-rural argentino ha sido sometido a profundos cambios en los últimos años. Entre ellos, la despoblación progresiva de la fase rural como fuente de aumento de la población en la fase urbana y la expansión e intensificación de la agricultura en relación al mercado global han sido los más importantes. Estos cambios modifican los flujos de energía, materia y/o información que vinculan las fases urbana y rural. La posibilidad de lograr un uso sustentable de recursos en un paisaje urbano-rural está asociada al grado de acoplamiento entre las fases, tanto para satisfacer al consumo como para absorber los desechos generados. Sin embargo, esta interrelación entre la demanda de las ciudades sobre la oferta de los ecosistemas que los contienen ha sido poco estudiada. En esta tesis se describen y cuantifican las interacciones, en términos de intercambio de materia y energía, entre una serie de ciudades argentinas de tamaño medio (25 a 41 mil habitante) y sus ecosistemas circundantes. La caracterización del funcionamiento del paisaje se realizó a través de las metodologías de Huella Ecológica y Análisis de Flujos de Materia y Energía. En segunda instancia, la caracterización de la estructura espacial se realizó a través de metodologías geoestadísticas y mediante una modificación de la Huella Ecológica, la cual incorpora la heterogeneidad del paisaje. Los resultados muestran que, en términos funcionales, los paisajes urbanorurales, aunque contrastantes, presentaron características similares: alto consumo energético y gran capacidad de producir bienes agrícolas y/o ganaderos, los cuales son exportados en su mayoría, satisfaciendo también gran parte del consumo local. Sin embargo, todos los paisajes resultaron fuertemente dependientes de sistemas externos, tanto para ubicar su producción como para suplir la demanda energética. A su vez, el consumo de energía muestra un nivel de impacto alto en términos de emisiones de carbono, mostrando un déficit en la capacidad de mitigar estas emisiones a escala de paisaje. El proceso de agriculturización ha generado una homogeneización de los distintos paisajes urbano-rurales, afectando distintos aspectos de los ecosistemas, que generalmente no son considerados en los an⭩sis de la sustentabilidad regionales. Generar cambios en el territorio que permitan aumentar el nivel de vinculación entre las fases urbana y rural así como establecer estrategias para la mitigación de emisiones de carbono puede mejorar considerablemente el nivel de sustentabilidad de los paisajes urbano-rurales

Dinámica de los hidratos de carbono no estructurales de reserva en la base de los tallos y en las raíces de Piptochaetium napostaense (Speg.) Hack, y Stipa tenuis Phil

p.1-7

Maintenance of a case-base for the retrieval of rotationally symmetric shapes for the design of metal castings

In this paper, we discuss the problem of maintenance of a CBR system for retrieval of rotationally symmetric shapes. The special feature of this system is that similarity is derived primarily from graph matching algorithms. The special problem of such a system is that it does not operate on search indices that may be derived from single cases and then used for visualisation and principle component analyses. Rather, the system is built on a similarity metric defined directly over pairs of cases. The problems of efficiency, consistency, redundancy, completeness and correctness are discussed for such a system. Performance measures for the CBR system are given, and the results for trials of the system are presented. The competence of the current case-base is discussed, with reference to a representation of cases as points in an n-dimensional feature space, and a Gramian visualisation. A refinement of the case base is performed as a result of the competence analysis and the performance of the case-base before and after refinement is compared.

Intelligent design assistant (IDA): a case base reasoning system for material and design

This paper describes the approach to the modelling of experiential knowledge in an industrial application of Case-Based Reasoning (CBR). The CBR involves retrieval techniques in conjunction with a relational database. The database is especially designed as a repository of experiential knowledge, and includes qualitative search indices. The system is intended to help design engineers and material engineers in the submarine cable industry. It consists of three parts: a materials database; a database of experiential knowledge; and a CBR system used to retrieve similar past designs based upon component and material qualitative descriptions. The system is currently undergoing user testing at the Alcatel Submarine Networks site in Greenwich.