Trading nitrogen for carbon: Nitrogen and carbon translocation in a plant/fungal (Metarhizium spp.) symbiosis

While nitrogen is critical for all plants, they are unable to utilize organically bound nitrogen in soils. Therefore, the majority of plants obtain useable nitrogen through nitrogen fixing bacteria and the microbial decomposition of organic matter. In the majority of cases, symbiotic microorganisms directly furnish plant roots with inorganic forms of nitrogen. More than 80% of all land plants form intimate symbiotic relationships with root colonizing fungi. These common plant/fungal interactions have been defined largely through nutrient exchange, where the plant receives limiting soil nutrients, such as nitrogen, in exchange for plant derived carbon. Fungal endophytes are common plant colonizers. A number of these fungal species have a dual life cycle, meaning that they are not solely plant colonizers, but also saprophytes, insect pathogens, or plant pathogens. By using 15N labeled, Metarhizium infected, wax moth larvae (Galleria mellonella) in soil microcosms, I demonstrated that the common endophytic, insect pathogenic fungi Metarhizium spp. are able to infect living soil borne insects, and subsequently colonize plant roots and furnish ts plant host with useable, insect-derived nitrogen. In addition, I showed that another ecologically important, endophytic, insect pathogenic fungi, Beauveria bassiana, is able to transfer insect-derived nitrogen to its plant host. I demonstrated that these relationships between various plant species and endophytic, insect pathogenic fungi help to improve overall plant health. By using 13C-labeled CO2, added to airtight plant growth chambers, coupled with nuclear magnetic resosnance spectroscopy, I was able to track the movement of carbon from the atmosphere, into the plant, and finally into the root colonized fungal biomass. This indicates that Metarhizium exists in a symbiotic partnership with plants, where insect nitrogen is exchanged for plant carbon. Overall these studies provide the first evidence of nutrient exchange between an insect pathogenic fungus and plants, a relationship that has potentially useful implications on plant primary production, soil health, and overall ecosystem stability.

Carbon metabolism in transgenic roots with altered levels of hexokinase and triosephosphate isomerase and growing under different nitrogen status

Ce projet a pour but d’évaluer la capacité de la voie des pentoses phosphates (VPP) dans les racines transgéniques de pomme de terre (Solanum tuberosum) modifiées pour exprimer différents niveaux de l'hexokinase (HK) et de la triosephosphate isomérase cytosolique (cTPI). Dans les racines, la VPP alimente la voie de l’assimilation de l’azote en equivalents réducteurs et permet donc la biosynthèse des acides aminés. Le glucose-6-phosphate produit par l’HK est consommé par la partie oxydative de la VPP catalysée par la glucose-6-phosphate déshydrogénase (G6PDH) et la 6-phosphogluconate déshydrogénase (6PGDH). Les changements dans l'expression de HK et cTPI peuvent affecter le fonctionnement de la VPP et les mécanismes qui sont liés à l’utilisation des équivalents réducteurs produits par la VPP, comme l'assimilation de l’azote et la synthèse des acides aminés. Afin d’évaluer l’effet des manipulations génétiques de l’HK et de la cTPI sur l’assimilation de l’azote, nous avons cultivé les racines transgéniques sur des milieux contenant des concentrations élevées (7 mM) ou basses (0,7 mM) de nitrate d’ammonium comme source d’azote. Les résultats montrent que la culture sur un milieu riche en azote induit les activités G6PDH et 6PGDH. Les données montrent que la capacité de la VPP est plus grande avec des niveaux élevés en HK ou en cTPI. Nous avons aussi pu démontrer une plus grande activité spécifique de l’HK dans les conditions pauvres en azote. Ces données ont été complémentées par des mesures des pools d’acides aminés dans les racines transgéniques cultivées sur différents niveaux d’azote. Aucune tendance notable des pools d’acides aminés n’a été remarquée dans les racines modifiées pour leur contenu en HK suggèrant que la manipulation de HK n’affecte pas l'assimilation de l’azote. Dans les racines transgéniques modifiées pour la cTPI, les ratios Gln/Glu et Asn/Asp sont plus élevés chez les clones antisens, indiquant une assimilation de l’azote plus élevée. Ces résultats ont démontré l'activation de l'assimilation de l’azote chez les clones antisens cTPI dans les conditions élevées et basses d’azote alors que la manipulation de l’HK n’affecte pas l’assimilation de l’azote.

Studies on lipid production of microalgae under mixotrophic growth, utilizing glycerol as a carbon source, combined with nitrogen starvation

Rampant increases in oil prices and detrimental effects of fossil fuels on the environment have been the main impetus for the development of environmentally friendly and sustainable energy sources. Amongst the many possibilities, microalgae have been proposed as a new alternative energy source to fossil fuels, as their growth is both sustainable and ecologically safe. By definition, microalgae are unicellular photosynthetic microorganisms containing chlorophyll a. These organisms are capable of producing large quantities of oils, surpassing that of traditional oil-seed crops, which can be transformed, through chemical processes, into biofuels such as biodiesel or bio-gasoline. Thus, recent research has gone into discovering high lipid producing algal strains, optimising growth media for increased lipid production and developing metabolic engineering to make microalgae a source of biofuel that is competitive to more traditional sources of biofuel and even to fossil fuel. In this context, the research reported here focused on using a mixotrophic growth mode as a way to increase lipid production for certain strains of microalgae. In addition, nitrogen starvation combined with mixotrophy was studied to analyse its effects on lipid production. Mixotrophy is the parallel usage of two trophic modes, in our case photoautotrophy and heterotrophy. Consequently, 12 algal strains were screened for mixotrophic growth, using glycerol as a carbon source. Glycerol is a waste product of the current biodiesel industry; it is a cheap and abundant carbon source present in many metabolic pathways. From this initial screening, several strains were chosen for subsequent experiments involving nitrogen starvation. Nitrogen starvation has been shown to induce lipid accumulation. The results obtained show that a mixotrophic growth mode, using glycerol as a carbon source, enhances lipid production for certain strains. Moreover, lipid enhancement was shown for nitrogen starvation combined with mixotrophic growth mode. This was dependant on time spent under nitrogen starvation and on initial concentrations of the nitrogen source.

The Application of a Pluralist Approach of Global Administrative Law on the Governance of Doping in Sport

Plusieurs problèmes liés à l'utilisation de substances et méthodes interdites de dopage dans les sports posent de grands défis à la gouvernance antidopage. Afin de lutter contre le dopage, certains pays ont mis en oeuvre des cadres juridiques basés exclusivement sur le droit pénal tandis que d'autres pays ont plutôt misé sur des mécanismes et organismes spécialisés trouvant fondement en droit privé ou sur un régime hybride de droit public et privé. Ces différentes approches réglementaires ont pour conséquence de faire en sorte qu’il est très difficile de lutter efficacement contre le dopage dans les sports, notamment parce que leur exécution requiert un degré de collaboration internationale et une participation concertée des autorités publiques qui est difficile à mettre en place. À l’heure actuelle, on peut par exemple observer que les États n’arrivent pas à contrer efficacement la participation des syndicats et organisations transnationales liés au crime organisé dans le marché du dopage, ni à éliminer des substances et méthodes de dopage interdites par la réglementation. Par ailleurs, la gouvernance antidopage basée sur les règles prescrites par l’Agence mondiale antidopage prévoit des règles et des normes distinctes de dopage distinguant entre deux catégories de personnes, les athlètes et les autres, plaçant ainsi les premiers dans une position désavantageuse. Par exemple, le standard de responsabilité stricte sans faute ou négligence imposé aux athlètes exige moins que la preuve hors de tout doute raisonnable et permet l'utilisation de preuves circonstancielles pour établir la violation des règles antidopages. S'appliquant pour prouver le dopage, ce standard mine le principe de la présomption d'innocence et le principe suivant lequel une personne ne devrait pas se voir imposer une peine sans loi. D’ailleurs, le nouveau Code de 2015 de l’Agence attribuera aux organisations nationales antidopage (ONADs) des pouvoirs d'enquête et de collecte de renseignements et ajoutera de nouvelles catégories de dopage non-analytiques, réduisant encore plus les droits des athlètes. Dans cette thèse, nous discutons plus particulièrement du régime réglementaire de l’Agence et fondé sur le droit privé parce qu’il ne parvient pas à répondre aux besoins actuels de gouvernance mondiale antidopage. Nous préconisons donc l’adoption d’une nouvelle approche de gouvernance antidopage où la nature publique et pénale mondiale du dopage est clairement reconnue. Cette reconnaissance combiné avec un modèle de gouvernance adapté basé sur une approche pluraliste du droit administratif global produira une réglementation et une administration antidopage mieux acceptée chez les athlètes et plus efficace sur le plan des résultats. Le nouveau modèle de gouvernance que nous proposons nécessitera toutefois que tous les acteurs étatiques et non-étatiques ajustent leur cadre de gouvernance en tenant compte de cette nouvelle approche, et ce, afin de confronter les défis actuels et de régler de manière plus satisfaisante les problèmes liés à la gouvernance mondiale du dopage dans les sports.